橋梁維修加固技術(shù)綜述
2016-04-18
橋梁維修加固即對(duì)有缺陷的橋梁主要承重構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，改善結(jié)構(gòu)性能，恢復(fù)和提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全度，提高其承載能力通過(guò)能力，以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，使整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)可滿足規(guī)定的承重力要求，并滿足規(guī)定的使用功能需求。橋梁加固一般是針對(duì)三、四類(lèi)橋梁，個(gè)別的是針對(duì)荷載等級(jí)低的橋梁或者是臨時(shí)需要通過(guò)超重車(chē)的橋梁。橋梁加固在公路養(yǎng)護(hù)部門(mén)稱為橋梁“大中修工程”。
舊橋加固與新建橋梁不同，它需要綜合考慮橋梁自身的結(jié)構(gòu)形式、病害特點(diǎn)、橋梁所處環(huán)境、資金投入等多方因素，從某種意義上講，無(wú)論是加固改造方案的擬定與設(shè)計(jì)計(jì)算，還是加固改造的具體實(shí)施，其難度往往比新建橋梁還要大。橋梁維修加固首先應(yīng)考慮以下基本因素：①橋梁經(jīng)技術(shù)改造后，其結(jié)構(gòu)性能、承載能力與耐久性等都能滿足使用上的要求。②具有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)物的改造可以采用兩種不同的方式，一種是廢棄原有結(jié)構(gòu)物進(jìn)行重建，這就相當(dāng)建造一座符合新的使用要求的新橋，但還要包括拆除原橋的工程；另一種是充分利用原橋，進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，若需加寬則再行拓寬。橋梁加固改造的經(jīng)濟(jì)效益就應(yīng)反映在它的耗資明顯地低于新建，否則就無(wú)法體現(xiàn)其優(yōu)越性與基本出發(fā)點(diǎn)，研究表明，加固改造舊橋的投資一般應(yīng)低于新建橋梁投資的40％～50％，當(dāng)然，還應(yīng)考慮相關(guān)社會(huì)效益及其影響。下面對(duì)常采用的一些橋梁維修加固的基本方法進(jìn)行介紹:
1、橋梁上部承重結(jié)構(gòu)加固改造常用方法
1.1、增大梁截面積
鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋上部結(jié)構(gòu)往往由于原結(jié)構(gòu)截面不足(混凝土截面或鋼筋截面)，或者由于施工質(zhì)量不佳等原因，導(dǎo)致在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)裂縫、過(guò)大的變形等現(xiàn)象，從而使結(jié)構(gòu)的承載能力降低或者無(wú)法滿足提高了的新的荷載標(biāo)準(zhǔn)的要求。這就要求考慮采用恰當(dāng)?shù)募庸谈脑旒夹g(shù)來(lái)恢復(fù)或促成原結(jié)構(gòu)的承載能力，加大構(gòu)件截面法是一種常用的改造技術(shù)。
1.2、增設(shè)主梁加固法
通過(guò)改變梁體結(jié)構(gòu)改善橋板受力狀況。當(dāng)采用增加主梁的方法進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，在大多數(shù)情況下新增加的主梁設(shè)置在原有中梁的兩側(cè)，在新增主梁位置上將原橋面板拆除，切斷原橫隔板，利用原結(jié)構(gòu)設(shè)置懸掛模板，現(xiàn)場(chǎng)澆筑新增主梁混凝土。增加主梁后上部結(jié)構(gòu)的承載能力可以明顯得到提高，而且增加主梁后也改善原有橋面板的受力狀況。
1.3、增加輔助墩法：在簡(jiǎn)支梁下增設(shè)橋墩或斜撐，以減小原結(jié)構(gòu)的跨徑，將單孔簡(jiǎn)支體系轉(zhuǎn)換為連續(xù)梁體系。
1.4、簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)法：將簡(jiǎn)支梁與簡(jiǎn)支梁端部加以連接，從而由簡(jiǎn)支變?yōu)檫B續(xù)。
1.5、增加輔助梁法：在梁下增設(shè)鋼桁架等的加勁梁或疊合梁。
1.6、改橋?yàn)楹ǎ焊男驗(yàn)楹匆詼p少梁內(nèi)應(yīng)力。
2、下部結(jié)構(gòu)加固改造常用方法
2.1、穿裙加固法
對(duì)于樁柱式橋梁，當(dāng)橋梁墩臺(tái)由于基礎(chǔ)沖刷嚴(yán)重，埋置深度不夠、因特殊原因上部結(jié)構(gòu)荷載加大、施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因?qū)е露张_(tái)露筋及破損時(shí)，一般可對(duì)損傷的墩臺(tái)或基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土套箍進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。套箍可以沿墩臺(tái)身或樁(柱)身外側(cè)布設(shè)，做成圈梁形式（俗稱穿裙）。
2.2、擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
對(duì)于原基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)的橋梁，如果因基礎(chǔ)的病害導(dǎo)致基礎(chǔ)承載力不足、基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降或和不均勻沉降、基礎(chǔ)產(chǎn)生滑移和傾斜、基礎(chǔ)局部掏空或損壞的情況下，可以采用增加橋梁基礎(chǔ)底面積的加固方法進(jìn)行加固。在擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積后，使基底的單位壓力減小到地基土所能承受的允許壓力范圍以內(nèi)，提高墩臺(tái)承載能力的作用。
2.3、加樁加固法
當(dāng)橋梁墩、臺(tái)基底下有軟弱層或墩臺(tái)基礎(chǔ)未置于堅(jiān)硬巖層時(shí)，在荷載作用下墩臺(tái)可能發(fā)生沉陷。墩臺(tái)的不均勻沉陷將直接影響橋梁結(jié)構(gòu)物的正常使用條件及使用年限。尤其是當(dāng)橋梁上部結(jié)構(gòu)為超靜定結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)出于基礎(chǔ)沉陷而使上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，嚴(yán)重的將可能導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)的破壞。
采用加樁法加固改造橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)是一種常用的方法，對(duì)于需要恢復(fù)或提高原橋承載能力的場(chǎng)合，它也是一種可行的方法。加樁的方式隨原基礎(chǔ)形式不同而異。例如，若原橋墩臺(tái)基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)時(shí)，則可在上下游位置補(bǔ)樁，或沿橋縱向在原樁兩側(cè)補(bǔ)樁，然后再擴(kuò)大承臺(tái)或蓋梁，使新舊樁基能夠共同受力。
3、橋梁附屬構(gòu)筑物的維修加固
3.1、橋面鋪裝層的維修整治
橋面鋪裝病害原因基本為原橋鋪裝層過(guò)薄、鋪裝中未設(shè)鋼筋網(wǎng)或含筋量過(guò)小、鋪裝與橋板間存在夾層、鉸縫中無(wú)鋼筋或混凝土澆筑不密實(shí)等原因。橋面鋪裝為車(chē)輛的直接作用層，它的質(zhì)量?jī)?yōu)劣不僅影響到行車(chē)的舒適性，而且直接影響到整個(gè)橋梁的壽命長(zhǎng)短，所以對(duì)橋面鋪裝的作用及保持其使用狀況的完好一定要加以注意。
橋面鋪裝分為瀝青混凝土和水泥混凝土兩種形式。對(duì)于瀝青混凝土的病害形式主要為裂縫和坑槽兩種形式，這都可以通過(guò)灌縫、挖補(bǔ)等日常手段加以維修。對(duì)于水泥混凝土層它直接影響到車(chē)輛荷載的分布狀況，它出現(xiàn)病害除可以按照瀝青混凝土的修補(bǔ)方法加以處理外，最有效的方法為徹底翻修。但在設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
(1)鉸縫應(yīng)徹底剔除，保證橋板間橫向聯(lián)系的緊密性。
(2)鋪裝層鋼筋最好不低于Ф12羅紋鋼，鋼筋間距不大于20CM。
(3)澆筑鋪裝層前務(wù)必將橋面清掃徹底，決不能在鋪裝層和橋板間形成夾層。
(4)橋面鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)時(shí)在鋼筋網(wǎng)下預(yù)留保護(hù)層厚度，防止鋪裝層上部形成素混凝土。
3.2、橋面伸縮縫的維修整治
由于伸縮縫裝置設(shè)置在梁端上相對(duì)比較薄弱的部位，加之伸縮縫裝置的性能及連結(jié)件等不盡完善，因此在車(chē)輪荷載反復(fù)作用下，伸縮縫極易發(fā)生損傷。伸縮縫的損傷將引起行車(chē)條件惡化、交通事故增多、產(chǎn)生噪聲與漏水現(xiàn)象等后果，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致橋梁主體結(jié)構(gòu)的損壞。因此，必須對(duì)橋面伸縮縫進(jìn)行經(jīng)常性的維修整治，以保證橋梁的正常使用。
在伸縮縫維修中有幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)引起重視：
(1) 對(duì)于橋面鋪裝層上容易產(chǎn)生車(chē)轍的凹凸不平處，要特別注意鋪筑后鋪筑材料時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生高低差。
(2)在鑿除原有混凝土鋪裝時(shí)，不要損傷伸縮縫兩側(cè)橋面板混凝土及鋼筋。
(3)當(dāng)原伸縮縫裝置的錨固鋼筋等損壞、松動(dòng)或無(wú)錨固鋼筋需增設(shè)時(shí)，應(yīng)先鑿出錨孔或槽口后再安設(shè)鋼筋等錨固件。
3.3、橋梁支座的維修加固
支座是橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的連接點(diǎn)。其作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載(包括恒載和活載)順適、安全地傳遞到橋梁墩臺(tái)上去，同時(shí)要保證上部結(jié)構(gòu)在支座處能自由變形(轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng))，以便使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與計(jì)算簡(jiǎn)圖相符合。因此，對(duì)橋梁支座要正確設(shè)置，并經(jīng)常注意保養(yǎng)維修，對(duì)其損壞部分要進(jìn)行修補(bǔ)加固。
橋梁支座的作用不能充分發(fā)揮時(shí)，將會(huì)使橋梁上、下部結(jié)構(gòu)受到不利的影響，也容易對(duì)結(jié)構(gòu)物造成重大障礙，因此，必須經(jīng)常注意進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，發(fā)生損壞時(shí)要及時(shí)地制定維修加固計(jì)劃，給予修補(bǔ)。支座的維修加固，由于工期要求較短，又是在施工較為因難的部位，應(yīng)充分研究所采用的維修加固措施及所采用的材料機(jī)具設(shè)備等，以便能夠迅速可靠地進(jìn)行修補(bǔ)。
橋梁維修加固的形式多種多樣，在橋梁維修加固的過(guò)程中我們要認(rèn)真進(jìn)行方案比選，根據(jù)實(shí)際情況及經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行合理的選擇，保證能夠最大限度的利用原橋的潛在承載能力，力求在投資最小的情況下創(chuàng)造出最好的維修加固效果。
