浅谈桥梁结构加固
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作者: 杨 帆
摘要:桥梁是公路的组成部分,桥、路应密切配合,桥位选择应该使整个路线顺畅、短而平缓;使桥位具有良好的水文、地质和桥头引道技术条件;推荐桥位应对当地交通、农业、水利、城镇经济和居民生活等发展最为有利。所以,大力开展旧危桥加固、改造利用工作,将是全国各级公路交通部门义不容辞、光荣而艰巨的任务。
关键词:桥梁 加固 技术
桥梁不仅是交通工程的建筑物,而且还是一个地区、城市环境的重要组成部分。随着世界经济技术的发展和生活质量的提高,对桥梁的环境和美学的要求愈加重视。力求桥梁与地区的整体环境相协调,做到功能、技术和经济的统一,桥梁结构形式和谐,具有纯正、清爽、稳定的秩序感和韵律感。随着我国高速公路的建设和发展,将逐步建成全国干线和高速公路网络,其中原有的公路将发挥干线到支线、到各地分散物流的重要作用。因此,研究延长既有桥梁使用寿命的方法,力求加以充分利用,使有限的建设资金用于当前急需的工程,是一项十分重要的工作,应当提到各级公路管理部门的议事日程。
一、旧桥检测和加固研究的意义
旧桥加固改造技术,是针对正在使用的旧桥进行检测、评价、维修、加固或改造等技术对策的总称。统计资料表明,对于结构建筑物承载能力和使用性能进行检测、评价,在投入使用后一般有两次高峰期,一是投入使用后约20年,称为小周期,二是约60年左右,称为大周期。小周期对结构进行检测的目的是:确保结构建筑物处于完好的技术状态;大周期是对结构建筑物进行鉴定,判定其使用状态,以便作出相应的对策。近十几年来,我们进行旧桥检测、评价和加固技术的研究,主要是针对20世纪50―80年代修建的公路桥梁,其中大部分是钢筋混凝土梁桥和双曲拱桥,目的是对这些桥梁使用状况作出符合客观实际的判断,从而制定出相应的技术加固或改造措施。对公路旧桥的检测、评价和加固方法进行了广泛的研究和工程实践,并取得了良好的社会效益和经济效益。此举极大地推动了公路旧桥加固、改造技术研究,在公路梁桥和拱桥等旧桥承载力的检测、评定、加固改造技术和施工工艺等都取得了许多宝贵经验。在旧桥加固改造工程中,尽管每座旧桥梁的情况各不相同,具有各自不同的特点,但也存在一定的共性。我们应遵循桥梁加固、改造工作的共性,结合具体桥梁的特殊性,在实践中发挥积极性和创造性,不断进取和探索,采用最先进技术和材料。在旧桥利用、加固、改造工作中总结出多种切实可行的方法,为开辟一条新路打下了坚实基础,使旧桥继续发挥固有的使用功能,以保证公路交通畅通无阻。
二、桥梁加固方法
加固,简单来说,对于楼面混凝土裂缝修补加固,我们采用树脂灌浆液灌浆和粘贴玻璃纤维布加固的综合处理方法。前者可以封闭裂缝,防止钢筋锈蚀,增强现浇板的整体受荷性能,提高抗剪能力;后者可以提高楼板结构的承载能力,起到补强加固作用。由于树脂玻璃纤维加固层厚度很小,并且表面可以钻孔,涂抹涂料,所以加固后不会影响使用净空,不会影响建筑功能和外观。旧桥加固方法可综合为以下几类。
1、桥面补强层加固法
在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度和抗压截面强度、改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。
2、增大截面和配筋加固法
当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗弯强度,从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。
3、锚喷混凝土加固法
借助高速喷射机械,将新混凝土混合料连续地喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上,凝结硬化而形成钢筋混凝土,从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用。
4、体外预应力加固法
对于钢筋混凝土桥,预应力混凝土梁桥或板桥,采用对受拉区施以体外预加力进行加固,可以抵消部分自重应力,起到卸载的作用,从而较大幅度地提高梁的承载能力。体外预应力加固法的优点是:在自重增加很少的情况下,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和抗裂性能。由于承重结构自重增加少,故对墩台及基础受力状况影响很少,可节省对墩台及基础的加固。桥梁营运影响较少,可在不限制通行的条件下进行施工。预应力加固法既可作为桥梁通过重车时的临时加固手段,又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。目前常用下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法两种。
5、改变结构受力体系加固法
改变结构受力体系加固法是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的,是一种变被动为主动的加固方法。包括在梁的中间部位增设支点,增设托梁、拨去柱子,将多跨简支梁变为连续梁等力“法。改变结构的受力体系能大幅度地降低计算弯矩,提高结构构件的承载力,达到加强原结构的目的。通常,支柱采用砖柱、钢筋混凝土柱、钢管注或型钢柱,托架、托梁常为钢筋混凝土结构或钢结构。增设支点按其支撑刚性不同,分为刚性支点和弹性支点两种;支撑按其受力情况,分为预应力支撑和非预应力支撑两类。这种技术具有提高结构承载力,增大结构刚度,减小挠度等优点。但该加固方法施工改造时一般要涉及到桥面铺装的再处理,增加了改造费用且加固效果受负弯矩区施工质量的影响较大,目前极少单独采用。
三、加固效果评价
桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范,同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察,以确定加固的效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比,来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言,不方便进行荷载试验,通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。在施工过程中对构筑物进行了沉降观测,经过一年多,沉降已趋于稳定,总沉降量和差异沉降均在设计允许范围内,地基处理是成功的。从这个工程可以看出,当桩间距较小时,采用振动沉管CFG桩复合地基可以消除黄土湿陷性。 需要指出的是,对含水量较低的湿陷性黄土,以消除湿陷和提高地基承载力为目的,建议采用碎石校和CFG校间作的多桩型复合地基。
桥梁的加固维修技术,是最近兴起的一门新技术,为了指导桥梁加固技术的应用,需提出一整套完整的实用性公路桥梁检测、评定与加固成套的技术规范,为我国公路危旧桥的改造提供技术支持,确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全,使得桥梁加固做到“有法可依”。
参考文献
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