探析公路橋梁加固新技術(shù)

1、探析公路橋梁加固新技術(shù) 【摘要】近年來，伴隨著我國經(jīng)濟和交通運輸?shù)娘w速發(fā)展，交通運輸量大幅度的不斷增長，公路橋梁負荷越來越重。以往所修建的橋梁，到現(xiàn)在為止都發(fā)生了不同程度的病害，直接影響了橋梁的正常功能，縮短了橋粱的使用壽命，甚至威脅著過往人車的安全。本文主要論述了體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)、高強復(fù)合纖維加固技術(shù)和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)等三種公路橋梁加固的新技術(shù)，探討了當(dāng)今公路橋梁加回新技術(shù)的發(fā)展。 【關(guān)鍵詞】公路橋梁 加固技術(shù) 國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國的交通事業(yè)蒸蒸日上，對交通設(shè)施的寄出需求迅猛增長，但時間久的橋梁到目前都發(fā)生了不同程度的病害：如橋面破損、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、混凝土剝

2、落、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結(jié)構(gòu)裂紋銹爛、擋墻傾斜錯位、錐坡下挫坍塌、墩臺基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護底沖翻以及河道被沖刷嚴重變遷而危及橋頭路基等。因此開發(fā)公路橋梁加固新技術(shù)，加大橋梁承載力，提高橋梁安全性，不僅能滿足新時期公路交通運輸?shù)男枰?，而且還可以為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟效益和社會效益。 一、 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù) 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的實質(zhì)是以粗鋼筋、鋼絞線或高強鋼絲等鋼材作為施力工具，對橋梁上部結(jié)構(gòu)施加體外預(yù)應(yīng)力，以預(yù)加產(chǎn)生的反彎矩抵消部分外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力，從而達到改善舊橋使用性能并提高其極限承載能力的目的。 1、技術(shù)原理 體外預(yù)應(yīng)力加固原理是在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料，通過張拉對梁體產(chǎn)生偏心

3、預(yù)應(yīng)力，在此偏心壓力作用下，使梁體發(fā)生上拱，抵消部分自重應(yīng)力，減小了結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度、改善了結(jié)構(gòu)受力，能夠較大幅度地提高結(jié)構(gòu)承載力。與通常的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相比，預(yù)應(yīng)力筋與原結(jié)構(gòu)只在錨固點與粱連接，類似于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。目前體外預(yù)應(yīng)力加固是采用較多的加固方法之一，特別是在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁和連續(xù)剛構(gòu)橋梁的加固方面。體外預(yù)應(yīng)力筋錨固在梁端或中間橫隔梁上，跨間用轉(zhuǎn)向塊調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋的角度，以適應(yīng)橋梁的線形變化及受力要求。 2、 技術(shù)特點 體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)與普通預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)相比，其結(jié)構(gòu)具有以下幾個特點： （1）設(shè)計方面 體外預(yù)應(yīng)力鋼筋可以設(shè)計為不可更換的，也可以設(shè)計成可更換、可補拉的

4、。相對于不可更換的而言，可更換的體外預(yù)應(yīng)力筋便于維修、加固、養(yǎng)護。 （2）施工方面 體外預(yù)應(yīng)力加固舊橋構(gòu)造簡單，簡化了施工。由于梁肋中不設(shè)管道，避免了截面削弱：體外配筋方式取消管道灌漿工序可實現(xiàn)全年施工，對處于寒冷地區(qū)具有十分重要的現(xiàn)實意義。 （3） 使用方面 降低了預(yù)應(yīng)力筋的摩阻損失，預(yù)應(yīng)力筋利用效率高、應(yīng)力變化幅值小，對抗疲勞有利。體外預(yù)應(yīng)力加閻混凝土橋梁技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用，為解決工程上長期困擾的混凝土耐久性問題提供了可能，提高了橋梁耐久性，延長了橋梁使用壽命。盤錦立交主線橋和盤錦立交匝道橋，采用的都是體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，改善了橋梁的整體使用性能，延長了橋梁的使用壽命。為橋梁養(yǎng)護管理及加

5、固補強帶來可觀的直接經(jīng)濟效益，其問接和長期經(jīng)濟效益也相當(dāng)顯著。體外預(yù)應(yīng)力體系布置較為靈活，不僅可用來加固簡支梁橋和連續(xù)梁橋，還可用來加固拱橋和剛構(gòu)橋等；不僅可用來改善梁的抗彎性能，還可用來改善構(gòu)件的抗剪性能；不僅可用來進行整體橋梁加固，而且可用于橋梁局部加固；不僅可用來加固橋梁的上部結(jié)構(gòu)，也能用于加固橋墩及索塔等部位，具有良好的加固效果及廣闊的應(yīng)用前景。 二、 高強復(fù)合纖維加固技術(shù) 高強復(fù)合纖維主要有芳倫纖維及碳纖維0rrp），碳纖維材料在橋梁加固工程中應(yīng)用非常廣泛，技術(shù)比較成熟。 1、 技術(shù)比較 在結(jié)構(gòu)受拉區(qū)或抗剪薄弱區(qū)域，直接粘貼纖維加固方法采用的較多。就實際工程中大量遇到的承載力加固而言

6、，多采用在受拉區(qū)直接粘貼碳纖維布的被動加固方法。后加補強材料是不能充分發(fā)揮作用的。計算表明，對原梁高度較小、配筋率較大的情況，加固設(shè)計以混凝土壓應(yīng)變達到極限值控制設(shè)計，在極限狀態(tài)下，后加補強材料的應(yīng)力僅為700800mpa，此值只相當(dāng)碳纖維抗拉強度標(biāo)準值的（21-2%24.2%）；對原梁高度較大、配筋率較小的情況。加固設(shè)計以原梁鋼筋應(yīng)變達到極限值控制設(shè)計，在極限狀態(tài)下，后加補強材料的應(yīng)力也只有2000mpa左右，此值相當(dāng)碳纖維抗拉強度標(biāo)準值的60%。 2、技術(shù)特點 高強復(fù)合纖維加固技術(shù)與其他鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比具有以下幾個特點： （1）施工方面 在加固修補混凝土結(jié)構(gòu)中可以充分利用其高強度、高彈性

7、模量的特點來提高混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和延性。改善其受力性能，達到高效加固修補的目的。其施工便捷、工效高、沒有濕作業(yè)，不需大型施工機具，施工占地少，施工效率高。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，粘貼fr是粘貼鋼板施工工效的48倍。frp輕質(zhì)柔軟，易貼附，與粘貼鋼板相比其施工質(zhì)量更易保證。 （2）結(jié)構(gòu)方面 線膨脹系數(shù)與混凝土接近，保證了溫度變化時，frp與混凝土可以協(xié)同工作。不增加構(gòu)件的自重和體積。frp質(zhì)量輕且厚度很薄，經(jīng)加固修補后的構(gòu)件，基本上不增加原結(jié)構(gòu)的自重和尺寸，也就不會減少建筑物的使用空問。 （3） 使用方面 可廣泛用于各種結(jié)構(gòu)類型（如建筑物、構(gòu)筑物、橋梁隧道、涵洞、炯囪等）、各種結(jié)構(gòu)形狀如矩形、圓形

8、、曲面結(jié)構(gòu)等。各種結(jié)構(gòu)部位如梁、板、節(jié)點、拱、殼、墩等的加固修補，且不改變結(jié)構(gòu)形狀及不影響結(jié)構(gòu)外觀試驗表明：碳纖維、玻璃纖維和芳綸纖維具有良好的耐腐蝕性和耐久性，可以抵抗建筑物中經(jīng)常遇到的酸、堿、鹽等對結(jié)構(gòu)的腐蝕。使用此材料加固后，不僅不需要對其進行定期維護，而且其本身更可以對內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)起到保護作用。 三、 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加圍技術(shù) 1、作用原理 利用錨固于被加固梁體上的小直徑預(yù)應(yīng)力筋，對梁體施加預(yù)應(yīng)力，然后噴注具有較高抗拉強度的復(fù)合砂漿，將預(yù)應(yīng)力筋與被加固梁體粘結(jié)為一體，構(gòu)成有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系以其預(yù)應(yīng)力筋錨固簡單、張拉施工方便、結(jié)構(gòu)耐久性好，材料利用效率高的技術(shù)優(yōu)勢受

9、到國內(nèi)外土木工程界的重視。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系特點適用于中、小跨徑鋼筋混凝土梁、空心板梁、箱梁橋的加固，尤其是對高速公路及城市立交工程中大量采用的中等跨徑的鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，由于受箱梁高度的限制.在箱內(nèi)布置體外預(yù)應(yīng)力筋有困難的情況下，采用在箱梁底板部增設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，然后噴注高性能抗拉復(fù)合砂漿的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系是理想的加固方案。 2、技術(shù)特點 與體外預(yù)應(yīng)力加固體系相比有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系的突出優(yōu)點是：能最大限度的發(fā)揮后加補強材料的作用，提高材料的利用效率；噴注的高性能抗拉復(fù)合砂漿保護層?？固蓟涂孤入x子侵蝕能力強，保護鋼筋免于銹蝕，提高結(jié)構(gòu)耐久性，延長結(jié)構(gòu)使用壽命； 靠小型錨具和高性能抗拉復(fù)合砂漿粘結(jié)的雙重作用錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋，錨固工作更為安全可靠。 四、 結(jié)束語 總之，加強開發(fā)公路橋梁加固的新技術(shù)、保障公路橋梁的