普通梁式桥加固维修技术 论文

普通梁式桥加固维修技术研究

摘要:普通梁式桥在我国已建成的桥梁中占主导地位,如何正确检测评估梁式桥的病害情况,采用合适维修加固方法,对保证桥梁正常运营及延长其使用寿命具有及其重要的意义。 关键词:梁式桥 病害 加固维修 技术 0 引言

改革开放三十年来,我国公路建设取得了空前发展,已建成公路桥梁近60万座,进入世界桥梁强国行列。公路建设的建设、管理、养护,是组成国家公路网的重要内容。在公路建设高速发展的同时,出现了管理和养护技术滞后的问题,桥梁维修养护目前是公路养护的一个技术瓶颈。系统研究、开发桥梁的养护维修技术,成为我国公路管理的重要课题。本文主要介绍梁式桥常用的维修加固技术。 1 普通梁式桥维修加固原则

根据不同桥梁的结构和材料特点,在成本可控的前提下,采用不同的加固维修方法,更换或修复损坏或缺损的桥梁构件,使桥梁整体恢复原有的设计承载能力,确保桥梁的设计使用寿命。 对一些通过加固维修不能恢复原有设计承载能力但又必须继续使用的的老式桥梁,要确定好加固维修后桥梁的实际荷载等级和桥梁的剩余使用寿命。

一般情况下不宜通过桥梁加固提高原有桥梁的设计承载能力;也不宜通过桥梁加固改变桥梁的结构受力体系。

用于桥梁加固维修的材料必须通过国家权威检测机构检测认

证、各项性能指标满足现行规范和设计要求。 2 普通梁式桥常见的病害分析 2.1 桥面系病害

2.1.1 桥面铺装层病害桥面铺装病害特征主要表现为铺装层出现车辙、坑槽、局部破损,以及墩台顶面出现横向裂缝,局部严重的沥青混凝土已出现凹陷、孔洞,甚至个别桥面铺装钢筋外露。 2.1.2 伸缩缝病害桥梁的伸缩缝破损主要表现为:型钢伸缩缝变形,锚固混凝土局部破损,出现啃边、麻面与锚固钢筋外露等病害。伸缩缝普遍存在堵塞现象,影响伸缩功能,部分伸缩缝橡胶条破损,出现雨水及污物渗漏现象。大型的型钢伸缩缝个别钢导梁破损、断裂和变形,震动明显等。

2.2 上部结构病害 桥梁的上部结构病害主要表现为梁板因车辆刮碰破损、梁板腹板出现斜向裂缝、梁板跨中下缘出现横向弯拉裂缝、空心板出现纵向裂缝和因底板局部过薄出现空洞、露筋,以及空心板底板大面积渗水、泛碱、钢筋锈蚀,t 形梁、箱梁出现钢筋锈蚀、沿预应力管道出现纵向裂缝或锈胀裂缝、梁底渗水、白化等。支座老化、位置不正确或损坏引起倾斜、错台、位移以及梁板脱空等。

2.3 下部结构病害 台身和墩柱病害主要有竖向裂缝、露筋和混凝土破损等。桥梁因河道变迁或上下游挖沙导致部分浅基础和桩基局部冲刷严重,混凝土酥松,桩基主筋或箍筋外露锈蚀。

2.4 桥梁附属设施的病害 通过检测调查发现,梁式桥主要存在:

砌体结构局部开裂、破损,台挡块开裂、失效,防撞墙竖向开裂、表面因盐腐蚀混凝土剥皮、麻面等其它病害,对结构耐久性和使用带来不同程度的影响。

3 普通梁式桥加固维修的常用技术

普通梁式桥梁桥加固维修主要分为加固和维修两大部分,加固包括主动加固和被动加固。

3.1 主动加固法 方法:施加预应力、改变结构体系等,改变结构原有的受力行为。特点:改善桥梁恒载的内力分配,增加全桥刚度,闭合裂缝,调整变形。涉及因素:结构原有内力的状况、原桥的施工工艺、混凝土的强度、预应力的损失、支座型式 、加固工艺等。效果:方法得当可有效的改变结构损伤状况;方法失误可加重损伤,甚至垮塌。举例:施加体外预应力、增加横隔板、桥面铺装改造等。 3.1.1 施加体外预应力 施加体外预应力加固可以较好的提高梁体的抗弯截面模量,减小梁体桡度,减小受拉区梁体裂缝,从而调整原结构的受力状况,提高刚度及抗裂性。 施工工艺:

施加体外预应力可在不限制通行的条件下进行加固,既可作为桥梁通过重车的临时加固手段,也可作为永久提高承载能力的措施。

使用注意的问题:新旧混凝土结合问题、预应力索或预应力筋及钢构件的防腐问题。

3.1.2 增加横隔板 增加横隔板加固可以明显改善t型梁桥铰缝

开裂病害,防止病害扩展。优点:不影响桥下净空,对原桥景观基本无改变。适用性:适用于因横向联系较差而降低承载力的桥梁上部结构。 施工工艺:

对t型梁桥铰缝开裂病害,增加横隔板能将车轮的集中的荷载进行有效的横向分配,从而提高桥梁整体承载能力。为提高t型梁桥铰缝开裂的加固效果,一般需配合加大桥面铺装层的钢筋直径等方法同时进行。

3.1.3 桥面铺装改造 采用加大桥面铺装钢筋直径的方法对桥面铺装、绞缝开裂病害进行修补,是基于原桥面铺装钢筋网设计直径过小或网格过大,或由于施工质量原因造成的绞缝开裂病害而进行的维修方法。该方法全部在桥面施工,要求至少中断半幅交通。 施工工艺:

适用:适用于允许中断交通的小跨径t梁或板梁桥。优缺点:施工时桥上交通受阻,不允许中断交通的桥梁不宜采用;将增加结构自重产生的弯矩。

3.1.4 增大截面与配筋加固法 增大截面与配筋加固法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,从而达到提高桥梁承载能力的目的。 施工工艺:

适用性:适用于桥下净空较高,允许增加主梁高度的情况。优缺点:加固效果比较明显,但施工工艺复杂,技术要求较高。对桥下净

空限制的桥梁不适用。问题:新旧混凝土结合问题、新增钢筋与原钢筋的结合问题、混凝土浇筑工艺问题。

3.1.5 扩大基础加固 扩大基础加固的主要内容为增大基础的受力面积来提高桥梁基础的承载力,防止桥梁基础进一步沉降。 扩大基础加固对原基础基本不影响,施工安全性较高。 施工工艺:

3.2 被动加固法 方法:主要是裂缝修补、粘贴碳纤维、钢板、补强普通钢筋等。特点:不改变结构的恒载内力状况,方法灵活,可根据裂缝的位置方向随意设置。作用:控制裂缝进一步开展,提高桥梁承载能力。缺点:对已存在的裂缝需压浆封闭后再进行被动加固。适用范围:多适用于在恒载作用下承载力满足要求但活载作用下承载力不满足的情况,在中小桥和大桥进行加固时常采用

3.2.1 结构裂缝处治 结构裂缝的发生原因是多方面的,有施工期产生的如混凝土收缩裂缝,也有运营后产生的,如长期的恒载和活载的影响。

对于结构裂缝,采用封闭、灌浆的方法进行处治,其主要施工工艺为:

灌注胶宜采用自动中低压灌注,即“壁可法”,其优点是:①灌注效果明显:可灌入0.02mm以下裂缝中;②操作简便、快速:目前灌注胶厂商均提供专用注浆座和灌注器,无需专业的灌注设备;③施工质量较好;

灌胶法处治裂缝具有良好的实际效果和经济效益,能有效控制

裂缝的发展,但不能防止新增裂缝的产生,对于受力较大和薄弱的部分,仅靠灌胶还不能彻底的对桥梁进行加固,需配合粘贴纤维材料或粘贴钢板进行进一步加固。

3.2.2 粘贴纤维材料加固 粘贴纤维材料(主要是碳纤维布或玻璃纤维布)能有效防止裂缝的产生和发展,目前多数桥梁加固维修均采用此法,其主要施工工艺为:

粘贴纤维材料的施工关键是粘贴过程中气泡、空鼓的补救处理,常采用注入粘结树脂法和割刀切入填充树脂修补法处理。 粘贴纤维材料加固方法施工工艺简单,实施难度较小,可在较为复杂的表面进行,同时不影响桥下净空,不增加原桥恒载;但其加固能力有限,只能用于受拉截面的加固。

3.2.3 粘贴钢板加固 粘贴钢板加固是在原受力部位用专用粘钢胶粘贴一层钢板共同受力的一种加固方法,目前主要采用抹胶法和注胶法两种工艺,其主要施工工艺分别为:

①抹胶法粘贴面清理、打磨→钻孔植入锚栓→准备钢板,配套钻孔→试贴→钢板面和混凝土面抹胶→贴合钢板、收紧锚栓→检验贴合效果→自然固化→钢板表面防腐处理

②注胶法粘贴面清理、打磨→钻孔植入锚栓→准备钢板,配套钻孔→贴合钢板、适当拧紧锚栓→注胶、收紧锚栓→检验贴合效果→自然固化→钢板表面防腐处理

粘贴钢板加固效果明显,承载力有较大提高,但由于要对原结构进行钻孔施工,对原结构有一定影响,并且对于较为复杂的表面不

好处理,施工受到一定限制。

3.3 整体顶升法更换支座桥梁整体顶升,是将桥梁的一联(可包含多跨)进行同步平行顶升或绕一点向上平转,其特点是不改变梁体的内力,对梁体不会造成二次伤害,是一种最为先进、科学的桥梁支座更换和梁体纠偏的施工技术。 施工工艺:

整体顶升法更换支座施工的关键是各顶升点的同步性,以确保梁体受力均衡,防止二次伤害,须采用计算机控制的同步顶升系统,同步性不得低于1mm。

施工时,需根据现场实际情况采取合适的支撑方式,顶升点布置需合理,支撑基础需符合承载力的要求。还需实时监测梁体应力变化,确保施工和梁体安全。

3.4 顶升法梁体纠偏整体顶升法进行支座更换,梁体位移方向是单一的竖向,而采用顶升法对梁体进行纠偏施工,梁体位移方向包括竖向、纵向和横向三个方向,施工工序较支座更换复杂一些。 施工工艺:

3.5 桥梁伸缩缝快速更换伸缩缝是桥梁路面中最薄弱的环节,也是最容易损坏的组成部分,在一些交通繁忙的道路(如机场高速公路)上,一般不能中断交通,即使占道施工也具有一定的时间限制,通常的伸缩缝更换施工,由于混凝土的凝固时间较长,施工占道时间较长,不能满足繁忙交通的要求,因此,伸缩缝的快速修补显得尤为重要,意义非凡。

施工工艺: 4结语

我国的桥梁建设正由大规模兴建为主的时期进入到建设和养护维修同时进行的时期。提高桥梁管理水平,保证桥梁的正常运营和延长桥梁使用寿命是桥梁管理维修工作者的重要任务。 桥梁养护维修的目的是为保持桥梁结构物经常处于良好的工作状态,延长其使用寿命。因此,桥梁养护维修应结合桥梁病害特点和实际的技术状况,通过必要的检查和原因分析,从安全性、耐久性、适用性三个方面有针对性的提出相应的养护维修措施,在提高结构安全性和耐久性,充分发挥结构使用效能的同时,最大限度的延长桥梁结构的使用年限。