谈公路桥梁的加固措施
前言 桥梁是公路的重要组成部分,随着交通运输量大幅度提高,行车密度及车辆载重越来越大,跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。我们发现桥梁的混凝土开裂、剥落、衰变及钢筋的锈蚀(管道灌浆不饱满普遍存在)对桥梁的损害问题非常严重,已需要大量的资金和技术来维护或改建,已成为迫切需要解决的问题。解决桥梁加固中存在的问题,运用方法对旧桥进行维修加固,提高承载能力,确保交通运输安全是目前乃至今后面临的主要任务。
一、公路桥梁存在的常见病害
1. 主拱圈裂缝病害 a.主拱圈中波纵向裂缝,检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝。 b.肋、波连接处裂缝。各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝。 c.拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝,有不少是U形裂缝,这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内。 d.横系梁裂缝
2. 钢筋锈蚀病害 钢筋发生锈蚀时,锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上,从而对周围混凝土形成挤压,造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降,锈蚀剥蚀,使截面有效尺寸减小,导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小,对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力,锈蚀物外流,在结构表面形成锈迹,影响结构美观。
3. 墩台基础病害 桥梁墩台基础在常年使用过程中,除了承受上部构造荷载外,还将承受土压力,风力,流水压力,冰压力和浮力等等各种力的作用。另外,自然界各种因素的影响作用,以及由于过桥车辆的日益重型化,墩台基础经常受到过重荷载的作用,因此,桥墩台将会出现不同程度的损坏。
4. 主梁裂缝及主梁变形病害 主梁裂缝多发生在锚跨中部(正弯矩区)梁的下缘及悬臂梁根部(负弯矩区)上缘,后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂,属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面,雨水易从裂缝渗入梁内,引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
二、公路桥梁加固的重要性
1.在公路桥梁使用期间内,任何桥梁都会成为旧桥。早期修建的桥梁,由于当时人们对铺装功能、病害认识有限,往往存在配筋偏小,钢筋直径过细,铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品,不仅受自然环境的影响(如大气腐蚀、温度、湿度变化等),而且还受到使用环境的影响,难以避免产生损坏现象。这使桥梁的维修、养护、加固、改造已成为必然。 2.从经济上分析,桥梁加固可以节省大量投资,收到良好的社会经济效益。采用适当的加固技术和拓宽措施,不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用;而且对现有交通运输影响有的甚至可以在不中断交通的情况下完成,早期设计施工的高速公的桥梁在长期大交通量、重荷载的运营情况下大部分出现了病害;同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,满足现代化交通运输的需求。
3.同时桥梁的改造和加固,不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平,而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。从发展中分析,旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力,使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
三、公路桥梁加固的方法
1、桥面铺装加固法
1)局部修复凿补法。将水泥混凝土铺装层的表面凿毛,深度以使骨料露出为准;用清水冲洗干净断面并充分润湿,涂刷上同标号的水泥砂浆(或其他粘结材料),最后在桥梁承载能力容许范围内,铺筑一层1～5cm厚的水泥混凝土铺装层。
2)重新浇筑混凝土面板。桥面板的破裂和其他损坏特别严重,混凝土质量或施工状况特别不良,且无适用的修补方法时,就必须采用重新浇筑新的混凝土桥面板的措施,施工时,将原有的行车道铺装全部拆除,再将行车道表面清扫干净,必要时铺入适量短钢筋,配置上1～2层钢筋网,浇筑整体化混凝土。
3)桥面补强层加固法。即在旧有桥面上,重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层,此方法既修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板,又能加高原有梁板的有效高度,增加梁板的抗弯能力,改善铰结梁板的荷载横向分布,从而提高桥梁的承载能力。
4)其他方法。如加铺一层沥青混凝土,采用混凝土粘结剂或环氧树脂材料修补法,钢纤维混土修补法,聚合物混凝土罩面法等。
2、加大截面加固法 也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方式:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有一定减小。
3. 粘贴碳纤维增强塑料加固法 采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面,碳纤维与原结构形成新的受力整体,碳纤维与钢筋共同承受荷载,降低了钢筋应力,从而使结构达到了加固和补强效果。此法几乎不增加结构自重和截面尺寸,不改变净空高度,施工方便,对原结构几乎不会造成新的损伤,具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能,根据受力分析可进行多层粘贴进行补强,其方向性也可以灵活掌握。缺点是环氧树脂在温度高于60℃时会呈现软化现象,而桥梁一般受到阳光直射,桥面温度高于60℃的可能性很大,不利于采用树脂胶作粘贴剂。
4. 桥下部结构加固法 桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用,常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小、水流不大的石拱桥,可采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。
5. 灌缝胶灌注法 当梁体变形及裂缝严重,承载能力下降。当梁体存在严重变形和裂缝,应加强桥梁观测及试验检测,分析原因,制定加固处理方对承载能力、刚度不足的梁体,首选用灌缝胶灌注处理裂缝,采用种植或粘贴钢筋加固法、新浇注混凝土增大梁体截面加固法、粘贴钢板(筋加固法、粘贴碳纤维加固法、体外预应力加固法等方案进行进行结构补强,提高梁体的抗弯承载力。
四、总结 路桥加固、维修将是一个永久性的课题,路桥的加固是一项既综合繁杂,应当引起各级公路主管部门的领导充分重视,积极引进和开发路桥加固、改造的先进技术、材料和设备,合理确定加固、改造方案,让有限资金发挥更大的效益,使我国桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。
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