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近年來(lái),隨著靈活性的快速增長(zhǎng)和荷載的不斷增加,許多以前修建的橋梁受到設(shè)計(jì)、材料和施工的影響和限制,使得許多舊橋逐漸轉(zhuǎn)化為危橋,嚴(yán)重影響行車(chē)安全,因此對(duì)危橋進(jìn)行修復(fù)和加固勢(shì)在必行。本文分析了橋梁維修加固工程的特點(diǎn)、一般程序和常用加固技術(shù)。
橋梁修復(fù)加固技術(shù)的研究正逐步向新材料、新工藝發(fā)展,但橋梁加固技術(shù)的研究沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可循,需要工程技術(shù)人員在實(shí)踐中不斷總結(jié),以形成標(biāo)準(zhǔn)化的橋梁修復(fù)加固技術(shù)。
一、橋梁維修加固工程的特點(diǎn)
(1)橋梁維修加固工程往往受到原有結(jié)構(gòu)和構(gòu)件空間的限制,施工場(chǎng)地空間狹小,大型預(yù)制構(gòu)件難以進(jìn)入場(chǎng)地發(fā)揮作用;
(2)橋梁維修加固工程為了在不中斷交通或少中斷交通的條件下施工,要求施工工藝簡(jiǎn)單快速,工期短,經(jīng)常分階段進(jìn)行;
(3)橋梁修復(fù)加固過(guò)程中清理工作量大,流程繁瑣,會(huì)有很多不安全因素;
(4)橋梁維修加固施工過(guò)程中,往往不利于原有及相鄰的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件,因此在工程實(shí)施過(guò)程中應(yīng)盡量不破壞原有結(jié)構(gòu);
(5)橋梁加固和加固時(shí),應(yīng)充分考慮新舊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和使用壽命之間的平衡以及新舊結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)。
(6)當(dāng)結(jié)構(gòu)因凍融、腐蝕、地基不均勻沉降等而損壞時(shí)。有必要綜合考慮有效措施,減少、抵抗或消除一切不利因素,從而避免被加固結(jié)構(gòu)的持續(xù)破壞。在橋梁上下部結(jié)構(gòu)同時(shí)存在病害的情況下,需要先對(duì)下部結(jié)構(gòu)的病害進(jìn)行處理,再對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固;
(7)對(duì)于可能存在開(kāi)裂、傾斜或倒塌等不安全因素的結(jié)構(gòu),在加固施工前應(yīng)采取臨時(shí)措施,防止安全事故的發(fā)生;
(8)橋梁加固工程的經(jīng)濟(jì)效益高于新建橋梁,其造價(jià)僅占新建橋梁的20 ~ 30%左右。
二、橋梁維修加固的一般程序
一般橋梁維修加固工程應(yīng)遵循以下工作程序:
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定——維修加固方案確定——加固設(shè)計(jì)——施工組織設(shè)計(jì)——維修加固施工——組織驗(yàn)收。
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定主要是對(duì)患病結(jié)構(gòu)的狀況進(jìn)行診斷。修復(fù)加固方案受主客觀因素影響。
加固設(shè)計(jì)主要參照現(xiàn)行規(guī)范及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)深化加固方案。修復(fù)加固施工是根據(jù)加固設(shè)計(jì)對(duì)加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的施工過(guò)程。許多大型結(jié)構(gòu)在施工前需要編制施工組織設(shè)計(jì)。
橋梁維修加固工程作為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要綜合考慮整個(gè)施工過(guò)程,選擇綜合措施,充分挖掘橋梁的內(nèi)在潛力。然而,在橋梁加固過(guò)程中,如果出現(xiàn)病害診斷失誤、加固方案和設(shè)計(jì)不良,或者施工組織不完善,都會(huì)造成難以想象的嚴(yán)重后果。
三、常用橋梁維修加固技術(shù)
除了表面損傷、裂縫、鋼筋銹蝕等缺陷外,橋梁結(jié)構(gòu)還會(huì)因結(jié)構(gòu)布置不當(dāng)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、施工質(zhì)量差、外部因素等原因而受損。由于橋梁病害的復(fù)雜性和多樣性,需要仔細(xì)比較加固技術(shù)和方案。橋梁的技術(shù)改造分為兩個(gè)步驟:加固前或加固過(guò)程中修補(bǔ)裂縫和加固橋梁結(jié)構(gòu)。因此,本章將橋梁加固技術(shù)分為兩大類(lèi):裂縫修補(bǔ)技術(shù)和str
(2)灌漿法,將樹(shù)脂或水泥材料注入裂縫,以提高其耐久性和防水性。
(3)填充法適用于寬度在0.5 mm以上的寬裂縫的修補(bǔ),詳細(xì)方法是沿著裂縫切一條深槽,然后在槽內(nèi)填充各種粘結(jié)材料。在加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),這種方法取決于鋼筋是否被腐蝕。
(4)粘鋼封板法,鋼筋混凝土構(gòu)件主拉應(yīng)力出現(xiàn)裂縫時(shí),先對(duì)裂縫進(jìn)行處理,然后在裂縫處粘鋼,再用膨脹螺栓對(duì)鋼板加壓。粘接方向應(yīng)垂直于裂紋方向。
(5)修補(bǔ)混凝土中堿骨料引起的裂縫時(shí),裂縫一般具有延伸性,特別是當(dāng)鋼筋用量較少且對(duì)膨脹幾乎沒(méi)有限制時(shí),裂縫寬度明顯變大。這種裂縫可以通過(guò)注射環(huán)氧樹(shù)脂或涂防水材料來(lái)處理,以防止水從外面進(jìn)入,進(jìn)而達(dá)到控制堿骨料反應(yīng)的目的。
(二)梁式橋結(jié)構(gòu)修復(fù)與加固技術(shù)
梁式橋上部修復(fù)與加固視橋梁的實(shí)際情況,承載能力的減弱程度以及今后的使用要求,可以選用不同的方式。一般,主要采取加大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,來(lái)提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度;用新的結(jié)構(gòu)代替舊的抗力不足的結(jié)構(gòu);修改原結(jié)構(gòu)的受力體系,減小控制截面彎矩的峰值;給原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,修改原結(jié)構(gòu)的受力方式,來(lái)達(dá)到提高橋梁剛度和強(qiáng)度的目的。
梁式橋上部結(jié)構(gòu)修復(fù)與加固技術(shù)主要有:
(1)加大截面加固法,選用加大混凝土構(gòu)件的截面面積,以提高其承載能力和滿(mǎn)足正常使用要求的一種加固方法。根據(jù)荷載大小和凈空條件不同可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。
(2)改變結(jié)構(gòu)體系加固法,該法通過(guò)改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以控制截面彎矩峰值提高承載能力的一種加固方法。改變結(jié)構(gòu)體系加固法主要有兩種,即增設(shè)支點(diǎn)法和簡(jiǎn)支梁變連續(xù)梁加固法。
(3)外部預(yù)應(yīng)力加固法,預(yù)應(yīng)力加固是指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理,在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。此法適用于要求提高承載能力、剛度和抗裂性能的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土梁板。
(4)外部粘貼加固法,采用型鋼、鋼板、玻璃鋼等材料通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂等粘合劑粘貼在結(jié)構(gòu)外部以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。
(5)增設(shè)縱梁加固法,在橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)穩(wěn)定,并承載能力滿(mǎn)足的情況下,可采用增設(shè)剛度大且承載能力高的新縱梁,使新舊梁連接起來(lái)共同受力。營(yíng)運(yùn)中車(chē)輛荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布,這樣原梁中所受荷載,加固后的橋梁承載能力和剛度得以提高當(dāng)增設(shè)的縱粱位于主梁的一側(cè)或兩側(cè)。此法適用于梁體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)完好,并且承載能力不能滿(mǎn)足的情況。
(三)碳纖維修復(fù)與加固橋梁技術(shù)
目前,碳纖維加固法以其強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)良特性受到土木工程界關(guān)注,目前在橋梁修復(fù)與加固中應(yīng)用廣泛。碳纖維加固法將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸為復(fù)合增強(qiáng)片材,使用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑沿垂直裂縫方向或受拉方向粘貼于需補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu),造就成新的復(fù)合體,增強(qiáng)貼片與原有鋼筋混凝土共同受力,提高結(jié)構(gòu)抗剪或抗拉能力,增強(qiáng)剛度、強(qiáng)度、抗裂性和結(jié)構(gòu)的延展性。
碳纖維布加固技術(shù)與傳統(tǒng)的舊橋加固的方法優(yōu)點(diǎn)較多,主要有高強(qiáng)高效、施工便捷、良好的耐久性和耐腐蝕性、適用面廣、施工質(zhì)量易于保證、厚度薄。
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