探討現(xiàn)今橋梁加固的方法
2015-06-15
引言
近幾十年甚至近百年前修剪的橋梁由于時間的推移或由于超重車輛通過橋梁使橋梁受到損傷或者損傷進一步加劇的現(xiàn)象日漸突出[2]，為使這些舊橋能繼續(xù)發(fā)揮其承載作用，需對其進行加固。日本大約有5500座公路橋承載能力不足，他們專門編制了《混泥土工程裂縫調(diào)查及補強加固技術(shù)規(guī)程》。我國的橋梁損傷情況也十分嚴(yán)重，但至今尚未見到專門的橋梁加固技術(shù)規(guī)程。
1 橋梁需要加固的原因
1)舊橋梁原有的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，不能滿足現(xiàn)在發(fā)展了的車輛通行要求。隨著橋梁設(shè)計規(guī)范的不斷發(fā)展，公路橋梁的設(shè)計荷載已由汽一6級、汽一8級、汽一13級發(fā)展到汽一15級、汽一20級及汽―超20級，并且仍有繼續(xù)增大的趨勢[3]。據(jù)調(diào)查分析，全國的國道、省道和縣級公路的永久大、中型橋梁中，設(shè)計荷載達到汽一20級、掛一100級標(biāo)準(zhǔn)的僅占大、中型橋梁總數(shù)的6.53％，汽一10級、履帶50級及以下荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁占9.17％，其余84.3％的橋梁基本上是汽一13級和汽一15級荷載標(biāo)準(zhǔn)。
2)由于設(shè)計及施工的缺陷以及各種不利作用(如碳化、氯離子侵入、酸侵蝕、堿集料反應(yīng)、凍融、鹽害等)，使得橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土及鋼筋腐蝕嚴(yán)重。
3)橋梁的使用年限長，接近其使用壽命。我國在20世紀(jì)60年代～70年代修建的橋梁，大部分仍在服役，由于年久失修、失養(yǎng)，已不適應(yīng)交通量日益增長的需要。
4)外界不利荷載的影響使得橋梁結(jié)構(gòu)安全性下降。在我國，造成此種情況的最大原因是在公路上行駛的貨車大多數(shù)超載、超限行駛，致使20％以上的橋梁出現(xiàn)安全隱患。
2 橋梁加固的意義
所謂橋梁加固就是對橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及相關(guān)部分采取增強、局部更換或調(diào)整內(nèi)力等措施，使其滿足現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的要求[4]。我國舊橋及有缺陷的橋梁數(shù)量巨大，橋梁加固任務(wù)繁重，加之加固設(shè)計隊伍良莠不齊，對橋梁加固的目的和要求不慎明確，往往只注重安全、適用和技術(shù)可靠，而忽略了經(jīng)濟性、耐久性和環(huán)境保護等方面的因素。因此對舊橋、危橋的加固維修，以及如何提高其承載力的問題研究、試驗與推廣，是非常有必要的。很多資料表明，當(dāng)前有些交通發(fā)達的國家，橋梁建設(shè)的重點已放到了對舊橋的加固與改造方面，而新建橋梁已降為次要地位。國內(nèi)舊橋加固或改造的經(jīng)驗也表明，在一般情況下，橋梁的加固費用約為新建橋梁費用的10％---20％；雙曲拱橋的加固改造費用約為新建橋梁費用的20％～40％。因此，加速我國舊橋加固或改造技術(shù)的研究，不僅能更好地、及時地為現(xiàn)代交通運輸服務(wù)，而且能為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟效益和社會效益。
3 橋梁加固的具體方法
3.1 增大截面加固法
增大截面加固法適用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的加固，以提高受彎構(gòu)件的抗彎承載力、抗剪承載力和剛度：提高受彎構(gòu)件的正截面承載力和剛度。但加固的原結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強度應(yīng)滿足如下要求：1．鋼筋混凝土受彎構(gòu)件不應(yīng)低于C20， 受壓構(gòu)件不應(yīng)低于C15。2．預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不應(yīng)低于C30。新澆混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：1．新澆混凝土強度級別宜比原構(gòu)件混凝土強度提高一級，且不低于C25[5]。2．新澆混凝土層的最小厚度、對板不宜小于100mm，對梁和受壓構(gòu)件不宜小于150mm。3．當(dāng)新澆混凝土的厚度小于100mm時，可采用小石子混凝土或噴射高性能抗拉復(fù)合砂漿。在結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜和新澆混凝土施工條件差的情況下，可采用微膨脹或自密實混凝土。加固用受力鋼筋直徑不小于12mm，不宜大于25mm。構(gòu)造鋼筋直徑不小于10mm；箍筋直徑不宜小于8mm。
3.2粘結(jié)纖維復(fù)合材料加固法
本方法適用于鋼筋混凝土受壓柱，以提高延性、耐久性的加固；亦可用于梁、板的加固。采用纖維復(fù)合材料加固受壓柱時，原構(gòu)件混凝土強度等級不宜低于C15。采用碳纖維復(fù)合材料加固梁板時，混凝土強度等級不宜低于C25。采用芳綸纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料時，混凝土強度等級不宜低于C20。采用纖維復(fù)合材料加固時，必須將纖維復(fù)合材料與構(gòu)件牢固地黏貼在一起，變形協(xié)調(diào)，共同受力。加固時宜卸除作用在結(jié)構(gòu)上的部分荷載。纖維復(fù)合材料宜黏貼成帶狀，非圍束時板材不宜超過兩層。
3.3粘貼鋼板加固法
粘貼鋼板加固法是以樹脂粘結(jié)鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法，其施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響。但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平，適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
4 結(jié)論
上述這些加固技術(shù)，較好地滿足了我國公路橋梁養(yǎng)護發(fā)展的需要，在橋梁維修工作中發(fā)揮了積極的作用。但是，由于每一種加固方案都有一定的適用范圍，其適用范圍主要由橋梁需要加固的原因和結(jié)構(gòu)的特點、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境、當(dāng)?shù)鼐唧w條件，尤其是對加固后橋梁的功能要求所決定的。所以很難提出一種能夠解決所有問題的統(tǒng)一方法，在實際操作中，針對不同的橋型，不同的病害和在不同的環(huán)境下，需要選擇的加固方法也各不相同。
