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摘要:桥梁的加固维修技术是最近兴起的一门新技术,加速我国旧桥加固或改造技术的研究,不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务,而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。本文就公路桥梁加固施工技术与质量控制相关问题进行了探讨。
关键词:公路桥梁;加固施工技术;质量控制
中图分类号:U448文献标识码: A
引言
当前一些交通发达的国家,桥梁建设重点已经放在旧桥加固与改造方面,而新建桥梁已降到次要地位。目前我国旧桥、危桥的加固维修任务十分繁重,全部重建既不现实也不科学,更不经济。实践表明,采用适当的加固技术和拓宽措施,对恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,以满足现代化交通运输的需求是可行的。
一、公路桥梁加固的重要性
1.在公路桥梁使用期间内,任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品,不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度变化等),而且还受到使用环境的影响,难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
2.从经济上分析,桥梁加固可以节省大量投资,在降低成本的同时还能提高社会效益。采取各种有效技术对旧桥梁进行加固或改造,能省去因旧桥拆除又重建的大笔工程费用,还能恢复和提高旧桥原有的承载能力以及交通运输能力,延长桥梁的生命周期,为现代运输做出贡献。
3.桥梁的改造和加固,不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平,而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析,旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力,使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
二、公路桥梁加固施工技术
1、增大混凝土截面加固技术
增大混凝土截面加固技术是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。增大混凝土截面一般采用2种方式,一种是加厚桥面板,另一种是加大主梁肋的高度和宽度。加厚桥面板进行补强时,先将原桥面铺装层凿除,在桥面板上浇筑一层新的混凝土补强层,使其与原T梁形成组合断面,用以提高抗弯刚度以达到补强的效果。后者则使梁肋下缘采用钢筋混凝土加宽加高,通常在加大的下缘混凝土截面中加设主筋,用以提高截面的承载力,达到补强加固的效果,该方法仅适用于具有梁肋的桥梁加固,对于板梁、箱梁不宜实施。但是此方法只对较小跨径的T梁桥或板桥较为适用。一般采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。
2、高强复合纤维预应力加固技术
高强复合纤维主要有芳伦纤维及碳纤维(FRP),碳纤维材料在桥梁加固工程中应用非常广泛,技术比较成熟。技术原理为:碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构物表面,当结构荷载增加时,共同工作,提高构件承载力,从而达到加固补强的目的。碳纤维加固技术性能是否能够达到要求的关键是碳纤维材料与混凝土基材的粘结性能能否保证。为了提高碳纤维材料的利用效率及增强旧桥加固效果,对碳纤维材料施加预应力是一种有效的办法碳纤维预应力加固的作用原理是利用锚固粘贴于被加固梁体上的碳纤维布条(或板条)对梁体施加预应力,改善加固梁的受力状态,其关键技术是解决适应于桥梁现场施工的预应力纤维布(或板)的张拉、锚固问题。技术特点是施工便捷、高效,具有良好的耐腐蚀性和耐久性,对内部混凝土结构起到保护作用,进而达到高效加固修补的目的。
3、体外预应力加固技术
体外预应力加固是利用预应力所产生的反向预矩,能较大幅度地减小恒载下的构件变形与应力水平,属于一种主动加固法。其优点是在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能。由于承重结构自重增加小,所以对墩台以及基础受力状况影响很小。可以节省对墩台以及基础的加固,对桥梁营运影响较小,可在不限制通行的条件下加固施工。缺点是会导致超静定结构发生内力重分布、转向块和锚固点存在巨大的集中力、容易受环境影响,需要做防腐处理。其设计要点是:通过在梁体外部设置刚才的拉杆或撑杆,并与被加固的梁体锚同连接,然后施加预应力,强迫后加的拉杆或撑杆受力,从而改变原结构的内力分布,并降低原结构的应力水平,使结构总承载力显著提高,且可减少结构的变形,使裂缝宽度缩小甚至完全闭合。该加固法适用于中小跨径的梁式桥。
4、有粘结预应力加固技术
采用锚固于梁体上的2股-3股钢绞线或小直径粗钢筋,对梁施加预应力,然后喷注具有一定抗拉性能的复合砂浆,将预应力钢筋与被加固梁体粘结为一体,构成有粘结预应力加固体系。有粘结预应力加固体系,依靠喷注的高性能复合砂浆,将预应力筋与被加固梁体粘结为一体,复合砂浆的高粘结强度是保证两者共同工作的基础,复合砂浆的高抗拉性能是控制结构抗裂性、保护后加预应力钢筋免于锈蚀的前提。有粘结预应力加固体系以其预应力筋张拉方便、锚固构造简单和结构耐久性高的技术优势受到工程界的重视。
三、公路桥梁加固施工质量控制
1、脱空支座处理的质量控制措施
在采用起重气袋对脱空支座进行处理时,一定要保证气袋的严密性,防止其被尖锐的物体划破;起重气袋与梁要充分接触,至少接触的面积占气袋的2/3;在充气实验,确定气袋的严密性后,要开始正式充气,当充气加压进行到0.5 MPa时,要暂停一段时间(时间控制在8 min左右)后,再继续充气加压,直至加到满压为止;整个处理脱空支座现象的过程中,工作人员都要谨小慎微,不得浮躁,不得加快速度,若发现有问题要及时报告停止施工,保证工作人员的安全。
2、处理裂缝加固桥梁质量的控制措施
处理裂缝加固桥梁的过程中,在对注浆嘴进行布局时,要把握其尺度,达到节省资源、提高效率以及增加其经济性的目的。实验证明,对注浆嘴进行布局的基本思想是:裂缝越大,注浆嘴的间距越大,而且每个裂缝至少要安放2个注浆嘴。通常情况下,注浆嘴的间距在10-15 cm之内最为合适。
3、通过黏贴钢板加固桥梁质量的控制分析
在对黏贴钢板进行处理时,首先要对加固混凝土进行全方位的清理,主要是把一些小碎石等等全部清除掉,再凿平,确认无误后方可钻孔,要不然会影响钻孔的质量;对钢板进行处理时,要在用丙酮擦拭钢板表面后,再涂上一层环氧树脂薄浆,这样才能保证钢板表面的干净整洁。
采用加固方案之前,须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则,在兼顾经济性的前提下,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式。如果加固后仍不能达到交通运输要求,则必须考虑重建桥梁的局部或全部。经济上加固应比重新建桥节约大量的投资和材料,具有明显的经济效益。在分析经济效益时,应包括重建新桥期间交通中断所造成的经济损失。一般认为加固比重建节约费用60%-70%以上才是有意义的,否则重建新桥更有实际价值;桥梁加固之后,无论承载能力,还是耐久性方面都应达到使用上的要求。
结束语
总之,公路桥梁加固施工技术相对较复杂,要求桥梁加固工程取长补短,不仅延长了原桥的使用寿命,同时还增强了原桥的承载能力。桥梁的加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题,加强施工技术与质量控制,只有这样才能够达到技术标准、经济合理、结构安全的目的。
参考文献
[1]李春雷.桥梁维修加固工程施工技術[J].科学之友.2012,(17).
[2]李生.浅谈公路桥梁加固施工技术与质量控制[J].中国高新技术企业,2012,(21).
[3]杨锡成.浅谈公路桥梁加固施工质量控制[J].广东科技,2012,(22).
关键词:公路桥梁;加固施工技术;质量控制
中图分类号:U448文献标识码: A
引言
当前一些交通发达的国家,桥梁建设重点已经放在旧桥加固与改造方面,而新建桥梁已降到次要地位。目前我国旧桥、危桥的加固维修任务十分繁重,全部重建既不现实也不科学,更不经济。实践表明,采用适当的加固技术和拓宽措施,对恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,以满足现代化交通运输的需求是可行的。
一、公路桥梁加固的重要性
1.在公路桥梁使用期间内,任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品,不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度变化等),而且还受到使用环境的影响,难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。
2.从经济上分析,桥梁加固可以节省大量投资,在降低成本的同时还能提高社会效益。采取各种有效技术对旧桥梁进行加固或改造,能省去因旧桥拆除又重建的大笔工程费用,还能恢复和提高旧桥原有的承载能力以及交通运输能力,延长桥梁的生命周期,为现代运输做出贡献。
3.桥梁的改造和加固,不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平,而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析,旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力,使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
二、公路桥梁加固施工技术
1、增大混凝土截面加固技术
增大混凝土截面加固技术是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。增大混凝土截面一般采用2种方式,一种是加厚桥面板,另一种是加大主梁肋的高度和宽度。加厚桥面板进行补强时,先将原桥面铺装层凿除,在桥面板上浇筑一层新的混凝土补强层,使其与原T梁形成组合断面,用以提高抗弯刚度以达到补强的效果。后者则使梁肋下缘采用钢筋混凝土加宽加高,通常在加大的下缘混凝土截面中加设主筋,用以提高截面的承载力,达到补强加固的效果,该方法仅适用于具有梁肋的桥梁加固,对于板梁、箱梁不宜实施。但是此方法只对较小跨径的T梁桥或板桥较为适用。一般采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。
2、高强复合纤维预应力加固技术
高强复合纤维主要有芳伦纤维及碳纤维(FRP),碳纤维材料在桥梁加固工程中应用非常广泛,技术比较成熟。技术原理为:碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构物表面,当结构荷载增加时,共同工作,提高构件承载力,从而达到加固补强的目的。碳纤维加固技术性能是否能够达到要求的关键是碳纤维材料与混凝土基材的粘结性能能否保证。为了提高碳纤维材料的利用效率及增强旧桥加固效果,对碳纤维材料施加预应力是一种有效的办法碳纤维预应力加固的作用原理是利用锚固粘贴于被加固梁体上的碳纤维布条(或板条)对梁体施加预应力,改善加固梁的受力状态,其关键技术是解决适应于桥梁现场施工的预应力纤维布(或板)的张拉、锚固问题。技术特点是施工便捷、高效,具有良好的耐腐蚀性和耐久性,对内部混凝土结构起到保护作用,进而达到高效加固修补的目的。
3、体外预应力加固技术
体外预应力加固是利用预应力所产生的反向预矩,能较大幅度地减小恒载下的构件变形与应力水平,属于一种主动加固法。其优点是在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能。由于承重结构自重增加小,所以对墩台以及基础受力状况影响很小。可以节省对墩台以及基础的加固,对桥梁营运影响较小,可在不限制通行的条件下加固施工。缺点是会导致超静定结构发生内力重分布、转向块和锚固点存在巨大的集中力、容易受环境影响,需要做防腐处理。其设计要点是:通过在梁体外部设置刚才的拉杆或撑杆,并与被加固的梁体锚同连接,然后施加预应力,强迫后加的拉杆或撑杆受力,从而改变原结构的内力分布,并降低原结构的应力水平,使结构总承载力显著提高,且可减少结构的变形,使裂缝宽度缩小甚至完全闭合。该加固法适用于中小跨径的梁式桥。
4、有粘结预应力加固技术
采用锚固于梁体上的2股-3股钢绞线或小直径粗钢筋,对梁施加预应力,然后喷注具有一定抗拉性能的复合砂浆,将预应力钢筋与被加固梁体粘结为一体,构成有粘结预应力加固体系。有粘结预应力加固体系,依靠喷注的高性能复合砂浆,将预应力筋与被加固梁体粘结为一体,复合砂浆的高粘结强度是保证两者共同工作的基础,复合砂浆的高抗拉性能是控制结构抗裂性、保护后加预应力钢筋免于锈蚀的前提。有粘结预应力加固体系以其预应力筋张拉方便、锚固构造简单和结构耐久性高的技术优势受到工程界的重视。
三、公路桥梁加固施工质量控制
1、脱空支座处理的质量控制措施
在采用起重气袋对脱空支座进行处理时,一定要保证气袋的严密性,防止其被尖锐的物体划破;起重气袋与梁要充分接触,至少接触的面积占气袋的2/3;在充气实验,确定气袋的严密性后,要开始正式充气,当充气加压进行到0.5 MPa时,要暂停一段时间(时间控制在8 min左右)后,再继续充气加压,直至加到满压为止;整个处理脱空支座现象的过程中,工作人员都要谨小慎微,不得浮躁,不得加快速度,若发现有问题要及时报告停止施工,保证工作人员的安全。
2、处理裂缝加固桥梁质量的控制措施
处理裂缝加固桥梁的过程中,在对注浆嘴进行布局时,要把握其尺度,达到节省资源、提高效率以及增加其经济性的目的。实验证明,对注浆嘴进行布局的基本思想是:裂缝越大,注浆嘴的间距越大,而且每个裂缝至少要安放2个注浆嘴。通常情况下,注浆嘴的间距在10-15 cm之内最为合适。
3、通过黏贴钢板加固桥梁质量的控制分析
在对黏贴钢板进行处理时,首先要对加固混凝土进行全方位的清理,主要是把一些小碎石等等全部清除掉,再凿平,确认无误后方可钻孔,要不然会影响钻孔的质量;对钢板进行处理时,要在用丙酮擦拭钢板表面后,再涂上一层环氧树脂薄浆,这样才能保证钢板表面的干净整洁。
采用加固方案之前,须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则,在兼顾经济性的前提下,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式。如果加固后仍不能达到交通运输要求,则必须考虑重建桥梁的局部或全部。经济上加固应比重新建桥节约大量的投资和材料,具有明显的经济效益。在分析经济效益时,应包括重建新桥期间交通中断所造成的经济损失。一般认为加固比重建节约费用60%-70%以上才是有意义的,否则重建新桥更有实际价值;桥梁加固之后,无论承载能力,还是耐久性方面都应达到使用上的要求。
结束语
总之,公路桥梁加固施工技术相对较复杂,要求桥梁加固工程取长补短,不仅延长了原桥的使用寿命,同时还增强了原桥的承载能力。桥梁的加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题,加强施工技术与质量控制,只有这样才能够达到技术标准、经济合理、结构安全的目的。
参考文献
[1]李春雷.桥梁维修加固工程施工技術[J].科学之友.2012,(17).
[2]李生.浅谈公路桥梁加固施工技术与质量控制[J].中国高新技术企业,2012,(21).
[3]杨锡成.浅谈公路桥梁加固施工质量控制[J].广东科技,2012,(22).