橋梁結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)措施

橋梁結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)措施【摘要】隨著公路橋梁建設(shè)的飛速發(fā)展，公路橋梁已經(jīng)逐步成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的中心樞紐，為國內(nèi)的交通事業(yè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。原本公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載、通行能力以及自然環(huán)境對橋梁的侵蝕、超載因素等，部分橋梁已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代交通對運(yùn)輸荷載的要求，對現(xiàn)有公路橋梁的加固補(bǔ)強(qiáng)將是橋梁工程發(fā)展的一個(gè)趨勢。本文作者結(jié)合自己的工作實(shí)踐，就橋梁結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)和措施進(jìn)行了介紹和分析。【關(guān)鍵詞】橋梁結(jié)構(gòu)；加固補(bǔ)強(qiáng)；措施引言橋梁結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)，就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到恢復(fù)或提高，以滿足交通運(yùn)輸要求。加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)，是針對正在使用的舊橋進(jìn)行檢測、評(píng)價(jià)、維修、加固或改造等技術(shù)對策的總稱。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量增大，載重等級(jí)發(fā)生變化，舊橋大部分為鋼筋混凝土梁橋和雙曲拱橋，這些橋梁建設(shè)年代久遠(yuǎn)，限于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平，結(jié)構(gòu)澆筑均勻性差，耐久性不足，歷經(jīng)多年運(yùn)營，已涌現(xiàn)各種病害，步入老齡化階段。通過橋梁加固后，可以延長其使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通運(yùn)輸?shù)男枨?，能夠緩和投資的集中性。一、橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的目的和原因1.1橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)的目的通過對已產(chǎn)生的橋梁病害進(jìn)行修復(fù)，維持橋梁原設(shè)計(jì)的承載能力；通過加固與改造，提高交通運(yùn)輸能力，提高技術(shù)等級(jí)，滿足現(xiàn)代化運(yùn)輸?shù)囊?，特別是隨著大型、重型車的與日俱增，特殊設(shè)備的運(yùn)輸要求逐步提高，對于提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和承載力，在舊橋加固與維修中成為需要考慮的關(guān)鍵因素。橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可行性，是橋梁工程行業(yè)資源整合再利用，貫徹國家可持續(xù)發(fā)展的重要手段。1.2橋梁加固的原因運(yùn)營荷載提出新的要求。隨著道路運(yùn)輸量的大幅增加，車輛荷載的超載現(xiàn)象在我國普遍存在，且成為治理的難點(diǎn)，貨運(yùn)機(jī)動(dòng)車單車重量已遠(yuǎn)超當(dāng)初設(shè)計(jì)值，這將直接導(dǎo)致橋梁關(guān)鍵部位承受超過設(shè)計(jì)允許的荷載，長期、反復(fù)在這樣的使用環(huán)境下，橋梁結(jié)構(gòu)涌現(xiàn)各種病害，最突出的表現(xiàn)為主要受力構(gòu)件出現(xiàn)裂縫，并進(jìn)一步發(fā)展。施工存在著弊端，外部環(huán)境侵蝕。橋面板間伸縮間距的施工誤差，后澆注填料老化，伸縮裝置安裝不好，橋頭前后路面凸凹不平、橋面澆筑不良，支撐臺(tái)做的不好等。普通鋼筋混凝土本身是帶微裂縫工作的，部分保護(hù)層厚度不足，加上周邊空氣濕度等外界因素的影響，破壞了鋼筋周邊的弱堿性保護(hù)環(huán)境，產(chǎn)生銹蝕，出現(xiàn)脹裂，使原本未超標(biāo)的裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，形成惡性循環(huán)，進(jìn)一步削弱橋梁的承載力，引發(fā)橋梁各種病害。二、橋梁加固的關(guān)鍵因素一般在進(jìn)行橋梁維修加固的時(shí)候，可選擇的技術(shù)方法往往有很多種。在實(shí)際運(yùn)用中，需要根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式、病害產(chǎn)生原因等實(shí)際情況，選擇合適的加固方法，但原則上應(yīng)當(dāng)遵循以下兩點(diǎn)要求：2.1經(jīng)濟(jì)適用在選取橋梁加固方案的時(shí)候，應(yīng)先考慮現(xiàn)場實(shí)際條件，結(jié)合實(shí)際情況，選取滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求的材料，選用成熟的機(jī)具、設(shè)備，在進(jìn)行橋梁加固施工時(shí)，綜合考慮施工成本與運(yùn)營成本，盡量保持其正常通行，當(dāng)然還要考慮后期的維護(hù)成本和結(jié)構(gòu)的耐久性。2.2安全美觀在進(jìn)行橋梁加固方案選擇時(shí)，除非病害特別嚴(yán)重，情況較為復(fù)雜，一般不改變原結(jié)構(gòu)的受力體系。在滿足經(jīng)濟(jì)性、達(dá)到加固目的的前提下，不僅要保證橋梁本身的安全以及美觀、還要考慮施工安全。三、橋梁結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)措施的分析橋梁結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)，是通過一定的措施，使橋梁結(jié)構(gòu)的整體性和結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力或使用功能重新達(dá)到預(yù)期的承載能力和穩(wěn)定性能或者達(dá)到運(yùn)營使用提出的新要求。橋梁結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)措施有很多種，如加大截面法、粘貼鋼板法、體外預(yù)應(yīng)力法、高強(qiáng)復(fù)合纖維法、體系轉(zhuǎn)換法等，作者下面就針對技術(shù)難度稍大，施工稍復(fù)雜的后面三種進(jìn)行簡單介紹。3.1體外預(yù)應(yīng)力加固法用預(yù)應(yīng)力鋼筋對梁、板進(jìn)行加固的方法，稱為預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力加固法就是通過對設(shè)置在混凝土體外的預(yù)應(yīng)力筋施加應(yīng)力，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備，提高橋梁承載能力和改善橋梁受力狀態(tài)的目的。雖施工稍復(fù)雜，但具有經(jīng)濟(jì)可靠，后續(xù)維護(hù)成本低，耐久性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于舊橋的加固工程中。（1）作用原理。根據(jù)橋梁原結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，在梁的下緣或上緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料，通過張拉對梁體產(chǎn)生較大的偏心預(yù)應(yīng)力，使梁體產(chǎn)生上拱或下?lián)?，部分自重?yīng)力被抵消，結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度減小、結(jié)構(gòu)受力得到了改善，提高了橋梁結(jié)構(gòu)承載力。在橋梁自重增加很小的情況下能夠大幅度地調(diào)整原結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，提高了結(jié)構(gòu)剛度和抗裂性，提高了橋梁承載力。力筋與原結(jié)構(gòu)只在錨固點(diǎn)與梁連接，類似于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。使主橋得到結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)，梁體剛度增大，恢復(fù)了原設(shè)計(jì)正常使用承載能力。加固設(shè)計(jì)。當(dāng)橋梁混凝土梁中預(yù)應(yīng)力筋或普通鋼筋嚴(yán)重銹蝕造成結(jié)構(gòu)承載力下降時(shí)，要提高橋梁的荷載等級(jí),控制梁體裂縫和減弱鋼筋疲勞應(yīng)力幅度，采用體外預(yù)應(yīng)力法進(jìn)行加固。將體外預(yù)應(yīng)力束筋直接通過穿孔的方式從橫隔板等障礙物中間通過，再錨固于在端部增設(shè)的錨固齒板上，每幅橋設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力束筋來約束裂縫的繼續(xù)擴(kuò)張。改善了橋梁的整體使用性能，延長了橋梁的使用壽命。技術(shù)特點(diǎn)。在需要加固的區(qū)段外面補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力筋，用張拉設(shè)備對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉，并將其錨固在梁、板的端部。體外預(yù)應(yīng)力鋼筋易于維修、養(yǎng)護(hù)，構(gòu)造簡單，效果理想。加固中人力投入少，施工工期短，對原橋結(jié)構(gòu)損傷小，不影響橋下凈空，不增加路面標(biāo)高。取消管道灌漿工序能夠?qū)崿F(xiàn)全年施工，預(yù)應(yīng)力筋利用效率高，減小了鋼筋束的摩阻損失，對抗疲勞有利。為橋梁養(yǎng)護(hù)管理及加固補(bǔ)強(qiáng)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。3.2高強(qiáng)復(fù)合纖維加固法高強(qiáng)復(fù)合纖維加固法是采用層壓法，用樹脂膠將高強(qiáng)復(fù)合纖維材料直接粘結(jié)在被加固混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部分，和被加固結(jié)構(gòu)形成整體共同受力，提高結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪以及抗壓承載力，提高混凝土的抗碳化能力。用于混凝土結(jié)構(gòu)加固的高強(qiáng)復(fù)合纖維材料主要有:碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)和玻璃纖維(GFRP)三種，目前加固市場上的纖維復(fù)合材料主要是碳纖維材料。作用原理。碳纖維加固法是一種將高強(qiáng)度碳纖維織物或預(yù)成型板材通過改性環(huán)氧樹脂粘貼于被加固構(gòu)件表面的一種新型加固方法，主要應(yīng)用于受拉和受彎構(gòu)件承載力不足的加固。碳纖維片的抗拉強(qiáng)度相當(dāng)于是鋼材的10倍，采用專利技術(shù)編織，纖維束之間留有空隙，有良好的消泡性能，解決了因粘貼時(shí)產(chǎn)生氣泡造成粘貼不緊密，形成二次受力的問題，一旦出現(xiàn)粘貼不密實(shí)的地方，還可采用針管注射器予以補(bǔ)注，確保粘貼緊密。碳纖維材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)，加固施工時(shí)一般無需搭接，能適應(yīng)曲面形狀混凝土的粘貼要求，耐腐蝕、耐潮濕、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)特點(diǎn)。碳纖維高強(qiáng)復(fù)合纖維材料具有較高抗拉強(qiáng)度，不存在屈服點(diǎn)和塑性區(qū)，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系呈完全線彈性的優(yōu)越力學(xué)性能;纖維貼片加工方便，碳纖維布可按照結(jié)構(gòu)形狀用剪刀、刀子即可裁好，但裁剪時(shí)應(yīng)注意檢查斷絲情況，一般沿結(jié)構(gòu)加固區(qū)域全長布置。碳纖維材料還具有自身不生銹、不易被酸腐蝕，耐久性強(qiáng)，可抑制混凝土中性化的變化趨勢，保護(hù)內(nèi)部鋼筋，施工面底漆的干燥程度可以指觸確認(rèn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，但就目前而言，雖有較多國內(nèi)生產(chǎn)的碳纖維材料，檢測指標(biāo)基本能滿足規(guī)范要求，但極易出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，進(jìn)口的碳纖維材料性能穩(wěn)定，但經(jīng)濟(jì)性稍差。3.3體系轉(zhuǎn)換加固法改變結(jié)構(gòu)體系加固舊橋通常是指增設(shè)附加構(gòu)件或進(jìn)行技術(shù)改造，使橋梁的受力體系和受力狀況發(fā)生改變，從而起到減小承重構(gòu)件的應(yīng)力，改善橋梁性能，達(dá)到提高承載能力的目的。這種技術(shù)具有提高結(jié)構(gòu)承載力，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，減小撓度等優(yōu)點(diǎn)。常使用的方法有：拱橋轉(zhuǎn)換為梁拱式拱上建筑法；梁橋轉(zhuǎn)換為梁拱組合體系法；簡支轉(zhuǎn)連續(xù)法；多跨簡支梁轉(zhuǎn)為先簡支后連續(xù)體系法；增加輔助墩法等以上加固方案形式各異，但加固實(shí)質(zhì)相同，即均是為所加固的橋梁加入新的支撐點(diǎn),縮短梁的計(jì)算跨徑，從而提高結(jié)構(gòu)承載力。結(jié)束語總之，確保公路橋梁的安全，著力開發(fā)公路橋梁加固的新技術(shù)一直都是交通相關(guān)部門關(guān)心的重點(diǎn)。因此，充分論證橋梁病害產(chǎn)生的原因，進(jìn)一步加強(qiáng)橋梁養(yǎng)護(hù)、加固以及維護(hù)技術(shù)的研究具有重大的意義。在施工中，必須抓好每一道工序、環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，提高橋梁的安全儲(chǔ)備，