橋梁上部結(jié)構(gòu)加固方法探討
2015-12-29
1梁橋
梁橋上部結(jié)構(gòu)加固的常用方法很多，就橋梁加固的方法而論，可細(xì)分為以下不同的具體方法．
1．?dāng)U大或增加構(gòu)件截面法，根據(jù)實(shí)際情況可分為
1)橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法
橋面板補(bǔ)強(qiáng)層加固法是在舊有混凝土或鋼筋混凝土橋面板上，重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層進(jìn)行加固的方法，實(shí)現(xiàn)方式有：鋼筋網(wǎng)與混凝土、鋼筋網(wǎng)與膨脹混凝土、鋼纖維混凝土，采用最多的是鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層加固。
橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法既能修補(bǔ)已出現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗彎能力，改善鉸結(jié)梁板的荷載橫向分布，從而提高橋梁的荷載能力。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工比較方便，可與一般修筑橋面混凝士鋪裝層一樣進(jìn)行：對雙車道或橋面拓寬的粲板橋，可以半幅通車半幅施工，對交通影響不大，還可結(jié)合道路路面維修養(yǎng)護(hù)工作一起進(jìn)行。缺點(diǎn)是橋面補(bǔ)強(qiáng)后須經(jīng)養(yǎng)護(hù)，要對交通進(jìn)行限制。
2)增加粱截面和配筋加固法
增大構(gòu)件截面和增加配筋的加固方法通常用于當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時(shí)的情況。增大構(gòu)件截面和配筋來提高主梁承載能力的加固法，一般多用于梁、板橋的加固，還可用于拱肋的加固。對于梁、板橋，主要是考慮增設(shè)板梁底面的加強(qiáng)主筋和截面，例如對于T型梁橋的加固方法。
對抗拉強(qiáng)度不足的簡支梁橋進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)施工時(shí)，可在梁底部(受拉區(qū))或側(cè)面增配補(bǔ)強(qiáng)主筋，或在腹板上增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，然后噴涂或澆筑混凝土，從而使梁的抗彎截面增大，以提高梁的承載能力。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是能在橋下施工，不影響交通，加固工作量不大，而且加固的效果也較為顯著，是一種應(yīng)用較多的方法。缺點(diǎn)是加固中需對舊梁進(jìn)行鑿毛工作，操作麻煩、工作量較大，常需搭設(shè)腳手架。
3)粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)法
粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)法采用環(huán)氧樹脂系列粘結(jié)劑將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的受拉緣或薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體，用以代替需增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，從而提高梁的承載能力，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果，原理如圖3所示。適用于受彎、受剪、和受拉構(gòu)件，相對濕度不大于70％，無化學(xué)腐蝕地區(qū)。
用粘貼鋼板來加固橋梁，不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物，加固工程幾乎不增大原結(jié)構(gòu)尺寸，而且施工周期短，操作簡便，易于控制工程質(zhì)量。缺點(diǎn)是需對結(jié)合面進(jìn)行處理，并鉆埋螺栓孔，容易對原結(jié)構(gòu)造成損害，鋼板需做防腐處理，增加了日后的養(yǎng)護(hù)工作。
4)粘貼碳纖維片加固法
碳纖維片材具有輕質(zhì)高強(qiáng)、操作簡便、易于粘貼、不銹蝕的特點(diǎn)，可用于抗彎、抗剪、抗震等多種形式的加固。
粘貼碳纖維片加固法適用于梁橋、板橋的抗彎和抗剪加固，以及混凝土墩柱的抗剪、抗壓補(bǔ)強(qiáng)等．對于配筋率較低或鋼筋銹蝕嚴(yán)重的舊橋，加固效果尤為明顯。但需要指出的是，采用該方法加固橋梁時(shí)必須嚴(yán)格遵守材料的適用環(huán)境(如溫度、濕度等)；由于碳纖維片材延性較差，因此對于配筋率較高的梁、板的加固，僅采用粘貼碳纖維往往達(dá)不到預(yù)期的加固效果。
2．改變結(jié)構(gòu)體系法
改變結(jié)構(gòu)體系法是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系，提高承載能力的一種加固方法。改變結(jié)構(gòu)體系的方法很多，往往都要在橋下操作，或設(shè)置永久設(shè)施，影響橋下凈空。因此，改變結(jié)構(gòu)體系法一般在不影響通航及橋梁排洪能力的情況下使用。
該方法加固效果較好，特別是用于解決臨時(shí)通行超重車輛的I臨時(shí)加固問題時(shí)，重車通過后，臨時(shí)支墩可以隨時(shí)拆除，故對通航、排洪影響不大。具體做法有：
1)簡支變連續(xù)法
在簡支梁下增設(shè)臨時(shí)支墩或把相鄰的簡支梁加以連接，改變原有結(jié)構(gòu)物的受力體系，或?qū)⒍嗫绾喼Я旱牧憾诉B接起來，變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁，以改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高橋梁的承載能力。具體做法有：加輔助墩法、簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁加固法及八字支撐法等。
2)改橋?yàn)楹庸谭?br />
對于跨徑較小的橋梁，在不影響通航和排洪能力的情況下，可采用改橋?yàn)楹姆椒ㄟM(jìn)行加固。
3．預(yù)應(yīng)力加固法 ：
預(yù)應(yīng)力加固法是指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理，在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件(如主梁梁體)中，施加一定預(yù)應(yīng)力的一種加固方法。對于鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁、板，對受拉區(qū)施加預(yù)壓力，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載作用，從而能較大幅度地提高承載能力。
預(yù)應(yīng)力加固法適用于正截面受彎承載力不足、正截面受拉區(qū)鋼筋銹蝕，梁抗彎剛度不足導(dǎo)致的梁撓度超過規(guī)定或由于剛度太小導(dǎo)致梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)定，以及梁斜截面受剪強(qiáng)度不足的情況。
預(yù)應(yīng)力加固法的優(yōu)點(diǎn)是施工工藝簡單、干擾交通少，所需設(shè)備簡單、人力投入少、工期短、經(jīng)濟(jì)效益明顯，能大幅度提高或恢復(fù)橋梁的承載能力，而且對原結(jié)構(gòu)損傷小，可以做到不影響橋下凈空。在加固方法選擇過程中，易優(yōu)先考慮。
4．增設(shè)縱梁法
在墩臺地基技術(shù)狀況好，具有足夠承載能力的情況下，可采用增設(shè)承載能力高和剛度大的新縱梁，這些新梁與舊梁相連接，共同受力。
該方法的原理是：加固后，荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減小，由此使加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高。當(dāng)增設(shè)的縱梁位于主梁的一側(cè)或兩測時(shí)，還兼有加寬的作用。
舊橋主梁中間增設(shè)縱梁時(shí)，可拆除個(gè)別主梁或兩相鄰主梁之間的翼板，從而形成空位，然后再在空位上安裝承載能力和剛度都比原有主粱大的新縱梁。為保證新舊主梁能夠共同工作，必須注意做好新舊梁之間的橫向聯(lián)結(jié)，使新、舊梁得以聯(lián)結(jié)．橫向聯(lián)結(jié)的做法有企口鉸結(jié)、鍵槽聯(lián)結(jié)、焊接和鋼板鉸結(jié)等。
2鋼筋混凝土拱橋
鋼筋混凝土拱橋的加固，主要是指對拱肋的加強(qiáng)、拱橫向系梁的加強(qiáng)以及上部結(jié)構(gòu)填料的調(diào)整等，現(xiàn)對各種方法分述如下：
1)粘結(jié)鋼板、鋼筋加固法
粘結(jié)鋼板加固拱肋法的具體做法是：在拱肋表面清理整潔后，用環(huán)氧類砂漿將鋼板粘結(jié)到拱肋的適當(dāng)位置。粘結(jié)鋼板的位置主要在拱肋截面下，可用成條整板(或分塊焊接)在拱圈弧形范圍內(nèi)間隔粘結(jié)，鋼板厚度宜用4～10mm。在拱圈產(chǎn)生裂縫或承載能力不足時(shí)。采用粘結(jié)鋼板法加固效果明顯。
鑒于鋼板加工，成型比較困難，有時(shí)粘附不夠完善等問題，根據(jù)實(shí)際加固工作的需要，還可采用粘貼鋼筋的加固方法。
粘貼鋼筋加固法的施工與粘結(jié)鋼板加固拱肋法基本相同，但采用的是鋼筋加固件。從實(shí)際情況看，此法與鋼板粘貼法相比，具有與結(jié)構(gòu)物粘附性能好，加固成型容易，補(bǔ)強(qiáng)效果更為顯著的特點(diǎn)。
2)拱肋截面擴(kuò)大加固法
通過采用鋼筋和混凝土外包加大原拱肋，擴(kuò)大拱肋的截面尺寸，增加拱肋斷面的含筋率或變無筋拱肋為有筋拱肋，達(dá)到提高拱肋抗彎剛度的目的．拱肋截面擴(kuò)大加固法加固作用明確、效果顯著、應(yīng)用較廣。
3)拱肋間橫系梁加強(qiáng)法
當(dāng)橫向聯(lián)系較弱時(shí)，可采用加大原拱肋間橫系梁截面，或在原橫系梁邊上另加一根橫系梁，以加強(qiáng)拱肋抗扭剛度和橫向整體性的方法進(jìn)行加固。此法一般可與前述拱肋截面擴(kuò)大法一起考慮，能取得較好的加固效果。
4)調(diào)整拱上自重、改變結(jié)構(gòu)體系加固法
調(diào)整拱上自重、改變結(jié)構(gòu)體系加固法適用于拱橋由于自重或地基承載力不足，致使拱腳發(fā)生水平位移或轉(zhuǎn)動(dòng)，拱軸線發(fā)生變形的情況。在條件許可的情況下，調(diào)整拱上自重的布置，改變拱橋結(jié)構(gòu)體系，改善結(jié)構(gòu)受力狀況，以達(dá)到加固目的。
必須說明的是，加固施工拆除舊橋拱上結(jié)構(gòu)時(shí)，要特別注意使拱上受力平衡，防止橋梁倒塌。
