橋梁加固問題的研究
2010-10-22
目前，我國(guó)公路、鐵路交通事業(yè)蒸蒸El上，不少高速公路已建成投入運(yùn)營(yíng)中，還有不少正在建設(shè)的高速公路和其他等級(jí)的公路也即將建成投入運(yùn)營(yíng)。但是，由于施工質(zhì)量和橋梁設(shè)計(jì)等方面的原因，使得橋梁的檢查和加固成為必然，更因?yàn)?0世紀(jì)60年代- 70年代修建的橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低，這類橋梁現(xiàn)都在使用，但已經(jīng)不適應(yīng)目前交通量日益增長(zhǎng)的發(fā)展需要，因此對(duì)舊橋危橋的維修，加固改造等任務(wù)顯得相對(duì)迫切。
1.橋梁的檢查
(1)收集橋梁的設(shè)計(jì)文件、設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)計(jì)算書、竣工圖、隱蔽工程驗(yàn)收記錄及施工技術(shù)資料等。
(2)結(jié)構(gòu)狀態(tài)檢查。橋梁結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)檢查是通過(guò)有經(jīng)驗(yàn)的工程師和試驗(yàn)人員的現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)和利用簡(jiǎn)易量測(cè)儀器，對(duì)橋梁進(jìn)行全面細(xì)致的外觀檢查，觀察和發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)橋梁存在的缺陷和外部損傷，判斷分析可能產(chǎn)生的影響程度。
(3)橋面檢查。檢查橋面的平整度，排水情況，橋面的縱橫坡，橋梁伸縮縫等，通過(guò)以上檢查以確定在使用過(guò)程中，有無(wú)滲水對(duì)上部結(jié)構(gòu)的腐蝕作用；伸縮縫缺陷致使車輛荷載對(duì)橋梁的沖擊程度。
(4)橋梁上部結(jié)構(gòu)的外觀檢查。橋梁上部結(jié)構(gòu)是主要承重結(jié)構(gòu)，由梁、板、拱圈、拱肋、拱波、鋼桁架、框架等基本構(gòu)件組成。主要檢查構(gòu)件的幾何尺寸，縱軸線，構(gòu)件的橫向聯(lián)系，構(gòu)件的缺陷和損傷。
(5)支座的檢查。主要是觀察支座的材料是否老化，有無(wú)裂縫破損，特別要注意的是活動(dòng)支座的伸縮與轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常，支座有無(wú)錯(cuò)位和變形等缺陷。
(6)下部結(jié)構(gòu)外觀檢查。檢查墩臺(tái)臺(tái)身缺陷和裂縫?；炷帘砻娴那治g剝落、露筋、風(fēng)化掉角及垂直裂縫等。
(7)荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果分析與橋梁承載力評(píng)定。
2.橋梁加固的任務(wù)和形勢(shì)
2.1 橋梁加固的原因
(1)橋梁耐久性差和年久老化，如磚拱橋等；(2)建設(shè)期的規(guī)劃失誤，橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低，不能滿足交通量發(fā)展的需要；(3)交通車輛的數(shù)量和載重量的迅猛增加，現(xiàn)有橋梁不堪重負(fù)；(4)設(shè)計(jì)和施工失誤造成的橋梁工程質(zhì)量事故；(5)其他原因。
2.2 橋梁加固的難度大
(1)已通車的橋梁有現(xiàn)實(shí)的交通需要，因?yàn)橐诓恢袛嘟煌ǖ那闆r下進(jìn)行加固，所以加固時(shí)有交通干擾。
(2)結(jié)構(gòu)形式的限制：加固的原則一般必須利用原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行，只能在原有結(jié)構(gòu)上做文章，所以受到局限。
(3)新老結(jié)構(gòu)的結(jié)合是一個(gè)難題：這里包含新老結(jié)構(gòu)體系的變化和過(guò)渡，還包括新老橋體的結(jié)合面。
(4)風(fēng)險(xiǎn)大：因?yàn)榉彩且庸痰臉蛄?，多半是危橋，結(jié)構(gòu)已處在不利狀態(tài)，有的還岌岌可危。對(duì)舊橋有的缺乏原有設(shè)計(jì)資料和施工記錄，結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況不詳；現(xiàn)有的受力情況不一樣，很難確定其結(jié)構(gòu)極限，這給舊橋的加固帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)。
2.3 加固的技術(shù)要求高
(1)由于舊橋加固方案的設(shè)計(jì)、工作量大，收費(fèi)低，所以一般大的設(shè)計(jì)單位不愿意承擔(dān)這樣的設(shè)計(jì)任務(wù)。
(2)加固設(shè)計(jì)需要良好的橋梁理論水平和力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。確定加固方案時(shí)要能正確分析和判斷舊橋的安危程度，即其結(jié)構(gòu)狀態(tài)和內(nèi)力大小程度。這就需要一定的力學(xué)試驗(yàn)以作結(jié)構(gòu)分析的支撐。
(3)加固方案實(shí)施中存在復(fù)雜性。加固方案和處理方法要有一定施工經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)隊(duì)伍。
此外，橋梁加固后，可以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的要求，還可以緩和橋梁投資的集中性。
3.加固的方案
3.1 加固的思路
(1)加固和維修養(yǎng)護(hù)所起的作用是不同的，維修養(yǎng)護(hù)是橋梁保持正常運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的保護(hù)性和預(yù)防性的工作，而加固卻是從承載受力的角度來(lái)處理的。
(2)第一類加固需求，橋梁不能承受原設(shè)計(jì)荷重要求，應(yīng)該通過(guò)加固恢復(fù)其原有的承載力。
(3)原設(shè)計(jì)的荷載標(biāo)準(zhǔn)不能滿足現(xiàn)在的交通要求，要求提高到一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)。
(4)橋梁要通過(guò)一次性的特重荷載，要求采用臨時(shí)性措施通過(guò)特重荷載而不使原結(jié)構(gòu)受到破壞，過(guò)后恢復(fù)正常。
3.2 橋梁常用的加固方案
(1)澆筑鋼筋混凝土加大截面加固法；
(2)補(bǔ)加鋼筋加固法；
(3)粘貼鋼板加固法；
(4)粘貼碳纖維增加復(fù)合材料加固法；
(5)橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法；
(6)增加模隔梁(板)加固法；
(7)塞縫灌漿加固法。
現(xiàn)對(duì)塞縫灌漿加固法進(jìn)行闡述：塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環(huán)氧樹脂(砂)漿，通過(guò)噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產(chǎn)生裂縫的原因很多也很復(fù)雜。結(jié)構(gòu)物一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面發(fā)生應(yīng)力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復(fù)到原狀態(tài)。
塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂、砂漿等，具體采用哪一種，應(yīng)視實(shí)際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩臺(tái)和拱圈裂縫，由裂縫的大小來(lái)決定灌漿中是否摻砂，采用水泥(砂)漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好；環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。
塞縫灌漿的通常做法是：先用1：1水泥砂漿勾縫，勾縫時(shí)須預(yù)留直徑約6mm-8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6m-1.0m，縫小處孔距為0.4m-0.6m。待勾縫砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小，用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm 的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25 m-0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過(guò)試載及使用觀察，效果較好。
4.結(jié)語(yǔ)
加強(qiáng)橋梁的管理并進(jìn)行維修和加固，使其處于正常的工作狀態(tài)，充分發(fā)揮舊橋的作用，是橋梁管理部門的一項(xiàng)主要任務(wù)。舊橋的維修加固同樣屬于橋梁工程，不能重建輕養(yǎng)，舊橋的加固比新建還難，因?yàn)榕f橋的維修加固沒有現(xiàn)成的規(guī)范，更沒有可供使用的標(biāo)準(zhǔn)圖，橋梁的病害又錯(cuò)綜復(fù)雜，病害原因難以確定，因此，應(yīng)充分重視舊橋的管理工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態(tài)，確保安全。
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