橋梁是公路交通的咽喉,其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通,既有公路中由於受到當時局限的設計、材料、施工加固等各方麵的影響,嚴重製約了公路運輸事業的發展,加上不能適應現在交通量飛速增長,使得舊橋檢測和舊橋加固技術顯得非常迫切。
1加固目的
隨著我國國民經濟的日益發展,交通運輸量的迅速增長,截止至2000年,我國危橋總長已達2萬餘延米。若將其拆除重建,不僅要耗費大量資金,而且工期也較長;若有計劃、有步驟的對現有舊橋進行加固改造,橋梁加固後,可以延長橋梁的使用壽命,用少量的資金投入,使橋梁能滿足交通量的需求,還可以緩和橋梁投資的集中性,為國家帶來巨大的經濟和社會效益。因此,加固設計必須本著“牢固可靠、簡便耐用、經濟適用”的基本原則。
2加固方法
加固,簡單來說,就是通過一定的措施使構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到提高,以滿足新的要求。舊橋加固方法可綜合為以下幾類。
2.1結構性加固
tiwaiyuyinglijiagufa。tiwaiyuyinglifadejiaguyuanlishizailiangdexiayuanshoulaqushezhiyuyinglicailiao,tongguozhangladuiliangtichanshengpianxinyuyingli,zaicipianxinyalizuoyongxia,shiliangtifashengshanggong,dixiaobufenzizhongyingli,jianxiaolejiegoubianxingheliefengkuandu、改善了結構受力,能夠較大幅度的提高結構承載力。目前常用下撐式預應力拉杆加固法和外部預應力鋼絲束加固法兩種。
zaihelianpaishigongliuchengdeqingkuangxia,gaifangfakezuidaxiandudijianshaoduiqiaoshangjiaotongdeyingxiang,shenzhikeyizaiyouxiankaifangjiaotongdeqingkuangxiazuzhishigong,yincijinnianlaiguoneigongchengshilijiaoduo。ru301國道盤錦立交主線橋和盤錦立交WH匝道橋的加固。但加固後體外預應力筋的防腐問題一定程度上增加了後期養護費用,因此,一般不是公路部門的首選加固方法。
粘貼鋼板或碳纖維(CFRP)加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結劑和錨栓將鋼板粘貼錨固於混凝土結構受拉麵或其它薄弱部位,使鋼板與加固混凝土結構形成整體,以達到提高結構承載能力的目的。該方法具有基本不改變原結構的尺寸、施工簡單、技術可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優點,近些年來在鋼筋混凝土橋梁的加固維修中為公路部門廣泛采納,是近幾年應用最多的加固方法。如廣州東圃大橋加固。
碳纖維加固技ji術shu是shi近jin幾ji年nian內nei才cai由you國guo外wai引yin進jin的de一yi種zhong新xin技ji術shu,因yin其qi強qiang度du高gao,耐nai腐fu蝕shi,且qie施shi工gong簡jian便bian等deng優you點dian,目mu前qian已yi廣guang泛fan應ying用yong於yu實shi際ji工gong程cheng中zhong。如ru廣guang深shen高gao速su公gong路lu福fu田tian互hu通tong立li交jiao橋qiao加jia固gu、107國道(深圳段)洋湧河大橋加固。然而,由於碳纖維本身的一些缺陷,如脆性、耐火性不好等使得這種材料的應用受到限製。
增(zeng)大(da)截(jie)麵(mian)與(yu)配(pei)筋(jin)加(jia)固(gu)法(fa)。增(zeng)大(da)截(jie)麵(mian)與(yu)配(pei)筋(jin)加(jia)固(gu)法(fa)一(yi)般(ban)采(cai)用(yong)在(zai)梁(liang)底(di)麵(mian)或(huo)側(ce)麵(mian)加(jia)大(da)尺(chi)寸(cun),增(zeng)配(pei)主(zhu)筋(jin),以(yi)提(ti)高(gao)主(zhu)梁(liang)截(jie)麵(mian)的(de)有(you)效(xiao)高(gao)度(du),從(cong)而(er)達(da)到(dao)提(ti)高(gao)橋(qiao)梁(liang)承(cheng)載(zai)能(neng)力(li)的(de)目(mu)的(de)。然(ran)而(er),由(you)於(yu)增(zeng)大(da)截(jie)麵(mian)法(fa)在(zai)施(shi)工(gong)過(guo)程(cheng)中(zhong)全(quan)部(bu)的(de)作(zuo)業(ye)需(xu)在(zai)梁(liang)底(di)進(jin)行(xing),施(shi)工(gong)難(nan)度(du)較(jiao)大(da)且(qie)施(shi)工(gong)質(zhi)量(liang)難(nan)以(yi)控(kong)製(zhi),因(yin)此(ci),盡(jin)管(guan)在(zai)某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)費(fei)用(yong)並(bing)不(bu)太(tai)大(da),但(dan)以(yi)上(shang)因(yin)素(su)製(zhi)約(yue)了(le)該(gai)技(ji)術(shu)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong),一(yi)般(ban)用(yong)於(yu)T型截麵梁的加固維修。如河南南陽桐柏淮河大橋加固。
gaibianjiegoushoulitixijiagufa。gaibianjiegoushoulitixijiagufashitongguogaibianqiaoliangjiegoushoulitixiyidadaotigaojiegouzhengtichengzainenglidemude,shiyizhongbianbeidongweizhudongde加固方法。這種技術具有提高結構承載力,增大結構剛度,減小撓度等優點。但該加固方法施工改造時一般要涉及到橋麵鋪裝的再處理,增加了改造費用且加固效果受負彎矩區施工質量的影響較大,目前極少單獨采用。如2003年湖北鄂州塗家咀連續拱橋(L0=70m)加固、2005年福建蔣樂積善連續拱橋(L0=30m)加固。
此外,結構性加固方法還有增設主梁加固法、錨噴混凝土加固法和增加橫向聯係加固法等。
2.2非結構性加固
鋼纖維混凝土修複橋麵鋪裝層。對橋麵鋪裝層的嚴重破損,可考慮采用鋼纖維混凝土修複。這種材料具有高強度、抗裂能力強,抗衝擊耐磨耗等性能,可延長橋麵的使用壽命,在不增加橋梁恒載的情況下,改善梁的結構受力性能。
伸縮縫的更新改造。在橋梁維修中,以下幾種類型伸縮縫的使用是較成功的。SFP“三防”型伸縮縫在大型橋梁上的應用情況良好;仿毛肋伸縮縫在大、中型橋梁的大量使用,效果明顯;TST、FG係列橋梁無縫伸縮縫,在中小行橋梁上也得到廣泛使用。
2.3U型高橋台加固
預應力錨索框架法。該加固法采取在U型橋台前牆和兩側牆外加套40厘米的鋼筋混凝土,並在兩側牆增設水平預應力索對錨和前牆增設地錨的方案。該方案適用於不能中斷交通又無法架設便橋的高橋台病害修複。
錨杆配合鋼筋混凝土抱箍法。該加固法采取台腔與橋台基礎持力層進行壓漿固化,再打入錨杆與槽鋼抱箍,最後在U型橋台前牆和兩側牆外加套25厘米的鋼筋混凝土,新舊牆體采用錨杆連接形成整體。該方案適用於地基承載力不足,且施工處理不到位,造成橋台前牆下沉。
2.4橋墩加固
橋梁下部結構加固的主要目的是提高橋墩的整體承載能力。如橋墩發生了結構性損傷,可以用外包混凝土、粘貼鋼板huotanxianweidefangfajinxingjiagu。danshiduiyushitiqiaodundenghengxianggangdubijiaodadejiegou,qizhuangtaibianhuazhuyaoshiyoudijisuoyinqi,cishikezhongdianconghuitianyingtuhuozheduidijijinxing注漿等方法提高其約束橋墩的能力,提高橋墩的整體承載能力。抬樁就是通常使用的一種有效的加固方法,即在舊樁的兩側各增設一根樁,並通過植筋擴大承台,共同受力。另一種樁基加固方法是鋼筋混凝土套箍。由於下部樁基施工等原因,造成樁基縮徑,采用的加固方法是清除樁體虛浮物,通過植筋後,外抱箍微膨脹混凝土。
目前,在很多橋梁加固改造中,同一座橋梁,針對不同的部位、不同的構件、不同的改造原因同時采用了幾種不同的方法。如宜賓馬鳴溪金沙江大橋的加固,采用了增加構件加固法、粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋麵層補強加固法;西藏尼木大橋的加固,采用了粘貼鋼板加固法、碳纖維加固法、橋麵層補強加固法;紹興鬥門大橋的加固,采用了增加構件加固法、橋麵層補強加固法等等。
3加固方案選擇
加固方案與諸多因素有關,常考慮的主要因素:3.1橋梁結構型式;3.2橋位地形、水文、自然狀況;3.3橋梁現狀分析研究結論;3.4施工技術水平;3.5能否封閉交通;3.6預期加固效果;3.7資金投入量等。
合理的加固方案是將上述加固方法優化組合,體現出加固效果及經濟效益。應注意以下兩點:不同的加固方法有對應的設計計算方法;加固後的橋梁結構承載能力提高幅度受原結構的製約,如原結構配筋率、截麵尺寸等,不可能無限製地提高承載能力;
4加固效果評價
橋梁加固應在不斷總結經驗和技術進步的基礎上形成專門規範,同時要重視對加固後的橋梁進行檢測和觀察,以確定加固的效果。橋梁加固後的上部結構通常是用靜載或動載試驗,將試驗結果與加固設計的計算結果進行對比,來判斷橋梁加固成功與否。但對下部結構而言,不方便進行荷載試驗,通過其頻率變化來定量評估橋墩的加固效果。
橋梁的加固維修技術是最近興起的一門新技術,為了指導橋梁加固技術的應用,需提出一整套完整的實用性公路橋梁檢測、評定與加固成套的技術規範,為我國公路危舊橋的改造提供技術支持,確保危舊橋的改造工作科學合理、經濟安全,使得橋梁加固做到“有法可依”。
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