對公路橋梁施工加固技術(shù)的研究
2015-09-22
1公路橋梁中經(jīng)常出現(xiàn)的一些病害
公路橋梁當(dāng)中的一些主要病害有：第一，主拱圈、拱肋、拱波和拱肋的連接處、橫梁處出現(xiàn)各種各樣的裂縫。第二，鋼筋生銹腐蝕現(xiàn)象，鋼筋生銹的時(shí)候，體積會發(fā)生膨脹，從而對鋼筋周圍的混凝土造成擠壓的現(xiàn)象，使混凝土開裂，橋梁的承載能力也會隨著下降。同時(shí)，銹跡外流之后造成橋梁的表面不美觀。第三，橋墩及其墩臺承受著橋梁的大部分的重量，而且受到各種力的作用，比如說風(fēng)載荷、水的浮力等等，導(dǎo)致了橋墩及其墩臺會出現(xiàn)不同程度的破壞。第四，主梁發(fā)生變形會出現(xiàn)裂縫，主梁的裂縫大多數(shù)是發(fā)生在中部梁的下緣或者梁臂的上緣區(qū)域。這種裂縫基本上都是因?yàn)闃蛄旱某d荷運(yùn)行使橋梁的受力區(qū)拉開，這種現(xiàn)象一般都是屬于正常范圍之內(nèi)的，但是這種裂縫都是在上面，因此雨水容易從這些裂縫流到梁內(nèi)，使梁內(nèi)的鋼筋生銹腐蝕，使橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。
2公路橋梁加固的必要性
2.1節(jié)省大量建設(shè)資金和社會資源。僅從經(jīng)濟(jì)層面去看橋梁加固，它能節(jié)省一大筆國家建設(shè)資金，在降低成本的同時(shí)還能提高社會效益。采取各種有效技術(shù)對舊橋梁進(jìn)行加固或改造，能省去因舊橋拆除又重建的大筆工程費(fèi)用，還能恢復(fù)和提高舊橋原有的承載能力以及交通運(yùn)輸能力，延長橋梁的生命周期，為現(xiàn)代運(yùn)輸做出貢獻(xiàn)。
2.2確保橋梁的質(zhì)量。在原有公路橋梁的基礎(chǔ)上加固，除了可以穩(wěn)步提高公路橋梁的建設(shè)水平，關(guān)鍵是保證橋梁的施工質(zhì)量，避免重新修建過程中出現(xiàn)安全隱患。
2.3推動可持續(xù)發(fā)展。交通運(yùn)輸業(yè)成為提升國家經(jīng)濟(jì)力量的主要?jiǎng)恿?，加?qiáng)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展也被全社會普遍認(rèn)同，為了滿足現(xiàn)代城市建設(shè)的需求，為人們提供更好的生活服務(wù)設(shè)施，但又要以不傷害子孫后代的發(fā)展空間為代價(jià)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，公路橋梁的加固工程是值得推廣的。這是一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步、環(huán)境資源各方面密切聯(lián)系而又統(tǒng)籌兼顧的模式，在可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的支持下，應(yīng)保護(hù)人類生存的自然資源，為后代留下更多、更美好的東西。
3公路橋梁施工加固技術(shù)
3.1增大截面法
增大截面法是一種增大構(gòu)件截面面積和配筋的傳統(tǒng)加固方法。廣泛應(yīng)用于混凝土梁、板、柱的加固。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)有；施工技術(shù)難度小，對施工的條件和人員要求都不高，幾乎不需要特殊的技術(shù)和加固設(shè)備；可廣泛用于一般梁、柱、板、墻等混凝土結(jié)構(gòu)；在結(jié)構(gòu)允許的情況下，增大截面法可以大幅度地提高構(gòu)件的承載力以滿足設(shè)計(jì)要求。但其缺點(diǎn)也是相當(dāng)明顯的，主要有增加構(gòu)件的自重，尤其是加固梁的時(shí)候，自重的增加對梁影響非常大；工作量相對較大，加固周期太長，而且還需要濕作業(yè)，養(yǎng)護(hù)起來比較麻煩；需要較大的作業(yè)空間，甚至需要完全清空建筑物，加固后對外觀影響較大。
3.2粘貼鋼板加固法
外部粘貼鋼板加固法是一種把鋼板粘貼在構(gòu)件表面的常用的加固方法，通過外粘的鋼板提高構(gòu)件的承載力、剛度。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)有施工速度較快，一般花二天左右的時(shí)間即可把粘貼的鋼板加壓固化。和增大截面法相比，它占用的空間很小，鋼板的粘貼位置比較靈活，除了在梁底粘貼可以提高受彎承載力外，在兩側(cè)粘貼也能提高受剪承載力，這些位置的粘貼不但可以提高承載力還可以封閉及限制結(jié)構(gòu)的裂縫。粘貼鋼板的缺點(diǎn)主要為對施工人員的素質(zhì)要求比較高，施工需要由專業(yè)隊(duì)伍施工，材料費(fèi)用及施工用費(fèi)用較高。另外耐腐蝕、耐火性和耐久性差也是限制該方法使用的重要因素。
3.3粘貼纖維復(fù)合材料加固法
粘貼纖維復(fù)合材料加同方法是一種把纖維復(fù)合材料粘貼在構(gòu)件表面的常用的加固方法。纖維復(fù)合材料最早主要用于航空航天等高科技領(lǐng)域，隨著技術(shù)的進(jìn)步和工藝的成熟，才逐步應(yīng)用于船舶、汽車等領(lǐng)域。該方法的優(yōu)點(diǎn)有：據(jù)自然和加速暴露試驗(yàn)表明，50年的時(shí)間內(nèi)，復(fù)合纖維材料的抗拉強(qiáng)度以及與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度相當(dāng)于不發(fā)生改變；施工速度快，不用使用大型機(jī)械；合纖維材料自身重量很輕，幾乎不增加構(gòu)件的自重，能廣泛應(yīng)用于橋梁，廠房、梁柱的加固；碳纖維的強(qiáng)度是普通鋼材十倍以上，加固同一構(gòu)件，所需的材料就大大降低。粘貼纖維復(fù)合材料加固也不是十全十美，它自身也有一些缺點(diǎn)；粘貼纖維復(fù)合材料幾乎不提高結(jié)構(gòu)的剛度，對于要控制結(jié)構(gòu)撓度的結(jié)構(gòu)，該方法不能得到很好的效果；復(fù)合材料的表面需要涂上保護(hù)漆，防止樹脂在高溫下軟化失去強(qiáng)度，對復(fù)合材料的防火保護(hù)措施較麻煩，而且需要花費(fèi)大量的金錢；復(fù)合材料的延性較差，使得該材料容易發(fā)生脆性破壞，這也表明了粘貼纖維復(fù)合材料加固并不是簡單地用復(fù)合材料代替鋼筋，復(fù)合材料缺乏鋼筋的延性。
3.4體外預(yù)應(yīng)力加固法
體外預(yù)應(yīng)力體系由體外預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等部件組成。根據(jù)被加固結(jié)構(gòu)受力要求不同，預(yù)應(yīng)力拉桿又分為三種，即水平拉桿、下?lián)卫瓧U和組合式拉桿。水平拉桿使用在正截面受彎承載力不足的加固，同時(shí)可減小梁的撓度，縮小原構(gòu)件的裂縫寬度。下?lián)问嚼瓧U適用于斜截面受剪承載力、正截面受彎承載力均不足的受彎構(gòu)件加固同時(shí)又可減小梁的撓度，縮小原構(gòu)件的裂縫的寬度。組合式拉桿一般用兩根水平拉桿，兩根下?lián)问嚼瓧U，使用于正截面受彎承載力嚴(yán)重不足而斜截面受剪承載力略為不足的加固，同時(shí)也可減小受彎構(gòu)件的撓度、縮小裂縫的寬度。體外預(yù)應(yīng)力法具有以下優(yōu)點(diǎn)；預(yù)應(yīng)力索布置在混凝土外，便于檢查、養(yǎng)護(hù)、更換，梁體截面削弱小，索力可檢測、能夠多次張拉，可以充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力索的效益；應(yīng)力變化幅度小，疲勞影響小。由于其與混凝土截面變形不協(xié)調(diào)，索力增量均勻，體外索因軸向應(yīng)力變化引起的疲勞較小；在自重增加很小的情況下，能大幅度改善和調(diào)整原結(jié)構(gòu)的受力，提高承重結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗裂性；可以在不限制通行的情況下進(jìn)行加固施工，對橋梁營運(yùn)影響?。缓喕祟A(yù)應(yīng)力筋曲線，體外索僅在轉(zhuǎn)向、錨固塊處設(shè)置預(yù)埋管道，減小了摩阻損失；體外預(yù)應(yīng)力法既可作為重車過橋的臨時(shí)加固手段，又可作為永久性提高橋梁荷載等級的措施。
3.5高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)一聚合物砂槳法
高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)一聚合物砂漿法加固技術(shù)主要是采用高強(qiáng)鋼絞線作為受力鋼筋，提高原有加固梁的配筋率，從而提高原有構(gòu)件的剛度和承載力，以聚合物砂漿作為粘結(jié)劑和鋼絞線網(wǎng)的保護(hù)層，利用其自身良好的性能達(dá)到粘結(jié)良好、抗腐蝕、耐高溫等優(yōu)良性能。高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)一聚合物砂漿法加固技術(shù)有些類似于加大截面加固法，但是其加固面積很小，用高強(qiáng)鋼絞線代替鋼筋達(dá)到更加良好的加固效果，從承載力提高的角度來說，復(fù)合砂漿的貢獻(xiàn)并不大，主要是對鋼絞線提供一系列保護(hù)。
4結(jié)語
橋梁的加固維修技術(shù)是最近興起的一門新技術(shù)，是二十一世紀(jì)公路橋梁施工領(lǐng)域發(fā)展速度最快、用途最廣的一門科學(xué)技術(shù)，加速我國舊橋加固或改造技術(shù)的研究，不僅能更好地、及時(shí)地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)，而且能為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益和社會效益。然而加固施工工藝相對較復(fù)雜，要求橋梁加固工程取長補(bǔ)短，不僅延長了原橋的使用壽命，同時(shí)還增強(qiáng)了原橋的承載能力。橋梁的加固維修問題已經(jīng)成為世界普遍關(guān)注的課題，加固理論、加固方法也是多種多樣，只有遵循一套科學(xué)的程序和方法，才能夠達(dá)到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、結(jié)構(gòu)安全的目的。
