淺論公路老橋的維修加固與管理
2012-05-07 來(lái)源:作者:楊京偉 來(lái)源:中國(guó)論文網(wǎng)
1、老橋加固的常用方法

   1.1塞縫灌漿

   塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環(huán)氧樹(shù)脂(砂)漿,通過(guò)噴漿機(jī)按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi),起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍,產(chǎn)生裂縫的原因很多,也很復(fù)雜。結(jié)構(gòu)物一旦出現(xiàn)裂縫,其受力截面發(fā)生應(yīng)力重分布,也就意味著受力有效截面變小,結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大,承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿,使力的作用、傳遞盡可能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂漿、環(huán)氧樹(shù)脂砂漿等,具體采用哪一種,應(yīng)視實(shí)際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺(tái)和拱圈裂縫,由裂縫的大小來(lái)決定灌漿中是否摻砂,采用水泥(砂)漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹(shù)脂漿一般用于鋼筋砼結(jié)構(gòu)物,因?yàn)殇摻铐艠?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小,易灌滿,粘結(jié)性好;環(huán)氧樹(shù)脂砂漿多用于橋面鋪裝裂縫。塞縫灌漿的通常做法是:先用1:1水泥砂漿勾縫,勾縫時(shí)須預(yù)留直徑約6~8mm的灌漿孔,孔距視裂縫寬度而定,縫寬處孔距為0.6~1.0m,縫小處孔距為0.4~0.6m,待勾縫砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后即可灌漿。鋼筋砼梁的裂縫較小,用環(huán)氧樹(shù)脂勾縫,凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿,孔距一般為0.25~0.30m,灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路老橋加固中,塞縫灌漿是綜合處治的方法之一,用得比較普遍,通過(guò)試載及使用觀察,處理效果較好。

   1.2上部結(jié)構(gòu)加固

   上部結(jié)構(gòu)加固改建在調(diào)查研究老橋具體情況的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,采用充分利用原橋進(jìn)行拼寬,利用橋臺(tái)將拱式結(jié)構(gòu)改為板式結(jié)構(gòu)的加固方法,使其滿足超限運(yùn)輸?shù)囊蟆?br />
   1.2.1拼寬原橋

   對(duì)驗(yàn)算不能滿足超限運(yùn)輸要求的老橋,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,按實(shí)際通過(guò)的超限運(yùn)輸荷載設(shè)計(jì)拼寬橋梁,以確保超限運(yùn)輸安全。確定處理方案時(shí)應(yīng)考慮與原橋協(xié)調(diào),拼寬部分的橋臺(tái)高度、跨徑、矢跨比等均與老橋相同,荷載按超重車(chē)考慮。

   1.2.2利用原橋臺(tái)改拱式結(jié)構(gòu)為板式結(jié)構(gòu)

   對(duì)于小跨徑石拱橋,由于拱圈厚度不能滿足超限運(yùn)輸要求,或因地基較差發(fā)生不均勻沉降,致使拱圈開(kāi)裂,降低承載能力,可采用此辦法。

   采用上述兩種方法維修加固的橋梁,通過(guò)試載及重車(chē)通行,經(jīng)觀察加固效果較好。

   1.3老橋下部結(jié)構(gòu)加固

   橋臺(tái)特別是高度較大的橋臺(tái),受行車(chē)荷載和土壓力作用,常見(jiàn)病害有橋臺(tái)開(kāi)裂、凸肚、翼墻外崩、開(kāi)裂、錯(cuò)位等。對(duì)于跨徑較小,水流不大的石拱橋,采用在橋跨內(nèi)加鋼筋砼框架進(jìn)行加固。由于橋臺(tái)太高,且位于長(zhǎng)距離的高路堤縱坡上,在行車(chē)和土壓力的共同作用下,使兩岸橋臺(tái)和拱腳開(kāi)裂。

   1.3.1采用鋼筋砼框架加固橋臺(tái)

   對(duì)于尚在維持正常交通運(yùn)輸的橋梁,其臺(tái)背填土破壞棱體引起的主動(dòng)土壓力由原橋臺(tái)承擔(dān),框架結(jié)構(gòu)僅承受在破壞棱體范圍內(nèi)布置超重車(chē)所引起的主動(dòng)土壓力。在后來(lái)的應(yīng)用中,取消了鋼筋砼立柱,僅在橋臺(tái)上鑿出牛腿的位置,將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現(xiàn)澆成平面支撐框架,這不僅減少了工作量,而且施工方便。采用這種方法加固的橋涵,經(jīng)多次實(shí)地觀察,處理效果良好。

  1.3.2基礎(chǔ)加固

   橋梁基礎(chǔ)特別是天然地基上的淺基礎(chǔ),由于埋置深度較淺,易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道,導(dǎo)致橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使橋臺(tái)發(fā)生不均勻沉降,引起橋臺(tái)開(kāi)裂等。針對(duì)以上病害,我們采取對(duì)河床用漿砌片石進(jìn)行鋪砌,上游河床設(shè)置丁壩,打木樁擴(kuò)大橋臺(tái)基礎(chǔ)等方法進(jìn)行加固。

   防治橋臺(tái)基礎(chǔ)沖刷。對(duì)于跨徑較小的橋梁,由于河水改道,洪水直接沖刷橋臺(tái)基礎(chǔ),導(dǎo)致基礎(chǔ)沖空甚至掉腳,可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪C15片石砼的方法進(jìn)行加固,鋪砌厚度為30cm,鋪砌兩端設(shè)置截水墻,截水墻的深度為1m,寬度為0.6m。對(duì)于橋梁上游河床變遷、水流改道,洪水直接沖刷橋臺(tái)基礎(chǔ)和橋臺(tái)引道,導(dǎo)致橋臺(tái)基礎(chǔ)沖空、引道被毀的橋梁,采取在橋梁上游適當(dāng)位置設(shè)置丁壩等調(diào)治構(gòu)造物,將河水導(dǎo)入主河道。

   擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。采用擴(kuò)大基礎(chǔ)進(jìn)行加固的具體做法:挖除橋臺(tái)前的淤泥,深度與原基礎(chǔ)高度相同;在基底打入4m長(zhǎng)的木樁,木樁按梅花型布置;在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石;澆筑C20號(hào)砼基礎(chǔ),新舊基礎(chǔ)間采用錨固鋼筋聯(lián)系,使其共同受力。

   1.4橋面鋪裝層的加固

   橋面鋪裝層開(kāi)裂或剝離等病害,通過(guò)有限元計(jì)算結(jié)果分析可知,在鋪裝層結(jié)構(gòu)厚度一定的情況下,鋪裝層的模量比對(duì)鋪裝層的受力狀態(tài)影響很大。

   1.4.1重視橋面鋪裝上層的設(shè)計(jì)和選材

   如果沿用傳統(tǒng)的路用瀝青砼的材料設(shè)計(jì)方法,鋪裝上層總是處于不利的受力狀態(tài),承受著較大的反復(fù)拉應(yīng)力,往往在橋面板的加勁部件(直腹板、橫隔板)的頂部產(chǎn)生開(kāi)裂,導(dǎo)致鋪裝上層出現(xiàn)早期破壞,這也與實(shí)際橋面鋪裝層的損壞情況基本吻合,重視橋面鋪裝上層的設(shè)計(jì)和選材使其具有良好的變形能力以抵抗疲勞開(kāi)裂,對(duì)預(yù)防鋪裝層的早期損壞具有重要的意義。所以,對(duì)于橋面鋪裝體系來(lái)說(shuō),需要采用性能更加優(yōu)良的復(fù)合改性瀝青,根據(jù)鋪裝上、下層的不同功能和受力狀態(tài)研究選擇合理的瀝青混合料組成,并進(jìn)一步解決鋪裝層與橋面板的粘結(jié)穩(wěn)定性等問(wèn)題。

   1.4.2材料、結(jié)構(gòu)和施工這三個(gè)要素中,材料是最為活躍的因素

   因?yàn)闆Q定瀝青混合料力學(xué)性能的原材料以及混合料的組成結(jié)構(gòu)具有很大的選擇性,鋪裝層的模量比取決于材料的組成設(shè)計(jì)。因此,在滿足鋪裝層路用性能的前提下,為了達(dá)到減小鋪裝層的拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力的目的,要充分發(fā)揮材料組成設(shè)計(jì)的作用,設(shè)計(jì)出能適應(yīng)橋面鋪裝層受力特性和防水要求的嵌擠密實(shí)型瀝青混合料。研究表明,在砼橋的鋪裝中使用增強(qiáng)纖維瀝青砼具有較好的效果且經(jīng)濟(jì),能增強(qiáng)鋪裝層瀝青砼的柔韌性,改善鋪裝層的受力狀態(tài),防止橋面鋪裝層出現(xiàn)開(kāi)裂、脫落等現(xiàn)象,最終提高橋面鋪裝層的使用品質(zhì)和延長(zhǎng)其使用壽命。

   1.4.3橋面鋪裝層的加固施工(瀝青砼或水泥砼)

   首先,清除或刨洗橋梁原鋪裝層。在清除過(guò)程中注意處理的厚度等。在使用機(jī)械清除時(shí),尤其注意不得損壞老橋的預(yù)制梁板、伸縮縫等構(gòu)造。其次,認(rèn)真清洗老橋面。對(duì)已經(jīng)刨洗完畢的老橋鋪裝層及時(shí)外運(yùn),用人工清掃廢舊料,用高壓水沖洗梁板頂面,使之清潔并干燥。最后,重鋪新橋面:水泥砼橋面鋪裝在澆筑砼的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)后,才可開(kāi)放交通,其車(chē)輛荷載不得大于設(shè)計(jì)荷載。如采用快硬水泥砼鋪裝,開(kāi)放交通的時(shí)間需根據(jù)試驗(yàn)確定。瀝青砼橋面鋪裝應(yīng)待攤鋪的混合料完全自然冷卻,其表面溫度低于50℃后,方可開(kāi)放交通。需要提早開(kāi)放交通時(shí),可灑水冷卻降溫。伸縮裝置安裝完畢,預(yù)留槽澆筑的砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可開(kāi)放。

  加強(qiáng)公路老橋的管理并進(jìn)行維修和加固,使其處于正常的工作狀態(tài),充分發(fā)揮老橋的作用,是交通管理部門(mén)的一項(xiàng)主要任務(wù)。對(duì)于老橋的超限運(yùn)輸管理工作具有工期短、要求高、工程量較小、前期工作量大等特點(diǎn),對(duì)于經(jīng)常過(guò)超載超限車(chē)輛的路段,應(yīng)對(duì)改路段上的大小橋梁進(jìn)行重點(diǎn)檢查和管理,收集老橋原始檔案資料,掌握其動(dòng)態(tài),針對(duì)其技術(shù)和承受能力編制相應(yīng)的加固處理方案,需要報(bào)批的及時(shí)按程序報(bào)批。
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