舊橋加固改造的典型工程實例

舊橋加固改造的典型工程實例文本摘要：橋梁在運用過程中會由于各種緣由產(chǎn)生病害，為保持橋梁長期運營的平安性，必需對危舊橋梁進行加固改造。文章對新沙立交橋的檢測、設計復核、加固方案設計及修理施工進行了全面介紹。實際工程結果表明，舊橋加固改造必需以檢測資料為基礎，進行必要的結構計算，精確分析橋梁的病害緣由，提出科學的改造加固措施，力求達到技術可行、經(jīng)濟合理的目的。關鍵詞：舊橋加固改造典型實例--------------------------------------------------------------------------------隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展、技術的不斷進步，新設備、新工藝的不斷涌現(xiàn)，港口裝配機械及其配套的馬路運輸系統(tǒng)的大型化和專業(yè)化，極大地促進了我國港口碼頭、馬路、橋梁的設計和施工技術及設備的發(fā)展。但隨著設備的大型化，許多早期設計的工程因當時的設計標準較低，加上年久失修，在超載運行下破損嚴峻，個別甚至危及過往車輛的平安，必需剛好進行加固修理，以保證工程的正常運用。近幾年類似工程的修補方案多種多樣。本文通過廣州新沙港鐵路跨線立交橋的修理過程，對橋梁的檢測、設計復核、加固方案設計及修理施工進行了全面的介紹。新沙陸域工程的鐵路跨線橋，全橋總長427m，其中主跨采納15X20mT梁，基礎為西55cm的預應力混凝土管樁，下部為承臺，雙柱式帽梁，上部為預制安裝20m鋼筋混凝土T梁；無人行道部分每跨由9片粱組成，人行道部分每跨由11片梁組成。橋面寬14m，按四車道設計，設計荷載等級為“汽車一20級”、“掛一100級”，人群荷載3．5kN／m2。在6～10號墩間的橋面對兩側縱向坡度為3．5％，其他跨橋面的縱向坡度為4％新沙立交橋建成后，隨著時間的持續(xù)及新沙港的發(fā)展，通行于新沙立交橋上的車輛軸重已經(jīng)遠遠大于原橋梁設計荷載并有進一步增大趨勢。為確保橋梁的平安運用及港口的運輸，該橋管理單位托付檢測單位對大橋進行了檢測與計算探討，以便實行相應的措施。1、病害檢測及承載力計算1．1外觀檢測橋面的主要破損出現(xiàn)在伸縮縫旁邊及橋面縱向各片T梁連接處，橫縱向裂縫交叉，加劇裂縫發(fā)展。尤其橋面的縱向裂縫使得橋面破損更為嚴峻，以至影響橋梁整體正常運用性能。特殊典型的破損是1號墩和2號墩之間的橋面有一片寬約0．7m，長約16m的裂開區(qū)，鋼筋外露，影響橋面行車舒適和橋梁的平安。伸縮縫破壞嚴峻，主要為開裂、坑槽，橡膠板斷裂、缺失等。車輛經(jīng)過對接縫有較大沖擊作用，端部出現(xiàn)破損，同時接縫兩側出現(xiàn)混凝土脫落鋼筋袒露的現(xiàn)象，少部分橋面混凝土削蝕，鋼筋外露。連接T梁的橫隔板存在大量裂縫，不少下緣混凝土脫落，焊接鋼板外露銹蝕，降低了橋梁的橫向剛度。橋梁側向由于愛護層薄、鋼筋外露銹蝕、外層混凝土膨脹脫落，進而加劇了外露鋼筋的銹蝕。梁底存在較多的橫向和豎向裂縫。支座處出現(xiàn)了相當數(shù)量的斜裂縫，橫向和斜向裂縫都有接著延長的趨勢；支座旁邊斜裂縫導致梁體的抗剪實力差，T梁濕接縫不密實，透水嚴峻。支座與梁底混凝土間因無鋼筋混凝土墊塊或厚鋼板連結，長期變形過大、應力集中，支座橫向出現(xiàn)錯位，影響其正常運用。大部分支座旁邊淤積積累物，環(huán)境潮濕，嚴峻影響支座的運用壽命。1．2靜載試驗結果對7～8號跨的20inT梁采納加載方式測定其撓度和應力，加載分對稱加載和不對稱加載二種。對稱加載時，檢測結果滿意設計及規(guī)范要求；不對稱加載時，新沙公司側的撓度值較油脂廠側撓度要小許多，說明梁體各T梁之間橫向聯(lián)系不強。在卸載30min后的各限制截面最大殘余變形基本很小，部分超出規(guī)范10％的允許范圍。實測各測點的最大應變值為2．3X10，最大應力值為7．7MPa，混凝土已開裂，因各T梁橫向聯(lián)系薄弱，導致汽車輪位所在T梁基本擔當了試驗所施加的大部分荷載，與設計嚴峻不符。卸載30min后測得，結構殘余應力基本為0，個別出現(xiàn)變異現(xiàn)象，有較大的殘余應力，表明結構大部分處于彈性工作狀態(tài)，局部損傷較嚴峻的部分混凝土可能進入塑性區(qū)域。在距離橋面以下1in左右，應力急劇增大，在正常運用荷載下，部分T梁1in以下混凝土可能進入塑性變形階段。1．3動載試驗結果動載試驗測得20inT梁一階橫向振動頻率為0．293Hz，較理論計算值4．822Hz小，說明T梁實際橫向剛度較弱。1．4極限承載實力分析理論計算采納空間梁有限元法對全橋進行分析，將全橋梁體劃分為若干單元，建立有限元計算模型進行恒載、活載影響線加載。簡支T梁考慮荷載橫向安排系數(shù)影響，選取荷載橫向安排系數(shù)最大的主梁，對試驗梁范圍內限制截面進行極限承載實力計算。經(jīng)計算可知：在原設計活載(汽車-20及掛車-100)作用下，主梁的荷載效應小于構件的承載實力，尚有肯定的平安儲備。當把活載等級提高至馬路I級日時，主梁限制截面荷載效應已特別接近梁截面的抗彎極限彎矩。由于橋上近年來車流量增加，而且多是超重車，對大橋產(chǎn)生較大損傷，影響全橋運用壽命。2、病害緣由分析通過對該橋外觀檢查、靜動載試驗及計算探討，對發(fā)生橋面鋪裝破壞和梁體開裂的現(xiàn)象分析如下：(1)橋面板較薄，濕接縫尺寸小，構造薄弱，施工時接縫混凝土澆筑質量不易達到設計要求，造成梁與梁間的荷載橫向傳遞差，使接縫開裂，單梁受力增大。(2)混凝土鋪裝層太薄，澆筑前橋石板無鑿毛、清除浮漿，并沖洗干凈，致使?jié)仓蠖呓Y合差，常發(fā)生分層現(xiàn)象，再加上T梁預制安裝不精確，相鄰梁翼緣凹凸不平，鋪裝層混凝土厚度達不到設計要求，常被壓碎，不能與橋面板整體化作用，引起橋面破壞。(3)在橋面伸縮縫處，當伸縮縫質量和安裝精度不夠時，超重超載車頻繁沖擊，造成橋面振動過大或橋面伸縮縫處劇烈振動，導致此處混凝土開裂，伸縮縫破壞。(4)不少橫隔板焊接鋼板外露銹蝕，各橫隔梁聯(lián)系薄弱，荷載集中承受在個別T梁上，嚴峻降低了橋梁整體橫向剛度，引起裂縫快速擴展。(5)梁體端部腹板偏薄，抗剪實力差，致使支座處出現(xiàn)了較多斜裂縫和豎向裂縫，且有接著延長的趨勢。眾多斜裂縫和豎向裂縫使結構抗剪強度已低于原設計承載力要求。(6)T梁中橫隔板存在大量裂縫，不少下緣混凝土脫落嚴峻，產(chǎn)生緣由與橋面較寬，輪載過重和偏載明顯(入港和出港車輛軸重差距很大)有關。(7)車輛超載嚴峻。超載有以下幾種情形：①整車質量超過設計車輛重量；②單軸重量超過設計車輛單軸重量；⑧車輛超速，使其沖擊系數(shù)超過規(guī)范值。常見的超載車輛使結構處于高應力幅工作狀態(tài)，降低了橋梁結構的平安系數(shù)和運用耐久性，干脆導致結構破壞、跨塌，造成嚴峻后果。3、加固方案設計結構修理方案從加強結構受力面積和增大結構的抗裂實力二方面考慮，不同部位的加強方案如下：3．1橋面鋪裝層橋面進行補強設計，拆除舊橋面鋪裝層，清理鑿毛后在T梁腹板頂部表面，順橋向間距30cm植\12鋼筋；新橋面鋪裝采納6cm厚瀝青混凝土+13．25cm(8～18．5cm)鋼筋混凝土，鋼筋混凝土中布置1層\12@15cmX15cm鋼筋網(wǎng)。在瀝青混凝土與整體化現(xiàn)澆層間設防水層。3．2橋面連續(xù)在施工橋面整體化層前，用聚苯乙烯泡沫板塞嚴連續(xù)縫，在橋面連續(xù)縫處縱向整平30cm寬，噴刷2遍熱瀝青，然后鋪一層塑料薄膜，密貼板端；配置縱向短鋼筋，加強橋面連續(xù)，加強鋼筋部分長度做失效處理。橋面連續(xù)與橋面整體化層混凝土一同澆筑，待混凝土強度達到80％以上后，鋸縫填塞瀝青馬蹄脂，最終整體鋪設瀝青混凝土。3．3伸縮縫改造時，拆除舊伸縮縫，采納3跨一聯(lián)，全橋共5聯(lián)，只設6道淺埋式橫向50型伸縮縫。3．4T粱T梁腹板在支座旁邊出現(xiàn)了較多的斜裂縫和豎向裂縫，腹板底部出現(xiàn)較多橫向裂縫，故對T梁實行以下加固措施：(1)T梁腹板底部貼兩層碳纖維布以提高抗彎承載力。(2)靠近腹板端部3．4m范圍內，腹板進行單側加厚，加厚混凝土厚度為5em，加厚部分與原梁體通過植筋連接成整體，內置1層蟲\10@10cmX10em的鋼筋網(wǎng)。(3)在加厚段貼碳纖維布，布條寬12cm，間距20em。為了提高碳纖維的運用年限和承載實力，采納U形碳纖維錨固箍。(4)原設計橫隔板采納鋼板焊接，鋼板銹蝕，聯(lián)系較弱，為增加梁體間連接，現(xiàn)將橫隔板鑿除50emX80em的矩形塊，側面植筋后，內置鋼筋網(wǎng)，下面兩排鋼筋與原有的隔板中空\22預留鋼筋焊接，澆筑混凝土，加強T梁之間連接。3．5支座考慮到結構的運用性和耐久性，改造時將舊支座拆除，用新的板式橡膠支座更換，將支座承載實力提高一級。4、主要加固施工工藝4．1鉆孔植筋植筋施工方法(1)鉆孔：孔深與錨筋埋設深度相同，孔徑比錨筋直徑大2—4mm，孔位應避讓構造鋼筋，孔道應順直。(2)清理鉆孔：孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，孔內應保持干燥。(3)灌膠：將植筋膠由孔底灌注至孔深2／3處，待插入錨筋后，膠即充溢整個孔洞。(4)插入錨筋：錨筋插入前應先以鋼刷清除插入部分的表面污物，再用丙酮擦凈、拭干鋼筋。須插到孔底，孔口多余的膠應清除。(5)在膠液干固之前，避開擾動錨固鋼筋，孔位旁邊不應有明水。(6)植筋鉆完孔后，應馬上清理干凈，并予以植埋，避開成片植筋孔長時間空待。4．2粘貼碳纖維布H粘貼碳纖維布工藝流程如下：打磨、清理梁體表面一粘貼表面找平一涂刷第一層粘貼(底層)膠一涂刷其次層粘貼膠一粘貼碳纖維布(第一層)一涂刷第三層粘貼膠一粘貼碳纖維布(其次層)一涂刷第四層粘貼膠一養(yǎng)護一檢驗粘貼質量。粘貼碳纖維布施工工藝(1)首先將須要粘貼碳纖維布部位用砂輪打磨平整，清除表面腐蝕、剝落的混凝土和灰塵，使粘貼面露出骨料，表面有油污的應用脫脂棉紗蘸丙酮或二甲苯溶液等清洗，然后用高壓水槍清洗梁體粘貼面的粉塵。按設計要求對梁體裂縫進行灌縫或封縫處理，混凝土的凹陷部位用環(huán)氧砂漿修補找平。(2)找平材料表面干燥后，把刷涂料用的滾子蘸以事先配好的碳纖維粘結膠，在梁體粘貼面上來回滾動，涂抹一層底膠。粘結膠由環(huán)氧類主料和固化劑2種材料配制而成，兩者的舉薦重量比為3：1。也可以依據(jù)實際狀況調整固化劑的用量來加快或延緩膠體的固化時間。按以上的比例配制的粘結膠固化時間為20—40min固化時間也會受到溫度影響，溫度較高時固化較快。舉薦的施工溫度為20℃，施工溫度低于5℃或雨天應停止施工。粘結膠不能與水相溶，因此必需保持粘貼面的干燥。底膠須涂抹勻稱，使梁體表面充分浸透，但也不宜過多，以不形成聚集的小液滴為好，防止底膠固化后形成小疙瘩，影響碳纖維布的粘貼質量。(3)底膠固化4h以后，方可涂抹其次層膠及粘貼碳纖維布轱一層)。碳纖維布纖維條的方向應與加固部位受拉力的方向一樣。粘貼時，要一次粘貼平整，用滾子順著纖維走一直回滾動，防止形成褶皺、損傷纖維條或多次擾動碳纖維橫向的編制線，以免碳纖維條松散或變更碳纖維條的受力方向。碳纖維布的確須要搭接時，接頭處至少要搭接10cm以上，搭接部位應避開構件應力最大區(qū)段，且搭接端應平整無翹曲。多層搭接的各層接151位置應不在同一截面上，每層接口位置的凈距離應大于20cm。(4)粘貼強度形成期間f_一般為3d)不得有加載、振動等干擾，必要時應保持成形所須要的壓力。在固化4h后，涂抹第三層膠及粘貼碳纖維布(其次層)，在固化4h后，再涂抹第四層膠，以愛護碳纖維布不受外界環(huán)境條件影響。涂抹要勻稱，防止漏抹。5、結語新沙立交橋在加固改造完成之后，經(jīng)半年多的試通車營運，該橋運用狀況良好，說明加固設計的方案是勝利的。采納該方案的優(yōu)點主要有以下幾個方面：(1)通過對橋面進行補強，增大了結構的受力面積，增加了結構的剛度，使結構的受力合理。(2)采納植筋以及粘貼碳纖維布等加固方法，加固技術成熟。(3)該施工方案簡潔易行，操作便利，無需大型設備。該橋的勝利加固修理，也為今后類似橋梁的加固積累了一些閱歷：(1)結構設計必