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缺點:
1.預(yù)應(yīng)力的施工工藝,在鋼絞線下料與穿束中粘接段段的長度和位置,新老混凝土之間的粘結(jié),后加預(yù)應(yīng)力對原預(yù)應(yīng)力的影響,很難確定。
2.施加預(yù)應(yīng)力索加固現(xiàn)在存在的問題:如合理的加固預(yù)應(yīng)力筋的位置和數(shù)量后加固的預(yù)應(yīng)力鋼筋對已經(jīng)存在的預(yù)應(yīng)力鋼筋的影響
3.體外預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛、斷筋等失效的現(xiàn)象也較為常見
二、體外預(yù)應(yīng)力的加固另外的加強措施
1、彎曲加強
采用體外預(yù)應(yīng)力加固法可提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受彎承載力。預(yù)應(yīng)力筋布置應(yīng)符合優(yōu)化布置原則,即加固筋外形與外荷載產(chǎn)生的彎矩圖形相似。因此,加固梁式結(jié)構(gòu)時,體外預(yù)應(yīng)力筋多采用折線形連續(xù)筋,以充分發(fā)揮加固筋的抗拉強度。體外筋的靈活布置,可以有效地補強加固不同受力情況的簡支梁和連續(xù)梁。若連續(xù)梁中僅有個別跨需要加固,則可采取在這些跨上單獨布置預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行局部加固;若連續(xù)梁普遍較差,則可用各跨布置給予整體加固,若連續(xù)梁普遍較弱,但個別跨更弱,則可采取通長布置與局部布置相結(jié)合的辦法進(jìn)行加固。
2、剪切加強
梁的剪切強度可通過外部加設(shè)扁鋼!鋼板和鋼箍等方法來提高。扁鋼通常箍在構(gòu)件上用后張法拉緊并已開發(fā)了一種后張不銹鋼鋼箍的方法。后張法能使新材料平分恒載及活載,這樣就能更有效地利用新增材料。提高剪切強度的另外一種方法為采用后張的附加預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力鋼筋可以加在垂直和傾斜方向上,而且既可安裝在梁腹板內(nèi),又可安裝在箱內(nèi)。施加預(yù)應(yīng)力時應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎,避免結(jié)構(gòu)某些部分出現(xiàn)超限應(yīng)力。若構(gòu)件中存在裂縫,一個好的實施方法是在施加預(yù)應(yīng)力之前,先在裂紋上注射環(huán)氧樹脂。
三、粘貼碳纖維法與鋼板粘貼加強法基本原理是一致的,均是將其增強材料粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位,使之與結(jié)構(gòu)形成整體,代替需增設(shè)的補強鋼筋,提高梁的承載能力達(dá)到補強的目的。
粘貼碳纖維法
碳纖維加固橋梁構(gòu)件的部位:用粘結(jié)材料將碳纖維材料有序地纏繞粘貼于構(gòu)件表面,實現(xiàn)對構(gòu)件變形的約束并因此提高構(gòu)件的極限強度和承載能力。在橋梁加固運用中,可粘貼在混凝土梁的頂面或底板上,以提高混凝土梁的截面強度和剛度:也可粘貼在梁的腹板上,以提高其抗剪強度
具體的施工工藝:
1、處理結(jié)構(gòu)混凝土表面,涂敷基底樹脂并整平
2、涂刮整平膠并對其表面作砂光處理
3、滾刷粘結(jié)劑粘結(jié)碳纖維
4、對已貼的碳纖維作壓面處理
5、表面整飾(如抹砂漿等)
四、體系轉(zhuǎn)換法:
是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以減少梁內(nèi)應(yīng)力,提高承載能力的一種加固方法這是一種‘變被動加固為主動加固’的方法,該方法需要對原結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)查,對其承載潛能進(jìn)行正確評價,用周密、細(xì)致、可靠的汁算分析確定體系轉(zhuǎn)換的方法和施工工藝流程,以達(dá)到加固修復(fù)病橋的目的。一般可通過簡支梁下增一設(shè)支架或橋墩;或把簡支梁與簡支梁加以連接,使結(jié)構(gòu)由簡支變?yōu)檫B續(xù)等。
施工工藝:(1)揭開橋面鋪裝層。將梁頂保護(hù)層鑿除。使主筋外露。沿梁頂增設(shè)縱向受力主筋,數(shù)量根據(jù)計算決定。
(2)澆注端頭混凝土
(3)拆除或改變原有支座
(4)重新做好橋面鋪裝
該加固方法主要對于大、中簡支梁橋的加固,將多跨簡支梁的梁端連接起來,變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁,可以有效改善結(jié)構(gòu)的受力狀況,提高橋梁的承載能力,但不適合連續(xù)剛構(gòu)橋的后期加固。
五、橋面系減載。
對大跨度連續(xù)剛構(gòu)而言,恒載在總重量中占有相當(dāng)大的比重,減小橋跨內(nèi)橋面的恒載重量諸如變鹼橋面鋪裝為瀝青鹼橋面鋪裝、變鹼欄桿系為鋼質(zhì)欄桿系、減薄人行道鋪裝厚度等能有效地減小跨中的下?lián)狭俊?/p>
六、擴(kuò)大或增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強度和剛度;該方法雖然能提高結(jié)構(gòu)承載力,但也會因而加大結(jié)構(gòu)自重。
橋梁加固方案(二)
一、公路橋梁存在的常見病害
1.主拱圈裂縫病害
a.主拱圈中波縱向裂縫,檢查時常發(fā)現(xiàn)各孔中波波頂均存在縱向裂縫。
b.肋、波連接處裂縫。各孔拱波與拱肋連接處大部分均發(fā)生裂縫。
c.拱肋裂縫。各孔拱肋均有橫向裂縫,有不少是U形裂縫,這些裂縫多發(fā)生在拱頂前后10m左右范圍內(nèi)。
d.橫系梁裂縫
2.鋼筋銹蝕病害
鋼筋發(fā)生銹蝕時,銹蝕部分的體積可膨脹至原來體積的10倍以上,從而對周圍混凝土形成擠壓,造成混凝土開裂、剝蝕、使截面有效尺寸減小,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降,銹蝕剝蝕,使截面有效尺寸減小,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降。銹蝕的直接后果是鋼筋斷面面積減小,對于以鋼筋作為抗彎能力。鋼筋銹蝕還會降低混凝土對鋼筋的握裹力,銹蝕物外流,在結(jié)構(gòu)表面形成銹跡,影響結(jié)構(gòu)美觀。
3.墩臺基礎(chǔ)病害
橋梁墩臺基礎(chǔ)在常年使用過程中,除了承受上部構(gòu)造荷載外,還將承受土壓力,風(fēng)力,流水壓力,冰壓力和浮力等等各種力的作用。另外,自然界各種因素的影響作用,以及由于過橋車輛的日益重型化,墩臺基礎(chǔ)經(jīng)常受到過重荷載的作用,因此,橋墩臺將會出現(xiàn)不同程度的損壞。
4.主梁裂縫及主梁變形病害
主梁裂縫多發(fā)生在錨跨中部(正彎矩區(qū))梁的下緣及懸臂梁根部(負(fù)彎矩區(qū))上緣,后者大都貫穿整個車行道翼板。此類裂縫顯然是由于大量重車通過使梁的受拉區(qū)開裂,屬正?,F(xiàn)象。但由于負(fù)變矩區(qū)裂縫在上面,雨水易從裂縫滲入梁內(nèi),引起鋼筋銹蝕及砼強度降低。
二、公路橋梁加固的重要性
1.在公路橋梁使用期間內(nèi),任何橋梁都會成為舊橋。早期修建的橋梁,由于當(dāng)時人們對鋪裝功能、病害認(rèn)識有限,往往存在配筋偏小,鋼筋直徑過細(xì),鋪裝與承載構(gòu)件的界面連續(xù)不牢靠等問題。由于橋梁是建在大地上的特殊產(chǎn)品,不僅受自然環(huán)境的影響(如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等),而且還受到使用環(huán)境的影響,難以避免產(chǎn)生損壞現(xiàn)象。這使橋梁的維修、養(yǎng)護(hù)、加固、改造已成為必然。
2.從經(jīng)濟(jì)上分析,橋梁加固可以節(jié)省大量投資,收到良好的社會經(jīng)濟(jì)效益。采用適當(dāng)?shù)募庸碳夹g(shù)和拓寬措施,不僅可以避免因拆除舊橋與重建新橋而增加工程費用;而且對現(xiàn)有交通運輸影響有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成,早期設(shè)計施工的高速公的橋梁在長期大交通量、重荷載的運營情況下大部分出現(xiàn)了病害;同時也恢復(fù)和提高了舊橋的承載能力及通行能力,延長橋梁的使用壽命,滿足現(xiàn)代化交通運輸?shù)男枨蟆?/p>
3.同時橋梁的改造和加固,不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務(wù)水平,而且在更大程度上能夠消除交通安全隱患。從發(fā)展中分析,舊的公路橋梁加固有利于促進(jìn)橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。既滿足現(xiàn)代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力,使經(jīng)濟(jì)、社會、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。
三、公路橋梁加固的方法
1、橋面鋪裝加固法
1)局部修復(fù)鑿補法。將水泥混凝土鋪裝層的表面鑿毛,深度以使骨料露出為準(zhǔn);用清水沖洗干凈斷面并充分潤濕,涂刷上同標(biāo)號的水泥砂漿(或其他粘結(jié)材料),最后在橋梁承載能力容許范圍內(nèi),鋪筑一層1~5cm厚的水泥混凝土鋪裝層。
3)橋面補強層加固法。即在舊有橋面上,重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補強層,此方法既修補已出現(xiàn)裂縫、剝離等損壞的橋面板,又能加高原有梁板的有效高度,增加梁板的抗彎能力,改善鉸結(jié)梁板的荷載橫向分布,從而提高橋梁的承載能力。
4)其他方法。如加鋪一層瀝青混凝土,采用混凝土粘結(jié)劑或環(huán)氧樹脂材料修補法,鋼纖維混土修補法,聚合物混凝土罩面法等。
2、加大截面加固法
也稱為外包混凝土加固法,是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋進(jìn)行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方式:一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法工藝簡單、適應(yīng)性強,具有成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗,適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高,承載能力也能取得較好的效果。但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間較長,加固后的建筑物凈空有一定減小。
3、粘貼碳纖維增強塑料加固法
采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面,碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成新的受力整體,碳纖維與鋼筋共同承受荷載,降低了鋼筋應(yīng)力,從而使結(jié)構(gòu)達(dá)到了加固和補強效果。此法幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸,不改變凈空高度,施工方便,對原結(jié)構(gòu)幾乎不會造成新的損傷,具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能,根據(jù)受力分析可進(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補強,其方向性也可以靈活掌握。缺點是環(huán)氧樹脂在溫度高于60℃時會呈現(xiàn)軟化現(xiàn)象,而橋梁一般受到陽光直射,橋面溫度高于60℃的可能性很大,不利于采用樹脂膠作粘貼劑。
4、橋下部結(jié)構(gòu)加固法
橋臺特別是高度較大的橋臺,受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺開裂、凸肚,翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小、水流不大的石拱橋,可采用在橋跨內(nèi)加鋼筋混凝土框架進(jìn)行加固。
與新建橋梁工程相比,服役橋的維修加固施工有不少特點。首先,維修加固的標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計時所采用的標(biāo)準(zhǔn)往往會有不同。由于服役有建筑物的存在,以及未來使用年限要求的不同,橋梁加固或改建的標(biāo)準(zhǔn)不可能與設(shè)計時所采用的標(biāo)準(zhǔn)完全相同。比如,服役橋的荷載等級假設(shè)是汽車-13級,而經(jīng)加固后,其荷載等級可能會提高[1]。故應(yīng)在保證行車安全的前提下,根據(jù)使用要求和耐久性要求的具體情況,正確地掌握和提出加固或改建的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。其次,維修加固工作的難度要比新建時大。維修加固橋梁建筑物的工作必須在不妨礙交通的條件下進(jìn)行,因此,往往會增加不少困難。即使會使施工產(chǎn)生困難,也必須盡量照顧交通。為此,在橋梁維修加固工作中,應(yīng)從設(shè)計上和施工組織上采取有效措施,盡量減少對交通的影響。再者,橋梁的維修加固工作應(yīng)充分利用原有結(jié)構(gòu)。橋梁的維修加固,應(yīng)在對原有結(jié)構(gòu)作周密、細(xì)致檢查評定的基礎(chǔ)上,合理利用原有結(jié)構(gòu),能不更換原有結(jié)構(gòu)的就不更換,能充分利用服役橋的,要充分利用。
2.橋梁加固的工作內(nèi)容及步驟
2.1橋梁加固的工作內(nèi)容
橋梁加固與改建工作的主要內(nèi)容:對發(fā)生重大病害和不能滿足運輸要求的橋涵設(shè)備徹底進(jìn)行整治加固、改善和更新。目的是恢復(fù)原有橋梁建筑物的整體使用效能和延長使用年限;提高原有橋梁建筑物的荷載等級和通過能力。橋梁加固與改建工作的主要內(nèi)容有:
對服役橋上部構(gòu)件進(jìn)行加固;對服役橋下部構(gòu)件進(jìn)行加固;拓寬橋梁的行車道或人行道;升高橋梁上部構(gòu)造的高度;更換橋梁行車道路面或引橋路面的結(jié)構(gòu);部分或全部更換橋梁損壞或破服役了的結(jié)構(gòu)物。
橋梁的加固與改建工作,應(yīng)充分利用原有的部分,凡能加固的,則不宜改建。如能部分改建的,則不應(yīng)全部改建。
2.2橋梁加固的工作步驟
對服役橋進(jìn)行維修加固,一般可采用如下的步驟:
(1)檢查橋梁現(xiàn)狀及損壞情況;
(2)調(diào)查橋梁歷史技術(shù)資料及現(xiàn)有交通狀況;
(3)提出維修加固或改建方案并進(jìn)行分析比較;
(4)確定方案并付諸實施,即進(jìn)行維修加固或改建施工。
3.橋梁加固的原則及方法
3.1橋梁加固的原則
(1)橋梁加固是一種借加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力或通過能力的措施。因此,橋梁加固工作一般以不更改原建筑形式為原則,只有在復(fù)雜的情況下,才更改其結(jié)構(gòu)。
如僅加固仍不足以適應(yīng)交通運輸?shù)男枰?,必須進(jìn)行重建橋梁的一部或全部時,則重建橋梁需考慮到將來的發(fā)展,并按現(xiàn)行橋梁設(shè)計及施工規(guī)范進(jìn)行設(shè)計與施工。
(2)橋梁加固可以有各種不同的方式,視服役橋的情況,承載能力的減弱程度以及今后的任務(wù)而變。橋梁的加固一般有如下幾種[2]:
1)擴(kuò)大或增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強度和剛度。
2)以新的結(jié)構(gòu)代替服役的應(yīng)力不夠的結(jié)構(gòu)。
3)改變原結(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)減少受力。
4)對原結(jié)構(gòu)施加外應(yīng)力(如預(yù)應(yīng)力),以改變原結(jié)構(gòu)的受力圖形,達(dá)到提高橋梁剛度和強度的目的。
(3)采用擴(kuò)大或增加橋梁構(gòu)件截面的方法進(jìn)行加固時,應(yīng)特別注意新加部分與原有部分的結(jié)合,使其成為一個整體起到加固作用。
(4)不管采用何種加固方案,都應(yīng)考慮投資少、功效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、有較好的耐久性等方面的要求。
3.2橋梁加固的主要方法
3.2.1擴(kuò)大或增加構(gòu)件截面法
(1)橋面補強層加固法
通過一定的工藝和結(jié)構(gòu)措施,在梁頂面(橋面)上加鋪一層鋼筋混凝土面層,使其與原有主梁形成整體,達(dá)到加厚主梁高度和增大梁的抗壓截面的目的,以提高橋梁的承載能力。其特點是:
1)施工簡便,亦較經(jīng)濟(jì),但加鋪梁面層后,靜載增加,承載能力提高不顯著;
2)施工需鑿除原有橋面鋪裝,同時考慮到新服役混凝土相結(jié)合,新澆混凝土的干燥收縮影響等,尚需設(shè)置連續(xù)鋼筋和鋼筋網(wǎng)等;
3)此法利于在抗壓截面較小的場合使用;
4)澆筑后混凝土須經(jīng)養(yǎng)護(hù),故必須對交通加以限制。
(2)增大梁截面和配筋加固法
在梁底或側(cè)面,加大鋼筋混凝土截面(增配主筋),使梁抗彎截面加大,提高梁的承載能力,其特點是:
1)為加強新服役混凝土的結(jié)合,需對服役梁面鑿毛工作,操作麻煩、鑿除工作量大,常需在橋下搭設(shè)腳手架;
2)對T形梁有采用底面及側(cè)面同時加大,以及底部馬蹄形加大兩種加固形式;
3)加固效果顯著,適用于梁橋及拱橋?qū)叭Φ募庸獭?/p>
(3)鋼板粘貼或增設(shè)其他鋼梁,以作成組合梁的加固法
用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑,將鋼板(或槽鋼)粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以鋼板代替鋼筋作用,提高梁的承載能力,其特點是:
1)不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物;
2)加固工程幾乎不增大原結(jié)構(gòu)的尺寸;
3)盡管工程質(zhì)量要求很高,但施工時并不要求高級的專門技術(shù)人員操作;
4)能在短期內(nèi)完成加固工程;
5)幾乎可以不改變具有歷史價值建筑物的原有藝術(shù)特點。
(4)粘貼炭纖維布加固法
碳纖維是一種高新材料,它有著優(yōu)異的力學(xué)性能,是在幾千度的高溫下經(jīng)特殊工藝制造出的一種高科技產(chǎn)品。用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑,將炭纖維粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以炭纖維布代替鋼筋作用,提高梁的承載能力,其特點是[1]:
1)優(yōu)異的力學(xué)性能??捎行?yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補強,包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展等等;
2)優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。碳纖維片具有極強的抗酸、堿、鹽、紫外線和防水能力,具有足夠的適應(yīng)氣溫變化的能力,外加防火涂料后可以有效地防火。因此,可以大大增強結(jié)構(gòu)對惡劣外部環(huán)境的適應(yīng)能力,延長構(gòu)件壽命;
3)材料本身質(zhì)輕高強??梢圆辉黾咏Y(jié)構(gòu)體積和不改變結(jié)構(gòu)外形,增加的結(jié)構(gòu)重量可以忽略,便于用所需的色彩涂裝,而不留補強痕跡,這是其他方法不可比擬的;
4)施工工序簡單??捎眯⌒碗妱庸ぞ卟僮?,工種少,用工少,工期短,進(jìn)度快,更有資料表明能在持續(xù)交通有震動的情況下施工,而不影響補強效果,從而大大縮短施工斷交的時間,具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
3.2.2改變結(jié)構(gòu)體系法
(1)增設(shè)縱梁法
在墩臺地基安全性能好、并有足夠承載能力的情況下,可增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁。當(dāng)基礎(chǔ)承載力不足時,必須對基礎(chǔ)采取加固措施。新增主梁與服役梁連接,共同受力,從而達(dá)到提高橋梁承載力的目的。當(dāng)新增主梁位于兩側(cè)時,則兼有加寬的作用[3]。
(2)增設(shè)立柱或橋墩,使簡支變連續(xù),或改橋為涵的改變結(jié)構(gòu)體系法
【關(guān)鍵詞】橋梁;加固;技術(shù)
1 引言
橋梁的生命周期都要經(jīng)歷建造、營運和老化三個階段,雖然橋梁建設(shè)初期充分考慮了近、遠(yuǎn)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會的諸多需求,采用了當(dāng)時最先進(jìn)的技術(shù)和材料,但仍然難以擺脫歷史的局限。隨著科技的進(jìn)步,車輛載重逐漸增大,車速相繼提高,人們對行車的安全性和舒適性也提出了更高的要求。但早期建設(shè)的橋梁,荷載標(biāo)準(zhǔn)低,施工水平差,經(jīng)過多年運營橋梁病害相繼出現(xiàn),因此舊橋維修和加固便成為一個急需解決的問題。
目前,世界上發(fā)達(dá)國家都投入了不小的人力和物力進(jìn)行舊橋加固技術(shù)研究,在興建新橋的同時,仍然十分重視舊橋的利用價值。我國現(xiàn)時期正在大力發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施,資金需求量大,而要在短時間內(nèi)重建等級公路上的危橋,不僅需要大量資金,同時也有悖于橋梁建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。下面筆者就根據(jù)近幾年來在公路路網(wǎng)改造過程中,針對中小跨徑橋梁經(jīng)常采用的一些維修加固方法做一些介紹。
2 外包混凝土加固法
外包混凝土加固法又稱增大截面加固法,是指增大構(gòu)件的截面和配筋,以提高構(gòu)件的強度和剛度的一種加固方法。此種加固法在增加橋梁橫向聯(lián)系方面應(yīng)用較多,早期修建的橋梁橫系梁或橫隔板尺寸都較小,強度和剛度也較弱,在當(dāng)前較大外荷載作用下, 產(chǎn)生了較大變形,導(dǎo)致橫系梁開裂、脫落,無法有效地橫向分布荷載。此時采用外包混凝土加固法適當(dāng)增大橫系梁尺寸,隨著橫向聯(lián)系的加強,主梁的橫向整體受力性能提高,從而增加了橋梁的承載能力,提高了橋梁的剛度和穩(wěn)定性。
外包混凝土加固施工工序:
2.1 為了加強新、舊混凝土的結(jié)合,應(yīng)對原構(gòu)件混凝土的缺陷進(jìn)行清理,并將構(gòu)件表面鑿毛;
2.2 當(dāng)采用三面或四面外包加固時,應(yīng)將構(gòu)件的棱角敲掉,同時除去浮碴和灰塵;
2.3 用高壓水沖洗原混凝土表面,在澆筑混凝土前,在原混凝土表面刷一層水泥漿以加強新、舊混凝土的結(jié)合。
3 錨噴混凝土加固法
錨噴混凝土是指先將錨桿錨入補強部位結(jié)構(gòu)內(nèi),掛設(shè)補強鋼筋網(wǎng),然后再噴射一定厚度的混凝土,使其與原結(jié)構(gòu)共同承受外力的組合結(jié)構(gòu)。
此種加固法在漿砌片石板拱橋加固中運用較多,目前低等級公路上的石板拱橋由于早期施工時未按強度和規(guī)格要求嚴(yán)格選料,砌筑片石時砂漿不飽滿,砂漿配合比控制不嚴(yán),再加上超重車輛長期作用,普遍存在主拱圈片石風(fēng)化、石料大小不一、片石被擠壓碎裂、石料強度不均勻等現(xiàn)象,砌筑砂漿松動脫落并存在較多空洞,有的拱圈已發(fā)現(xiàn)縱向裂縫。針對此種情況采用錨噴混凝土加固既不中斷交通,又能很好地解決這些病害。
錨噴混凝土施工工序:
3.1 將拱圈底面人工打毛,并將污染的砂漿完全鑿除,然后用高壓水沖洗拱底表面;
3.2 在拱圈底面用電鉆打錨筋孔,孔深不得小于10cm,錨筋直徑不得小于12mm,孔內(nèi)灰塵要吹洗干凈,然后用M12號砂漿或環(huán)氧樹脂注入孔內(nèi),再插入錨筋,使之粘結(jié)牢固;
3.3 將鋼筋網(wǎng)點焊在錨筋上,焊點不能太少,以免噴射混凝土?xí)r鋼筋移動;
3.4 噴射混凝土前先將拱圈底面用水沖洗濕潤,然后在表面先噴一層M12號砂漿,厚度約1cm,再噴射混凝土,使新老混凝土粘結(jié)良好并能填塞片石間孔洞,噴射混凝土后要注意及時養(yǎng)生。
4 橋面補強層加固法
橋面補強層加固法是指先鑿除原橋鋪裝層后,重新澆筑一層鋼筋混凝土補強層,使其與原橋結(jié)構(gòu)形成整體。利用梁體截面加高,改善橋梁橫向應(yīng)力分布能力,從而提高橋梁承載能力。
由于橋面鋪裝層直接承受車輛荷載作用, 應(yīng)力集中明顯,再加上中小跨徑橋梁所受應(yīng)力變化和沖擊影響較大。因而它也是最易出現(xiàn)破壞的結(jié)構(gòu)之一,常見病害有:磨耗、露筋、網(wǎng)裂、坑洞等。
原中小跨徑橋梁橫向大都通過鉸縫進(jìn)行連接,而橋梁設(shè)計老規(guī)范對鉸縫未作明確要求,現(xiàn)經(jīng)過多年運營,已有鉸縫開始出現(xiàn)松動脫落,減弱或失去橫向傳力功能,這樣就給主梁安全運營帶來了隱患。
橋面補強層加固法針對此種病害具有施工簡便、加固效果明顯的特點,尤其適用于中小跨徑的梁式橋。其常用方法是鋪筑鋼筋網(wǎng)與混凝土或鋼筋網(wǎng)與鋼纖維混凝土。鋪筑的厚度和配筋視加固需要而定,一般補強層厚度不小于8cm,以不增加新的恒載為宜,并要注意確保新舊混凝土能成為一個受力整體。
5 粘貼碳纖維布加固法
碳纖維是一種新型材料,具有高強、輕質(zhì)、耐腐蝕以及施工簡便等優(yōu)點而成為舊橋加固的理想材料。加固混凝土構(gòu)件時,按構(gòu)件的不同受力特點,用粘結(jié)材料將碳纖維布粘貼于構(gòu)件表面,實現(xiàn)對構(gòu)件變形的約束并由此提高構(gòu)件的承載能力。
此種加固法在增強構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度和約束混凝土裂縫擴(kuò)展方面應(yīng)用較多。當(dāng)補強結(jié)構(gòu)外形較復(fù)雜,采用外包混凝土或者粘貼鋼板加固法時,施工難度很大,且粘貼鋼板可能會對原結(jié)構(gòu)造成損傷,此時就可以發(fā)揮碳纖維布隨結(jié)構(gòu)外形變化任意施工,從而降低施工難度的優(yōu)點。
5.1 粘貼碳纖維布施工工序:
5.1.1 按加固設(shè)計要求,對需要表面處理和粘貼纖維布的部位進(jìn)行放樣定位;
5.1.2 混凝土表面打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出結(jié)構(gòu)新面, 將混凝土表面清理干凈,去除灰塵并保持干燥;
5.1.3 用一次性軟毛刷或特制滾筒將底膠均勻涂抹于混凝土表面,待膠表面指觸干燥時即進(jìn)行下一步工序施工;
5.1.4 混凝土表面凹陷部位用找平膠填補平整,且不應(yīng)有棱角,轉(zhuǎn)角處應(yīng)用找平膠修復(fù)為光滑的圓弧;
5.1.5 按設(shè)計要求的尺寸裁剪纖維布,配制粘貼膠并均勻涂抹于所要粘貼的部位,用一次性軟毛刷或特制滾筒沿纖維方向多次涂刷,擠除氣泡,并使膠水充分浸透纖維布。多層粘貼重復(fù)上述步驟,待纖維布表面指觸干燥時即進(jìn)行下一層的粘貼。在最后一層的碳纖維布表面均勻涂抹粘貼膠。
5.2 粘貼注意事項:
5.2.1 纖維布粘貼施工宜在5℃~35℃環(huán)境溫度條件下進(jìn)行,并應(yīng)符合配套樹脂的施工使用溫度。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時, 應(yīng)采取加溫措施;
5.2.2 用碳纖維布加固混凝土構(gòu)件宜采用薄布多層的粘貼方法,使其與粘接材料充分浸潤,確保粘接效率。設(shè)計時根據(jù)各塊件處的應(yīng)力值大小決定碳纖維布的層數(shù)。
6 小結(jié)
以上為中、小跨徑橋梁在常規(guī)加固中經(jīng)常采用的一些方法。由于我國暫時經(jīng)濟(jì)能力有限,為保證橋梁安全運營,在一定時期內(nèi)橋梁維修加固不可避免。
6.1 由于老橋資料不全,實際受力情況與結(jié)構(gòu)計算模型也存在一定的差異,所以橋梁加固在設(shè)計單位嚴(yán)格計算、施工單位按圖精心施工后,建議仍要對加固后的橋梁進(jìn)行檢測,作好各項數(shù)據(jù)的詳細(xì)觀測和記錄,與理論計算相比較,經(jīng)分析得出安全可靠的結(jié)論后,方能通車。
6.2 對橋梁病害處理要貫徹“建養(yǎng)并重”、“預(yù)防為主”的思想。橋梁要進(jìn)行定期檢查和周期性養(yǎng)護(hù),對發(fā)現(xiàn)的一些小病害要及時維修,避免病害擴(kuò)大,失去承載能力。
6.3 現(xiàn)時期橋梁建設(shè)要走可持續(xù)發(fā)展的道路,新建橋梁應(yīng)考慮其可檢測性、可加強性和可更換性。
參考文獻(xiàn):
[1]張繼承,中小跨徑橋梁常用加固方法[J]. 橋梁施工,2010。6
【關(guān)鍵詞】橋梁、加固、處理
1 橋梁概況
臺河溝橋為河北與北京房山區(qū)交界處的一座鄉(xiāng)村公路跨河橋,該橋長22m,結(jié)構(gòu)形式為2-7.5m的鋼筋混凝土寬腹T梁橋,橋面寬度5.0+2×0.25m,重力式橋臺,單柱墩。建成年代1990年,荷載等級汽車-10。
2 橋梁存在問題
該橋2010年以前為常年有水狀態(tài),以后逐漸枯竭。2013年5月,該河道露底,墩柱承臺整體浮出水面,承臺長3m,寬3m,高1.2m。養(yǎng)護(hù)人員在巡檢中發(fā)現(xiàn)承臺四面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫,開裂嚴(yán)重,并及時上報。經(jīng)檢測,最大裂縫寬度2mm,位于承臺上游迎水面;主要裂縫寬度多集中在在0.2~1.0m之間,深度大多已透過保護(hù)層,接近主筋位置,裂縫表面呈不規(guī)則幾何形狀。
3 病害原因分析
通過查閱以前的施工文件,結(jié)合現(xiàn)場情況的調(diào)查分析,認(rèn)為造成該情況的要原因是:
(1) 承臺混凝土施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格。體現(xiàn)在混凝土表面掛漿、淺蜂窩、麻面較多,分層澆筑界限明顯。
(2) 混凝土中存在堿骨料反應(yīng)。鑿開裂縫處混凝土,發(fā)現(xiàn)混凝土石子周圍出現(xiàn)乳白色反應(yīng)環(huán),裂縫中夾雜有黑色的堿硅凝膠,屬于明顯的堿骨料反應(yīng)。
因素(1)在混凝土施工中完成后,易使河中的水進(jìn)入混凝土淺表層裂縫,在自然環(huán)境反復(fù)凍融的影響下,造成混凝土開裂。
根據(jù)取得的混凝土塊料分析,承臺混凝土的骨料存在堿含量超標(biāo)的情況。而在臺河溝橋的建成年代,混凝土單方堿含量的控制并不嚴(yán)格,因此出現(xiàn)此種情況并不意外。堿骨料反應(yīng)一般認(rèn)為是含有氧化鎂、硫酸鹽的骨料遇水緩慢膨脹而破壞混凝土結(jié)構(gòu)的一種現(xiàn)象,這類病害的發(fā)展是由表及里的,與外界潮濕空氣由表面通過毛細(xì)孔逐漸滲入有關(guān)。臺河溝橋承臺所處的水環(huán)境給這種病害的出現(xiàn)提供了外在的便利條件,導(dǎo)致了承臺混凝土結(jié)構(gòu)病害的產(chǎn)生。
4 處理措施
現(xiàn)場觀測,橋梁中墩墩頂、支座、橋面高程等均未發(fā)現(xiàn)偏移或異常變位。因此,設(shè)計單位提出了對舊承臺做混凝土套箍,并在承臺表面橫向采用兩道混凝土“扁擔(dān)梁”的方式進(jìn)行加固的處治方案。
5 加固方案
5.1 對舊承臺混凝土植筋,綁扎新的鋼筋骨架,順橋方向前后均加寬30cm;橫向左右各加寬1m,在橫向加寬50cm位置預(yù)埋4束無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力張拉鋼束;承臺加高20cm。
5.2 承臺混凝土套箍完成后,施做鋼筋混凝土“扁擔(dān)梁”,張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。
5.3 承臺加固示意圖
6 施工工藝及要求
6.1 施工季節(jié)為河道枯水期,采用土袋圍堰,并抽盡圍堰內(nèi)存水。
6.2 承臺基礎(chǔ)為巖石,根據(jù)施工范圍,清理出作業(yè)空間并保持干燥。
6.3 根據(jù)檢測出的承臺混凝土裂縫深度,標(biāo)刻出承臺四周已開裂的混凝土的范圍。人工使用風(fēng)鎬將承臺表面劣化的混凝土清除(厚度不小于3cm),露出堅實的混凝土面。
6.4 錨筋施工
(1) 設(shè)計植筋為Φ18Ⅱ級螺紋筋,錨固膠采用愛牢達(dá)XH111A/B。
(2) 植筋施工方法
1) 彈線定位。根據(jù)設(shè)計圖的配筋位置及數(shù)量,錯開原結(jié)構(gòu)鋼筋位置,標(biāo)注出植筋位置。
2)鉆孔。用沖擊鉆鉆孔,成孔直徑為22mm,孔深不小于10d(180mm)。鉆孔過程中,鉆頭始終與鉆進(jìn)面保持垂直。
3)清理鉆孔。先用硬毛刷伸至孔底,來回反復(fù)抽動,將灰塵、碎渣帶出,再用高壓干燥空氣吹出孔內(nèi)浮塵,吹完后用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內(nèi)壁。
4)注膠。將錨固膠灌注于鉆孔中,灌注量不小于孔深的3/4。
5)插入錨筋。錨筋插入前須清除表面污物,插入深度要達(dá)到孔底。將孔口溢出的錨固膠清理干凈,先用鋼刷清除,再用丙酮擦干、拭凈。
6)固化養(yǎng)護(hù)。植筋膠在常溫下完成固化,固化養(yǎng)護(hù)時間不小于48小時。其間,避免擾動錨固鋼筋,孔位周圍保持干燥。
7)植筋抗拔力檢測。在承臺次要部位,按施工要求選取3組植筋進(jìn)行拉拔檢測實驗。當(dāng)拉拔試驗鋼筋屈服強度大于300Mpa時,鋼筋出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象,繼而拉斷,則證明植筋抗拉拔強度合格。
6.5 承臺混凝土套箍施工
(1) 按設(shè)計要求綁扎套箍鋼筋骨架,并與植筋連接牢固。
(2) 預(yù)埋設(shè)“扁擔(dān)梁”預(yù)應(yīng)力管道及鋼束,預(yù)設(shè)承臺套箍與“扁擔(dān)梁”相連的預(yù)留筋。
(3) 澆筑承臺套箍混凝土。
1)混凝土材料要求:混泥土單方堿含量小于3kg,抗凍融F>200,抗?jié)B大于S6級,抗壓強度等級C30。
2)混凝土澆筑采用分倉整體澆筑,縮短澆筑間隔時間,充分振搗,外露面保持光滑,平整。
(4) 承臺混凝土養(yǎng)護(hù)?;炷帘砻娌捎煤駸o紡布苫蓋,在整個養(yǎng)生期間灑水養(yǎng)生,保證溫濕度要求,養(yǎng)生期不少于14天。
7 施工觀測
為確保工程質(zhì)量,在施工區(qū)域內(nèi)設(shè)置控制點,對承臺套箍縱橫向位置、頂面高程及“扁擔(dān)梁”預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前后的變化進(jìn)行監(jiān)測,便于隨時掌握控制施工狀況,能夠及時采取處置措施。
8結(jié)束
通過加包混凝土套箍,增強了墩柱承臺的穩(wěn)定性和抗侵蝕能力,張拉“扁擔(dān)梁”預(yù)應(yīng)力束,加強了新舊承臺的連接,提高了承臺的加固整體效果。臺河溝橋于2013年7月初開始施工,8月中旬完成加固工作。經(jīng)過1年多的觀察,承臺混凝土未出現(xiàn)裂縫,亦未發(fā)現(xiàn)新的侵蝕現(xiàn)象,說明加固方案和施工工藝控制是有效的。這為今后類似橋梁病害的治理提供了一定的借鑒。
參考文獻(xiàn):
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展,鐵路網(wǎng)的覆蓋范圍和里程長度將越來寬廣。作為國家運輸主體的鐵路,正朝著重載化、快速化和繁忙化的方向發(fā)展,特別是鐵路既有線提速的不斷深入,對鐵路橋梁的運輸承載能力提出了更高的要求。而橋梁病害的大量存在,無疑對列車的高速行駛是一個極大的安全隱患,對行車安全構(gòu)成極大威脅。如何在不中斷運輸?shù)臈l件下對既有混凝土T梁進(jìn)行加固、改造,以確保列車的順利運行,保證鐵路行車安全,必須對病害橋梁進(jìn)行加固處理,以消除病害。
既有線橋梁中,混凝土橋跨結(jié)構(gòu)一般采用鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土雙片式簡支T梁,大部分采用橫隔板聯(lián)結(jié),少部分無橫向聯(lián)結(jié)。從對既有線橋梁評估看,無論是混凝土梁、鋼梁,還是橋墩基礎(chǔ);除下承鋼板梁豎向剛度偏低外,橋梁主要問題在于橫向剛度不足和橋墩過于纖細(xì)如何對橋梁的狀況進(jìn)行評估與加固以及加固效果如何評估,是本文研究的主要問題。結(jié)合寧西鐵路河大橋的加固實例以及加固后所做的試驗,取得了橋梁加固后相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù),分析了加固中存在的問題和相關(guān)對策,為以后橋梁的加固與檢測提供借鑒。
關(guān)鍵詞:加固方法評估剛度振幅 既有線
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隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展,鐵路網(wǎng)的覆蓋范圍和里程長度將越來寬廣。在我們?nèi)粘蛄簷z測、檢查中,時有發(fā)現(xiàn)混凝土橋梁梁體大量存在破損、裂縫等缺陷,梁體承載力明顯降低,特別是在我國大量使用的 T 型并置梁,列車行駛通過時橫向振幅超限,梁體的橫向剛度明顯不足。
目前,我國鐵路運營線路上的混凝土橋梁共計 12 萬余孔,絕大部分采用分片式混凝土預(yù)制 T 梁。這種 T 梁橫向剛度普遍偏低,經(jīng)過一段時間的使用后,相繼出現(xiàn)各種病害,嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的耐久性乃至運營安全。在不中斷運輸?shù)臈l件下對既有混凝土 T 梁進(jìn)行加固、改造,以消除既有橋梁設(shè)備病害,確保列車的平穩(wěn)安全運行,是提升橋梁設(shè)備質(zhì)量水平、確保提速設(shè)備安全的重要課題。在鐵路的六次大面積提速,特別是第五、第六次的提速過程中,對運營線上存在問題的橋梁進(jìn)行了全面的加固,而其中 80%以上的工作量是在提高并置梁的橫向自振頻率和橫向剛度上。在工程實踐中,常用的加固手段主要有加固橫隔板、增設(shè)水平板、加寬橋面板和增加梁中心距等增強兩片梁橫向聯(lián)接和兩端限位等降低橫向振幅相結(jié)合的方法。
1 橋梁病害的形式及危害
混凝土橋梁結(jié)構(gòu)所發(fā)生的各種缺陷中,根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)造形式、使用條件、缺陷發(fā)生部位和形式的不同,一般可分為表層缺陷和內(nèi)部缺陷兩類。表層缺陷主要有:蜂窩、麻面、漏筋、孔洞、層隙、表面腐蝕、老化、剝落、表面裂縫、掉角、模板走樣、接縫不平、構(gòu)件變形。內(nèi)部隱蔽缺陷主要:混凝土的強度標(biāo)號、抗?jié)B標(biāo)號、抗凍標(biāo)號不足,內(nèi)部空洞和蜂窩,鋼筋的型號、數(shù)量、位置不對,焊接質(zhì)量不良,混凝土保護(hù)層不足,鋼筋銹蝕等。結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷的危害性更大,如混凝土強度不足、鋼筋配置不符合設(shè)計要求、內(nèi)部產(chǎn)生空洞等,都會直接危機(jī)結(jié)構(gòu)的安全使用,嚴(yán)重的會造成結(jié)構(gòu)的直接破壞。因此,對于這類缺陷,查清后就必須及時加以處理,或者進(jìn)行修補加固,或者報廢重新澆筑。
2.1 型鋼粘貼錨固法
型鋼粘貼錨固法是一種建筑結(jié)構(gòu)工程的加固新技術(shù)。通常以樹脂(一般采用粘結(jié)力較好的還氧樹脂等)粘接鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法。
2 粘貼纖維增強塑料加固法
粘貼碳纖維加固技術(shù)的主要特點是:幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重和截面尺寸,不改變凈空高度,施工方便,對原結(jié)構(gòu)幾乎不會造成新的損傷,具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能,根據(jù)受力分析可進(jìn)行多層粘貼進(jìn)行補強,其方向性也可以靈活掌握。此外碳纖維質(zhì)地柔軟,加固后可用混凝土砂漿涂敷,或根據(jù)要求涂裝各種顏料,修復(fù)補強不留痕跡??稍诓桓淖兘Y(jié)構(gòu)外型的前提下補強各種混凝土結(jié)構(gòu)物,包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展,增加結(jié)構(gòu)的延性。適用性:用于結(jié)構(gòu)梁、板抗彎、抗剪加固,補足原結(jié)構(gòu)構(gòu)件鋼筋的不足,通過粘貼封閉提高柱子軸心抗壓能力[11]。
2.1加大截面加固法
當(dāng)梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗抗裂性能不足時,通常可采用增大構(gòu)建截面和增加配筋的加固方法。增大混凝土截面一般采用兩種方式,一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。對于第一種方式常用于板橋的加固,一般情況下,除個別板塊有嚴(yán)重破壞不能繼續(xù)使用而需更換外,對配筋率偏低或斷面尺寸不足、跨中出現(xiàn)裂紋等病害,可通過加固來確保鋼筋混凝土板橋的正常使用。
2.2 化學(xué)植筋
化學(xué)植筋技術(shù)是運用高強度的化學(xué)粘合劑,使鋼筋、螺桿等與混凝土產(chǎn)生握固力,從而達(dá)到預(yù)留效果。化學(xué)植筋特點:高承載力(剪力、拉力)對固定的基材不產(chǎn)生膨脹力,適宜適用性:鋼筋錨固工藝主要用于在原結(jié)構(gòu)上新增構(gòu)件的鋼筋生根工作。
2.3 噴射混凝土
噴射混凝土是借助噴射機(jī)械,利用壓縮空氣或其他動力,將按一定比例配合的拌和料,通過管道送并高速噴射到受噴面(巖面、模板、舊建筑物)上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土,它不是以振動來搗實混凝土,而是在噴射時,由水泥與集料的反復(fù)連續(xù)撞擊而使混凝土壓實,同時又可采用較小的水灰比(0.4~0.5),因而它具有較高的力學(xué)強度和良好的耐久
性。噴射合成纖維混凝土除具有備噴射混凝土抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結(jié)強度高的優(yōu)點外,還具有以下特點:較好的抗裂、阻裂性能;較高的抗沖擊性能;較好的耐磨、耐腐蝕性能;較好的抗?jié)B、抗凍融性能;較好的抗疲勞性和抗碎裂性。適用性:適用于橋臺、橋墩、梁、橋板的修復(fù)和加固。
2.4 改變橋梁結(jié)構(gòu)體系加固法
改變橋梁結(jié)構(gòu)體系加固法通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系來達(dá)到提高橋梁承載能力和提高橋梁安全系數(shù)的目的。常用的方法有三種:
(1)八字撐架加固法
(2)連續(xù)體系加固法
(3)加勁梁式疊合梁加固法
2.5 體外預(yù)應(yīng)力加固法
2.5.1 體外預(yù)應(yīng)力加固方法的特點
預(yù)應(yīng)力加固方法實際上是使被加固結(jié)構(gòu)成為一個帶柔性拉桿的超靜定結(jié)構(gòu),與其它預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或其它加固方法不同的是:加固前橋梁所受荷載由恒載和活載組成,預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制值是在上部結(jié)構(gòu)的恒載作用下讀取的,即帶載加固。
體外預(yù)應(yīng)力加固方法的特點:
(1)能較大幅度提高或恢復(fù)橋梁的承載能力和抗裂度,加固效果明顯;
(2)施工工藝簡單、干擾交通少、所需設(shè)備簡單、人力投入少、工期短、經(jīng)濟(jì)效益明顯;
(3)對原結(jié)構(gòu)損傷小,可做到不影響橋下凈空, 不增加路面標(biāo)高;
(4)預(yù)應(yīng)力加固需要可靠的防腐措施。
2.5.2 體外預(yù)應(yīng)力加固的適用條件和不利影響
(1)適用性
①適用于正截面受彎承載力不足或正截面受拉區(qū)鋼筋銹蝕的情況;
②適用于梁抗彎剛度不足導(dǎo)致梁的撓度超過規(guī)范規(guī)定,或由于剛度太小導(dǎo)致梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的情況;
③適用于梁斜截面受剪承載力不足的情況。
(2) 體外預(yù)應(yīng)加固的不利影響
①預(yù)應(yīng)力加固完成后,由于預(yù)應(yīng)力的作用,原來的受力結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同程度的卸載現(xiàn)象,導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)發(fā)生內(nèi)力重分布;
②由于預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)向塊和錨固點處存在巨大的集中力,這一區(qū)域的受力比較復(fù)雜;
③由于預(yù)應(yīng)力筋一般布置在梁截面外部,易受環(huán)境(如溫度、酸性氣體等)的影響;
預(yù)應(yīng)力筋一般不能參與局部裂縫控制。
4 既有線鐵路橋梁狀況評估
4.1 混凝土梁的評估
4.1.1 豎向自振頻率的評估
既有線普通高度和低高度簡支鋼筋混凝土梁、預(yù)應(yīng)力混凝土梁的實際豎向自振頻率在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值的 1.3~2.0 倍之間。動車組在 250km/h 運行時,跨度 24m 及以下橋梁均不會發(fā)生一次和二次共振;跨度 32m 橋梁可能會在 230km/h 運行時,發(fā)生二次共振,跨度 16~32m 橋梁可能會在 150~240km/h 范圍內(nèi)產(chǎn)生三次共振。貨物列車在 120km/h 運行時,跨度 64m 及以下橋梁均不會發(fā)生一次共振;跨度 20~32m 橋梁可能會在 60~120km/h范圍內(nèi)產(chǎn)生三次共振。雙層集裝箱列車在 120km/h 運行時,跨度 32m 及以下橋梁均不會發(fā)生一次、二次共振;跨度 32m 橋梁可能會在 115km/h 時產(chǎn)生三次共振。動車組以 230km/h通過跨度 32m 混凝土梁時可能會出現(xiàn)二次共振,但速度參數(shù)僅為 0.203;其它可能會出現(xiàn)均為三次共振,振幅不大,可保證橋梁和列車安全運營??烧J(rèn)為既有線混凝土梁實際豎向自振頻率滿足提速要求。
4.1.2 豎向撓跨比和梁端轉(zhuǎn)角
從豎向剛度較小的低高度梁來看,在中-活載的靜力作用下,跨度 8~20m 低高度鋼筋混凝土梁實際撓跨比在 1/1600~1/2600 之間,低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁實際撓跨比應(yīng)在1/1400~1/2300 之間;按最大撓跨比 1/1400,則最大轉(zhuǎn)角 3.2‰/1.4=2.3‰。從大量橋梁撓度的實測結(jié)果來看,除超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁、型鋼混凝土梁外,低高度鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁的豎向撓度和梁端豎向轉(zhuǎn)角,均能滿足提速要求。超低高度預(yù)應(yīng)力混凝土梁,實際豎向撓跨比平均值在 1/1053~1/1230;最大轉(zhuǎn)角 3.2‰/(1.05~1.23)=3.04~2.60‰。撓跨比和梁端豎向轉(zhuǎn)角不滿足提速的要求,應(yīng)限速運行或進(jìn)行加固改造。
4.1.3 混凝土梁橫向自振頻率
對于跨度 20m 及以下低高度鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土低高度梁混凝土梁的橫向剛度,以叁標(biāo)橋 1024、叁標(biāo)橋 2017 圖為例,按空間計算,在列車橫向搖擺力、離心力、風(fēng)力和溫度變化的聯(lián)合作用下,橫向撓跨比在 1/4400~1/15000 之間,滿足提速要求。但兩片梁之間無橫向連接或只有端部橫向連接,橫向整體性差,同一輪對下梁體豎、橫向撓度差難以協(xié)調(diào),影響列車運行的平穩(wěn)性,甚至?xí)<疤崴俸蟮男熊嚢踩?,因此,對跨?8m以下的低高度混凝土梁可采用梁端限位方式;跨度 16m 及以下沒有橫向連接的低高度混凝土梁,只有端部設(shè)有橫隔板的跨度 20m 混凝土梁以及∏形混凝土梁,應(yīng)增設(shè)橫向聯(lián)結(jié);對已斷裂的橫向連接也應(yīng)進(jìn)行重新連接或加固。
4.1.4 混凝土梁橋橫向振幅
膠新、遂渝、隴海、京哈、京廣、膠濟(jì)、廣深等線橋梁提速綜合試驗中,動車組、提速貨物列車和雙層集裝箱列車試驗速度分別達(dá)到了 200km/h、120km/h、120km/h 及以上,對代表性的鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋進(jìn)行了系統(tǒng)測試。對已進(jìn)行橫向加固的橋梁,動車組在 200km/h 速度范圍內(nèi)的實測橫向振幅小于通常值。新型貨物列車在 120km/h速度范圍內(nèi)的橫向振幅,小于安全限值;脫軌系數(shù)、輪重減載率和輪軸橫向力在安全限度以內(nèi)。從新型貨物列車與轉(zhuǎn) 8A 貨物列車產(chǎn)生的跨中橫向振幅比較來看,新型貨物列車在120km/h 速度范圍內(nèi)的橫向振幅小于轉(zhuǎn) 8A 貨物列車在重車 80km/h、空車 70km/h 速度范圍內(nèi)的橫向振幅。對于低高度和超低高度混凝土梁,除 32m 超低高度預(yù)應(yīng)力梁橫向自振頻率不滿足要求、橫向振幅也大于安全限值外。橫向振幅小于安全限值[4]。
4.1.5 預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗裂性
大-138、大(65)-138、叁標(biāo)外橋-006、叁標(biāo)外橋-006A、叁標(biāo)橋-2019 系列預(yù)應(yīng)力混凝土梁,按現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范進(jìn)行抗裂性檢算,當(dāng)橋上道碴厚度達(dá)到 0.25m 時,抗裂安全系數(shù)在 0.985~1.135 之間,設(shè)計荷載下跨中下緣混凝土出現(xiàn) 0.1~3.7MPa 的拉應(yīng)力。對于跨度 31.7 和 32m 梁,當(dāng)橋上道碴厚度由原設(shè)計的 0.25m 增加至 0.35m 時,抗裂性指標(biāo)將降低約 0.035;跨中下緣混凝土拉應(yīng)力增加約 0.6MPa。橫向加固需要增加混凝土約 10m3,根據(jù)橫向加固混凝土質(zhì)量主要分布在梁的兩端的具體情況,抗裂性指標(biāo)將進(jìn)一步降低約0.035,跨中下緣混凝土拉應(yīng)力增加約 0.6MPa。同時為了解既有預(yù)應(yīng)力混凝土梁的預(yù)應(yīng)力隨時間的實際損失情況,近年來,對現(xiàn)場更換下來的預(yù)應(yīng)力混凝土梁,進(jìn)行了抗裂等級和消壓荷載等級試驗。從實測結(jié)果看,既有預(yù)應(yīng)力混凝土梁的預(yù)應(yīng)力實際損失比既有規(guī)范設(shè)計計算值約大 10~15%;而現(xiàn)行橋規(guī)對預(yù)應(yīng)力損失的計算規(guī)定與實際情況基本相符。因此,加固后的預(yù)應(yīng)力混凝土梁應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行抗裂性檢算,檢算荷載采用提速后的實際運營荷載。并加強對大-138、大(65)-138、叁標(biāo)外橋-006、叁標(biāo)外橋-006A 系列梁的檢查。
5 既有線鐵路橋梁的加固
5.1 混凝土梁橫向加固
5.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橫向加固方法
影響雙片式 T 梁橫向剛度的主要因素是梁體之間的聯(lián)結(jié)狀態(tài),因此如何合理地加強兩
片梁的橫向聯(lián)結(jié),保證在活載作用下兩片梁的共同受力,是提高梁體橫向整體剛度的關(guān)鍵。一般情況下,簡支結(jié)構(gòu)梁端水平轉(zhuǎn)角及縱向剪切變形最大,而跨中剪切變形小轉(zhuǎn)角接近零。在兩片梁共同承受橫向荷載時,由于梁端縱向剪切應(yīng)變最大,為保證兩片梁能夠共同工作,梁端橫向聯(lián)結(jié)必須有足夠的剪切剛度。當(dāng)梁端增設(shè)一定長度的橫向聯(lián)結(jié)并能約束兩片梁的梁端水平轉(zhuǎn)角時,兩片梁可基本處于共同工作狀態(tài),而僅在跨中剪應(yīng)力很小的區(qū)域加強橫向聯(lián)結(jié),加固效果較差。橫隔板數(shù)量及分布、沿梁縱向厚度、橫向?qū)挾鹊纫蛩貙M向剛度的影響均較大。預(yù)應(yīng)力混凝土梁橫向加固時,應(yīng)綜合考慮橫向聯(lián)結(jié)的合理分布,即在提高橫向剛度和自振頻率的同時,盡可能少地降低梁體抗裂性
5.2 增加雙片式 T 梁橫向間距
單純加大梁的橫向間距而不對橫向聯(lián)結(jié)進(jìn)行必要的加強,不能提高梁體的橫向剛度和自振頻率。同時,增加梁橫向間距的方法在實際應(yīng)用存在支座位置調(diào)整等難題,因此該方法不宜采用。
5.3典型跨度雙片式 T 梁橫向合理加固方法組合
在實際加固工程中,為保證加固效果,各種加固方法往往會配合運用。通過對橫隔板加厚和增設(shè)水平聯(lián)結(jié)等聯(lián)合應(yīng)用后加固效果的計算分析可以看出,32m 雙片式 T 梁采用增加兩側(cè)梁端附近各 3 塊橫隔板厚度至 0.6~0.8m 是橫隔板加固的最優(yōu)方法。
5.4 輕型橋墩、基礎(chǔ)加固
橋梁工程 橋梁結(jié)構(gòu)論文 橋梁創(chuàng)新技術(shù) 橋梁設(shè)計論文 橋梁畢業(yè)論文 橋梁加固論文 橋梁施工論文 橋梁施工總結(jié) 橋梁加固工程 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計 紀(jì)律教育問題 新時代教育價值觀