小議常用的橋梁加固技術(shù)與施工方法
2016-03-23
一、橋梁需要加固的原因
橋梁是公路的咽喉，其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通，既有公路中設(shè)計標準較低的橋梁嚴重制約了公路運輸事業(yè)的發(fā)展。我國公路橋梁的設(shè)計標準隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展而不斷提高：設(shè)計荷載由汽－6、汽－8、汽－lO、汽－13發(fā)展到汽－15、汽－20及汽－超20級，驗算荷載也由拖－30、拖－60、拖－80發(fā)展到掛－100和掛－120。據(jù)調(diào)查，全國在20世紀80年代前建成的國道、省道和縣級公路中永久性大、中型橋粱的設(shè)計荷載達到汽－20級、掛－100標準的僅占6.53％，汽－10、履－50及以下荷載標準的橋梁占9.17％，其余84.3％的橋梁基本上是汽－13級和汽－15級標準。由此可見，既有橋梁已不能適應(yīng)當前的設(shè)計標準要求。同時，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，交通量和車輛載重不斷加大，公路交通的負荷日趨增大，使部分早期設(shè)計修建的橋梁的既有損傷不斷加重，加速了橋梁的老化、破損。特別是修建年代早、設(shè)計標準低的橋梁，病害嚴重，已不能維持正常使用，而只能限速限載通行，甚至不得不關(guān)閉交通，嚴重影響和制約了交通運輸和地方經(jīng)濟的發(fā)展。
受資金和材料資源的限制，上述橋梁不可能壘部拆除重建，而期望盡量利用既有橋梁，通過技術(shù)手段對舊橋進行技術(shù)改造，恢復(fù)和提高其承載能力。
二、體外預(yù)應(yīng)力加固
加固措施：通過體外預(yù)應(yīng)力索施加反向荷載的方法對該橋進行加固，此外考慮箱梁兩側(cè)腹板出現(xiàn)大量的斜剪裂縫，為了約束斜裂縫進一步發(fā)展，加強對腹板混凝土的約束、增強腹板抗剪承載能力和剛度，采用腹板內(nèi)例粘貼鋼板。預(yù)應(yīng)力施工工藝1.錨固端部橫梁與跨中轉(zhuǎn)向橫肋、墩頂導(dǎo)向槽的施工2.鋼絞線下料與穿束3.鋼絞線張拉4預(yù)緊5，高應(yīng)力張拉6.壓漿。
缺 點：
1.預(yù)應(yīng)力的施工工藝，在鋼絞線下料與穿束中粘接段段的長度和位置，新老混凝土之間的粘結(jié)，后加預(yù)應(yīng)力對原預(yù)應(yīng)力的影響，很難確定。
2.施加預(yù)應(yīng)力索加固現(xiàn)在存在的問題；如合理的加固預(yù)應(yīng)力筋的位置和數(shù)量后加固的預(yù)應(yīng)力鋼筋對已經(jīng)存在的預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響。
3.體外預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛、斷筋等失效的現(xiàn)象也較為常見。
三、體外預(yù)應(yīng)力的加固另外的加強措施
1.彎曲加強
采用體外預(yù)應(yīng)力加固法可提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受彎承載力.預(yù)應(yīng)力筋布置應(yīng)符合優(yōu)化布置原則，即加固筋外形與外荷載產(chǎn)生的彎矩圖形相似.因此，加固梁式結(jié)構(gòu)時，體外預(yù)應(yīng)力筋多采用折線形連續(xù)筋，以充分發(fā)揮加固筋的抗拉強度，體外筋的靈活布置，可以有效地補強加固不同受力情況的簡支梁和連續(xù)梁.若連續(xù)梁中僅有個別跨需要加固，則可采取在這些跨上單獨布置預(yù)應(yīng)力筋進行局部加固；若連續(xù)梁普遍較差，則可用各跨布置給予整體加固，若連續(xù)粱普遍較弱，但個別跨更弱，則可采取通長布置與局部布置相結(jié)合的辦法進行加固。
2.剪切加強
梁的剪切強度可通過外部加設(shè)扁鋼、鋼板和鋼箍等方法來提高.扁鋼通常箍在構(gòu)件上用后張法拉緊并已開發(fā)了一種后張不銹鋼鋼箍的方法.后張法能使新材料平分恒載及話載，這樣就能更有效地利用新增材料.提高剪切強度的另外一種方法為采用后張的附加預(yù)應(yīng)力鋼筋.預(yù)應(yīng)力鋼筋可以加在垂直和傾斜方向上，而且既可安裝在梁腹板內(nèi)，又可安裝在箱內(nèi).施加預(yù)應(yīng)力時應(yīng)當小心謹慎，避免結(jié)構(gòu)某些部分出現(xiàn)超限應(yīng)力.若構(gòu)件中存在裂縫，一個好的實施方法是在施加預(yù)應(yīng)力之前，先在裂紋上注射環(huán)氧樹脂。
四、粘貼法
粘貼碳纖維法與鋼板粘貼加強法基本原理是一致的，均是將共增強材料粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位，使之與結(jié)構(gòu)形成整體，代替需增設(shè)的補強鋼筋，提高梁的承載能力達到補強的目的。
1、粘貼碳纖維法
碳纖維加固橋梁構(gòu)件的部位：用粘結(jié)材料將碳纖維材料有序地纏繞粘貼于構(gòu)件表面，實現(xiàn)對構(gòu)件變形的約束并因此提高構(gòu)件的極限強度和承載能力。在橋梁加固％考試大％運用中，可粘貼在混凝土粱的頂面或底板上，以提高混凝土梁的截面強度和剛度：也可粘貼在粱的腹板上，以提高其抗剪強度
2、具體的施工工藝：
(1)處理結(jié)構(gòu)混凝土表面，涂敷基底樹脂并整平
(2)涂刮整平膠并對其表面作砂光處理
(3)滾刷粘結(jié)劑粘結(jié)碳纖維
(4)對已貼的碳纖維作壓面處理
(5)表面整飾(如抹砂漿等)
粘貼鋼板(碳纖維)法：(1)對結(jié)構(gòu)抗彎和抗剪加固效果明顯，但對結(jié)構(gòu)靜剛度影響不大(靜剮度包括等直桿件扭轉(zhuǎn)剛度、受彎梁的彎曲強度、薄板受彎曲載荷作用，薄殼變形計算)。(2)在借用橋面鋪裝層參與受力時，新老混凝土的可靠連接，始終存在問題如粘結(jié)劑的老化問題。
此外粘貼鋼板法存在以下自己特殊的缺點：(1)，鋼板面積大，剛度大，適型性差，很難與原結(jié)構(gòu)緊密粘接，此外，自重很大。加上銹跡等原因，底、側(cè)粘貼很易脫落(鋼板易受腐蝕或脫落)(2)對于大跨度梁來說，鋼板的重量可能太重。
粘貼碳纖維法存在以下自己特殊的缺點(1)碳纖維的抗剪強度低，延展性又不好，所以，其受力的不均勻性必須充分注意(2)碳纖維用于橋梁加固，其老化問題不容忽視。
五、體系轉(zhuǎn)換法
體系轉(zhuǎn)換法是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以減少梁內(nèi)應(yīng)力，提高承載能力的一種加固方法這是一種‘變被動加固為主動加固’的方法，該方法需要對原結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀進行仔細的調(diào)查，對其承載潛能進行正確評價，用周密、細致、可靠的汁算分析確定體系轉(zhuǎn)換的方法和施工工藝流程，以達到加固修復(fù)病橋的目的。一般可通過簡支梁下增一設(shè)支架或橋墩；或把簡支梁與簡支梁加以連接，使結(jié)構(gòu)由簡支變?yōu)檫B續(xù)等。
該加固方法主要對于大、中簡支梁橋的加固，將多跨簡支粱的梁端連接起來，變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁，可以有效改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高橋梁的承載能力，但不適合連續(xù)剛構(gòu)橋的后期加固。
