对公路桥梁施工加固技术的探讨
1桥梁施工技术
1.1体外索加固法
体外预应力是一种有效的桥梁加固方法。简单易行,不影响行车。受力途径明确,能显著提高结构承载力和抗裂度,有效改进结构的应力状态。为了满足加固后旧桥的承载力的需要,体外索一般采用折线形,同时满足梁正截面抗弯强度和抗剪强度的要求。体外索材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。体外索加固桥梁受弯构件时,可按偏心构件来验算梁的承载力;按无粘结部分预应力混凝土结构,认为截面受弯破坏时,梁内的非预应力钢筋达到屈服,而预应力钢筋达不到极限强度,验算使用阶段的应力及结构变形;按加劲梁组合结构分别对其受力和使用性能进行分析。在正使用极限状态的各项指标计算时,按整体变形协调条件计算在外载作用下预应力筋的应力增量。
体外预应力加固法,加固后能达到荷载标准,加固效果是非常显著。体外索加固法有效改善了主梁在正常使用阶段的工作性能。裂缝宽度变窄,挠度明显减小,增加了结构的耐久性。体外索加固法是在使用过程中,具有加固、卸载及减小结构内力的作用,值得推广应用。
1.2真空压浆技术
传统的压浆法灌浆,是在0.5MPa-1.0MPa的压力下,将水灰比0.4-0.45 的稀水泥浆压入孔道,这种做法容易发生水泥浆离析,析水,干硬后收缩,产生孔隙,留下隐患。为此有必要将传统压浆工艺进行改进,将真空辅助压浆工艺等技术应用于预应力施工中,使灌浆工艺更加完善合理。由于孔道内只有极少的空气,很难形成气泡;同时,由于孔道与压浆机之间的正负压力差,大大提高了孔道压浆的密实度和饱满度。减小了水灰比,选用专用的添加剂,提高了水泥浆的流动度,减小了水泥浆的收缩,从而保证了浆体的可施工性,充盈孔道的密实性和和提高硬化浆体的强度。
普通压力压浆一般是在孔道的压浆端对水泥浆施加0.5-0.7MPa的压力,缓慢均匀地向孔道内压入浆体,直至浆体在孔道高点处的排气孔流出;而作为孔道压浆的一项新技术,真空辅助压浆的基本原理是:在传统压浆工艺基础上,将孔道系统密封,在孔道的一端采用真空泵对孔道进行真空处理,使这产生负0.08MPa-负0.1MPa左右的真空度,然后用压浆泵以≤0.7MPa左右的正压力将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端压入,水泥浆从真空端流出,且稠度与压浆端基本相同,再经过特定的排浆、保压、以确保孔道内水泥浆体饱满,以提高预应力孔道压浆的密实度和饱满度。采用真空灌浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全性和耐久性的有效措施。
真空压浆与常规压浆相比,具有以下的优点:真空的形成能够较好的导引管道内浆液顺利通过管道,解决了常规压浆泵因压力不足等达不到注浆理想效果的问题;保证了预应力管道内水泥浆液的饱满度和密实度;工艺及浆体的优化,消除裂缝的产生,使灌浆饱满性及强度得到保证;真空灌浆是一个连续而迅速的过程,节约压浆时间,缩短工作周期,增强了固结水泥浆在孔道内的粘结力。
2 桥梁施工中荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
2.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝
裂缝产生的原因如下:
1)设计计算阶段。结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。
2)施工阶段。不加限制地堆放施工机具、材料; 不了解预制结构受力特点, 随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
3)使用阶段。超出设计载荷的重型车辆过桥; 受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。
2.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝
裂缝产生的原因如下:1)在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。2)桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出, 如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。
3 桥梁混凝土裂缝的处理方法
3.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及浅层裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹环氧水泥胶泥或在混凝土表面涂刷水泥漆等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴碳纤维布等措施。
3.2灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3.3结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的方法主要有:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固等方法。
3.4混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
4 桥梁施工及使用过程注意事项
1)裂缝的形成。裂缝是混凝土工程中最普遍的病害之一。裂缝的出现至使混凝土强度下降,承载力减弱,在持续的受力作用下,其结果更为严重,同时会造成严重的经济损失。但如果裂缝小于标准要求的极限,一般不会影响工程结构的承载能力,使用功能和耐久性,往往只影响结构外观而产生疑虑。
2)局部蜂窝,麻面和气泡现象的出现。造成这种现象的结果,主要是使混凝土结构强度大大降低了结构的严密性,其疏松的结构强度几乎降到最低点。在使用过程中其承受能力极大地减少,并且容易遭受腐蚀而造成重大的损伤,严重地降低了工程的承载力和耐久性。
5 结束语
综上所述，桥梁出现裂缝是难以避免却又有措施可以预防的，因此，一定要加大施工监管力度严格执行国家规定的相关技术标准，确保工程项目的顺利安全完工，并在施工过程中不断加强监督检查，有效预防并从源头控制裂缝产生，发现问题及时研究并处理，保障国计民生的利益。
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