桥梁加固技术的几点思考
一、钢筋混凝土桥面板缺陷及产生原因
混凝土开裂、混凝土剥离,断面破损、钢筋外露、锈蚀,混凝土质量下降,异常变形等。这些是由于荷载增大（构件承载力不足）,构造上的缺陷（桥面板端部等）,支撑结构不完整（主梁等构件刚度不足等）,施工上缺陷（保护层不够、蜂窝麻面等）,气象作用（冻融作用、化学作用、盐腐蚀等）,灾害（地震、火灾、受落下物撞击等）,徐变及收缩过大等。桥面板损坏的维修方法有修补施工法、加盖板施工法,支架施工法等。一般桥面补强层加固方法有底面加固和顶面加固。底面加固主要是喷射钢纤维砂浆,焊接钢筋网并喷射钢纤维混凝土或钢纤维砂浆。顶面加固主要是采用钢筋混凝土加厚或钢纤维混凝土加厚、聚合物混凝土加厚、膨胀混凝土加厚等并在接合处凿毛处理加锚固钢筋。
目前国内外许多大公司和科研结构都投入很大力量对这一难题进行研究,开发桥梁的养护、维修、加固及更换的系列技术,并相应开发出一批新型修复材料,能够有效的解决了上述“瓶颈”的难题。
二、体外预应力加固
加固措施:通过体外预应力索施加反向荷载的方法对该桥进行加固,此外考虑箱梁两侧腹板出现大量的斜剪裂缝,为了约束斜裂缝进一步发展,加强对腹板混凝土的约束,增强腹板抗剪承载能力和刚度,采用腹板内侧粘贴钢板。预应力施工工艺:1.锚固端部横梁与跨中转向横肋、墩顶导向槽的施工,2.钢绞线下料与穿束,3.钢绞线张拉,4预紧,5.高应力张拉,6.压浆。
缺点:
1.预应力的施工工艺,在钢绞线下料与穿束中粘接段段的长度和位置,新老混凝土之间的粘结,后加预应力对原预应力的影响,很难确定。
2.施加预应力索加固现在存在的问题:如合理的加固预应力筋的位置和数量后加固的预应力钢筋对已经存在的预应力钢筋的影响。
3.体外预应力钢筋松弛、断筋等失效的现象也较为常见。
三、体外预应力的加固另外的加强措施
1、弯曲加强
采用体外预应力加固法可提高结构构件的受弯承载力,预应力筋布置应符合优化布置原则,即加固筋外形与外荷载产生的弯矩图形相似,因此,加固梁式结构时,体外预应力筋多采用折线形连续筋,以充分发挥加固筋的抗拉强度。体外筋的灵活布置,可以有效地补强加固不同受力情况的简支梁和连续梁。若连续梁中仅有个别跨需要加固,则可采取在这些跨上单独布置预应力筋进行局部加固;若连续梁普遍较差,则可用各跨布置给予整体加固,若连续梁普遍较弱,但个别跨更弱,则可采取通长布置与局部布置相结合的办法进行加固。
2、剪切加强
梁的剪切强度可通过外部加设扁钢、钢板和钢箍等方法来提高,扁钢通常箍在构件上用后张法拉紧并已开发了一种后张不锈钢钢箍的方法,后张法能使新材料平分恒载及活载,这样就能更有效地利用新增材料。提高剪切强度的另外一种方法为采用后张的附加预应力钢筋.预应力钢筋可以加在垂直和倾斜方向上,而且既可安装在梁腹板内,又可安装在箱内,施加预应力时应当小心谨慎,避免结构某些部分出现超限应力。若构件中存在裂缝,一个好的实施方法是在施加预应力之前,先在裂纹上注射环氧树脂。
四、粘贴法
粘贴碳纤维法与钢板粘贴加强法基本原理是一致的,均是将其增强材料粘贴在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位,使之与结构形成整体,代替需增设的补强钢筋,提高梁的承载能力达到补强的目的。
1、粘贴碳纤维法
碳纤维加固桥梁构件的部位:用粘结材料将碳纤维材料有序地缠绕粘贴于构件表面,实现对构件变形的约束并因此提高构件的极限强度和承载能力。在桥梁加固%考试大%运用中,可粘贴在混凝土梁的顶面或底板上,以提高混凝土梁的截面强度和刚度:也可粘贴在梁的腹板上,以提高其抗剪强度
2、具体的施工工艺
（1）处理结构混凝土表面,涂敷基底树脂并整平
（2）涂刮整平胶并对其表面作砂光处理
（3）滚刷粘结剂粘结碳纤维
（4）对已贴的碳纤维作压面处理
（5）表面整饰（如抹砂浆等）
粘贴钢板（碳纤维）法:（1）对结构抗弯和抗剪加固效果明显,但对结构静刚度影响不大（静刚度包括等直杆件扭转刚度、受弯梁的弯曲强度、薄板受弯曲载荷作用、薄壳变形计算）。（2）在借用桥面铺装层参与受力时,新老混凝土的可靠连接,始终存在问题如粘结剂的老化问题。
此外粘贴钢板法存在以下自己特殊的缺点:（1）钢板面积大,刚度大,适型性差,很难与原结构紧密粘接,此外,自重很大,加上锈迹等原因,底、侧粘贴很易脱落（钢板易受腐蚀或脱落）（2）对于大跨度梁来说,钢板的重量可能太重。
粘贴碳纤维法存在以下自己特殊的缺点:（1）碳纤维的抗剪强度低,延展性又不好,所以,其受力的不均匀性必须充分注意（2）碳纤维用于桥梁加固,其老化问题不容忽视。
五、体系转换法
体系转换法是通过改变桥梁结构体系以减少梁内应力,提高承载能力的一种加固方法这是一种“变被动加固为主动加固”的方法,该方法需要对原结构的现状进行仔细的调查,对其承载潜能进行正确评价,用周密、细致、可靠的汁算分析确定体系转换的方法和施工工艺流程,以达到加固修复病桥的目的。一般可通过简支梁下增一设支架或桥墩;或把简支梁与简支梁加以连接,使结构由简支变为连续等。
该加固方法主要对于大、中简支梁桥的加固,将多跨简支梁的梁端连接起来,变为多跨连续梁,可以有效改善结构的受力状况,提高桥梁的承载能力,但不适合连续刚构桥的后期加固。
六、扩大或增加原结构构件截面
扩大或增加原结构构件截面以提高原结构的强度和刚度;该方法虽然能提高结构承载力,但也会因而加大结构自重。自重加大产生的内力增量会消抵部分或全部结构承载能力的提高。且新增结构面积或体外施加的预应力与原结构体的界面能否良好结合。
此外,（1）扩大或增加原结构构件%考试大%截面,以提高原结构的强度和刚度;（2）改变原结构的受力体系,使其减小受力;（3）以新的结构代替旧的应力不够的结构这三种方法均不能用于大跨径连续刚构桥。
增大截面、粘贴钢板（碳纤维）、体外预应力等加固方法都属于二次超静定受力结构。加固前原结构已经承受荷载（即第一次受力）,特别是当承载能力不足时,加固前原结构的截面应力、应变水平一般都很高。新加固部分加固后并不立即承受荷载,而是在新荷载（即二次加载）下才开始受力。从而导致整个加固结构在其后的第二次受力过程中新加部分的应力、应变始终滞后于原结构的累计应力、应变,这决定了此时混凝土结构加固计算分析不能够完全按普通结构概念进行。加固结构的承载力与新旧两部分的应力差值或应变差值直接相关,与原结构的极限变形值有关,与两部分材料的应力—应变关系有关。
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