淺析路橋加固改造設(shè)計中的要點分析
2015-09-07
一、公路橋梁的加固原則
加固設(shè)計一般把原橋作為基礎(chǔ)，首先不變動原橋的結(jié)構(gòu)型式，然后再對原橋相對主要的受力構(gòu)件實施加固。加固的設(shè)計需考慮如下幾點：若下部的結(jié)構(gòu)具備足夠強(qiáng)的潛力，加固之后需達(dá)到載重量較大的車可以通過的要求；如果下面的部分是航道，則在其斜腿或者跨中腹板的加固中，應(yīng)當(dāng)盡量地保持其原有的凈空，不得過多削減其下部空間；需對開裂的構(gòu)件表面實施修補(bǔ)，以保證構(gòu)件的表面連續(xù)而光滑。在修補(bǔ)加強(qiáng)的同時，應(yīng)當(dāng)注意起加固作用的材料本身的重量對原橋產(chǎn)生的影響；在加固后應(yīng)當(dāng)保持好橋梁整體的美觀。
二、路橋加固改造設(shè)計出現(xiàn)的問題
(一)工程施工的條件差
施工過程受干擾：比如已經(jīng)通車了的橋梁，因為交通不能中斷所以只能在交通正常通行的情況下實施加固措施，因此常常會因為交通干擾加固工程，影響施工的進(jìn)度。結(jié)構(gòu)的形式受限制：一般加固的基本原則是必須把原有的結(jié)構(gòu)加以利用，所以只能在橋梁原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行加固，因此具有局限性。新老結(jié)構(gòu)相結(jié)合：包含了新老結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的過渡與變化，以及新老橋體之間相結(jié)合的面。
(二)工程的難度和風(fēng)險大
因為只要是需進(jìn)行加固的路橋，多數(shù)屬于危橋，甚至有些已經(jīng)岌岌可危。比如有些橋梁的橋面鋪裝已經(jīng)損壞，會導(dǎo)使車輛行駛時發(fā)生顛簸或者跳車現(xiàn)象，下雨天氣時橋面形成積水甚至下滲，不僅影響道路交通安全，而且會加大對橋梁上部承重構(gòu)件的破壞，甚至使拱圈或者主梁等構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。因此，要加強(qiáng)橋面養(yǎng)護(hù)，對泄水孔及時疏通，對橋面的損壞層及時鋪補(bǔ)。而且對于舊橋常常缺乏其原有的施工記錄以及設(shè)計資料，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀況不明。另外，現(xiàn)有受力的情況也不一樣，加大了確定橋梁結(jié)構(gòu)極限的難度，也加大了舊橋加固的風(fēng)險。
三、路橋加固的施工技術(shù)
(一)預(yù)應(yīng)力的體外加固
預(yù)應(yīng)力的體外加固一般采用鋼絞線、粗鋼筋以及高強(qiáng)度的鋼絲等材料當(dāng)作施力的工具，在橋梁體外對上部的結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，通過預(yù)應(yīng)力反彎矩的部分與外荷載的內(nèi)力相抵消，達(dá)到既可以改善橋梁的使用性能又可以提高其承載力的目的。一般加固預(yù)應(yīng)力的方法有預(yù)應(yīng)力外部鋼索加固與預(yù)應(yīng)力的下?lián)问嚼瓧U加固兩種。
?。?）預(yù)應(yīng)力外部鋼索加固：預(yù)應(yīng)力外部鋼索的加固通常采取預(yù)應(yīng)力鋼絞線或者鋼絲束，沿橋梁的肋側(cè)面依照某種線形的設(shè)置，由張拉來實現(xiàn)體外的預(yù)應(yīng)力。橋梁的底部設(shè)置一定數(shù)量的定位設(shè)施，以確保鋼索的線形并且固定好其位置。一般鋼索的錨被固定在橋梁的兩端。預(yù)應(yīng)力的鋼索一般套上保護(hù)管，或者等張拉錨完全固定后使用混凝土將其包裹，來防止銹蝕。
?。?）預(yù)應(yīng)力的下?lián)问嚼瓧U加固：預(yù)應(yīng)力的下?lián)问嚼瓧U設(shè)置的形式包括混合式、折線式以及直線式等，每種拉桿適用的范圍不相同。混合式的拉桿對于斜截面的抗剪承受力不足而正截面的抗彎承受力極其不足的梁以及下弦桿的承受力相比端腹桿的承受力更加不足的一些桁架比較適用，折線式的拉桿對于正截面的抗彎承受力、斜截面的抗剪承受力都不足的梁與端腹桿、跨中下的弦桿和抗拉承受力不足的一些桁架適用，直線式的拉桿則對于正截面的抗彎承受力不足的橋梁與下弦桿的抗拉承受力不足的一些桁架適用。而剛架、框架、連續(xù)梁等等，應(yīng)當(dāng)采用同結(jié)構(gòu)的彎矩圖相對應(yīng)的折線式的拉桿。
其具體的施工工藝為：
?、僭谶M(jìn)行錨箱混凝土澆注前，應(yīng)先鑿毛處理錨固塊與定位塊處的梁體；在澆注時，要保證無漏振或振搗充足；在澆注完畢后，及時進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，同時保證模后無蜂窩麻面、無空洞等的問題。
?、阱^固節(jié)點和轉(zhuǎn)向節(jié)點均采用鋼板（應(yīng)做好防銹處理，機(jī)械除銹）和鋼管焊接而成，且為滿焊；安裝時，則采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)并用錨栓固定。
?、垲A(yù)應(yīng)力筋穿束應(yīng)先固定端后穿至張拉端；張拉時，宜采用左右對稱，分級加載，兩端同步整束張拉工藝；一般，張拉控制力宜為1209MPa，在每個張拉過程中，需測量伸長值并進(jìn)行校核，實測伸長值與計算值的偏差宜在±6%之內(nèi)。
(二)局部修復(fù)
通常在橋面局部出現(xiàn)破損的情況下采用局部修補(bǔ)的方式進(jìn)行處理，采用鐵鍬對橋面混凝土層有松動的位置進(jìn)行鑿除的方法進(jìn)行改善，直到鑿至鋼筋露出即可。在利用清水對其斷面進(jìn)行清洗，待清洗干凈洗后，使用水泥標(biāo)號相同的材料對橋面進(jìn)行修補(bǔ)，當(dāng)養(yǎng)護(hù)期結(jié)束以后即可恢復(fù)通行。在采用該方法時，應(yīng)注意局部破損的實際情況，若裂縫深度較深，采用托松結(jié)構(gòu)清除的方法，直到鋼筋露出為止。若深度相對較淺，應(yīng)采用直接修補(bǔ)即可。
具體的施工工藝：
對全部寬度值不少于0.15 mm的砼裂縫采取灌漿法進(jìn)行修復(fù)，所用材料為質(zhì)量良好的環(huán)氧樹脂，采取合理粘性的材料，要保證材料能夠勻稱地滲透吸收，禁止添加其他溶劑。采用刷子把混凝土表面的殘渣清理干凈，在灌漿時，裂縫做好保持干燥狀態(tài)。施工預(yù)處理階段，要全面檢測所用設(shè)備以及材料的質(zhì)量性能，確保其性能參數(shù)能夠達(dá)到國家建筑規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。如果需要使用大量的灌漿材料，就應(yīng)該檢測樣品的拉伸剪切程度，所選取的樣品應(yīng)是相關(guān)技術(shù)人員隨即抽取的。所采用的灌漿材料要事先配制好，不應(yīng)現(xiàn)用現(xiàn)配。裂縫注滿后應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)開展養(yǎng)護(hù)工作，等漿液固化完畢，拆掉灌漿口，修整混凝土表面，使其平整光潔。還要對加固處治的結(jié)果進(jìn)行檢測，一旦沒有達(dá)到相關(guān)的要求，就要馬上開展補(bǔ)漿技術(shù)處理進(jìn)行補(bǔ)救，保證項目的質(zhì)量。
(三)混凝土的重新澆筑
通常在橋面破裂或損壞面積相對較大且破損程度較為嚴(yán)重的情況下采用該方法。該現(xiàn)象的產(chǎn)生都是由于混凝土施工質(zhì)量不好或施工不當(dāng)所造成的。當(dāng)采用其他方法無法對其病害進(jìn)行徹底改善時，則必須運用混凝土重新澆筑。在進(jìn)行施工修復(fù)的過程中，首先應(yīng)對橋面破壞或存在的危害進(jìn)行拆除，并清除干凈，其次進(jìn)行適量的鋼筋網(wǎng)鋪筑，最后即可進(jìn)行混凝土的從新澆筑。在使用該方法的過程中，首先應(yīng)掌握橋面的設(shè)計強(qiáng)度，運用鋼筋及水泥標(biāo)號完全相同的材料進(jìn)行施工，促使橋面重新澆筑以后的強(qiáng)度與承受力與原橋面的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到統(tǒng)一。
(四)橋面補(bǔ)強(qiáng)層的加固
通常情況下，對于使用時間相對較長的老橋，其橋面則會有許多裂縫、剝離等損壞現(xiàn)象出現(xiàn)，該情況下不僅無法進(jìn)行局部處理方法，也不能采取對原有橋面的重新澆筑。因此，橋面補(bǔ)強(qiáng)層的加固方式則最為有效，在原有橋面上，進(jìn)行混凝土或鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層的重新加鋪，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)大面積裂縫及剝離等現(xiàn)象的改善，而且還能使橋面的強(qiáng)度及承載能力得到有效提升。在該方法的使用過程中，應(yīng)對車流量及路面的實際承載力進(jìn)行考慮，從而對補(bǔ)強(qiáng)厚度及材料進(jìn)行確定。
具體的施工工藝：
通過一定的工藝措施，在橋面上鋪加一層鋼筋混凝土，平整風(fēng)干以后，不僅可以增加主橋的厚度，還能夠提高橋面的承受力。注意施工時候一定要先除去原有橋面水泥路面，再澆鋼筋混凝土，同時加大交通控制，使其能夠自然風(fēng)干不受車輛影響。
(五)截面加固法
在橋體出現(xiàn)主梁承載不足或強(qiáng)度有限的情況下，應(yīng)對路橋主體混凝土的截面及鋼筋增加的方法進(jìn)行加固。在對截面進(jìn)行增加的過程中，通過對橋面板加厚或主梁高度及寬度加大的方法進(jìn)行實現(xiàn)。截面加固方法施工相對簡單，通常在市政路橋加固跨度較小的情況下適用。在橋梁改造的過程中該方法的應(yīng)用能夠使其強(qiáng)度及承載能力得到有效提升。
該方法在使用的過程中，應(yīng)對單體支撐橋墩的承力設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考慮，對主梁跨度、厚度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了解。結(jié)合實際設(shè)計的承載力情況對截面厚度及寬度進(jìn)行有效增加，當(dāng)盲目增加時，會對注漿的自重造成影響，導(dǎo)致橋墩支撐的承載力強(qiáng)度不足。
(六)抗拉補(bǔ)強(qiáng)材料黏貼加固法
與設(shè)計相比，當(dāng)交通流量超出的情況發(fā)生時，橋梁主梁會有承載力不足的現(xiàn)象發(fā)生。通過對粘結(jié)劑或錨栓進(jìn)行運用，促使鋼板或高強(qiáng)復(fù)合碳纖維在橋體結(jié)構(gòu)的手里部位及薄弱位置進(jìn)行粘貼錨固，從而實現(xiàn)與橋體的有效結(jié)合。也就是將鋼筋被鋼板或高強(qiáng)復(fù)合碳纖維材料替代，實現(xiàn)主梁承載能力提升的效果。該方法的實施不會對橋梁原結(jié)構(gòu)造成破壞，存在施工工藝相對簡單、工期短且質(zhì)量容易控制的優(yōu)點。在使用這個加固法的同時，一定要根據(jù)具體的橋梁施工情況進(jìn)行材料的選擇，只有針對其橋梁的建設(shè)情況才能選擇適合建筑的施工材料，進(jìn)而保證橋梁的質(zhì)量。
其具體的施工工藝為：
?、儆脻L筒刷將攪拌均勻的粘貼膠（底膠主劑∶固化劑＝4∶1）均勻涂抹于混凝土表面，不得漏刷或有氣泡；
②用粘貼膠加適量礦物填料調(diào)制成膩子對混凝土表面凹陷部位進(jìn)行填補(bǔ)找平；
?、壅迟N碳纖維布：用滾筒刷均勻地將粘接膠涂在粘貼位置，將按要求尺寸（尺寸長度在2m以內(nèi)最適當(dāng)）剪好的碳纖維布用手輕壓貼于需粘貼位置，然后用滾筒刷和橡皮刮刀順纖維方向多次滾壓和推平，使碳纖維布充分浸漬，形成復(fù)合材料；粘貼后放置30min，若纖維有浮出或脫線情形發(fā)生時以滾輪或橡皮刮刀壓平修正。
結(jié)語
總之，橋梁的加固技術(shù)與耐久性是一項系統(tǒng)性的工程。設(shè)計人員在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時，要結(jié)合我國的實際情況合理利用先進(jìn)的管理經(jīng)驗與設(shè)計方法。就橋梁的加固技術(shù)而言，要注意各種技術(shù)之間的有效運用和合理搭配。以構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化來降低勞動的強(qiáng)度并保證人身安全十分重要，所以，在橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中每個環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格地按照規(guī)范與操作工藝進(jìn)行，以保證工程的質(zhì)量，最大程度地發(fā)揮橋梁的使用壽命。如需加護(hù)維修，則應(yīng)嚴(yán)格按照路橋加固的技術(shù)方法與要求對其進(jìn)行加固維修，延長使用年限。
