淺談橋梁維修加固方法
2015-07-02
1引言
近年來，由于大量超載車輛強(qiáng)行通過，導(dǎo)致我處管轄的馬池立交橋出現(xiàn)諸多病害，主要是T梁鉸接處混凝土破碎，局部地方T梁翼緣板邊緣已破壞形成空洞，橫隔板橫向連接結(jié)構(gòu)大量松脫等。2012年，我處委托專業(yè)機(jī)構(gòu)給馬池橋“體檢”，專家鑒定該橋?yàn)椴缓细駹顟B(tài)（D級(jí)）。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告及專家建議，我處制訂并實(shí)施了采用粘貼鋼板法加固T梁橫隔板的維修方案，對(duì)24跨范圍內(nèi)所有橫隔板梁橫向聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修復(fù)。修復(fù)后于2013年底再次對(duì)該橋進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果鑒定該橋?yàn)楹细駹顟B(tài)（C級(jí)）。
隨著社會(huì)的發(fā)展和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展,越來越多的橋梁需要維修加固。橋梁維修加固就是對(duì)有缺陷的橋梁主要承重構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，改善結(jié)構(gòu)性能，恢復(fù)和提高橋梁結(jié)構(gòu)的安全度，提高其承載能力，通過能力，使整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)可滿足規(guī)定的承重力要求，并滿足規(guī)定的使用功能需求。橋梁維修加固的方法有多種，針對(duì)不同的橋型、不同的加固位置，可以采用不同的方式和方法。
2舊橋上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
2.1橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層,一般先鑿除舊橋面,使其與原有主梁形成整體,達(dá)到增大主梁有效高度,改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達(dá)到提高橋梁的承載能力的目的。
2.2增大截面和配筋加固法
當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時(shí),通常采用增大構(gòu)件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法,這種方法是在梁底面或側(cè)面加大尺寸、增配主筋，增加梁的有效抗壓高度和抗彎強(qiáng)度,從而提高橋梁的承載力。該法廣泛應(yīng)用于橋梁及拱橋拱肋的加固。
2.3錨噴混凝土加固法
借助高速噴射機(jī)械,將新混凝土混合料連續(xù)的噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上,凝結(jié)硬化面形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面和補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。
2.4粘貼鋼板加固法
當(dāng)交通量增加,主梁出現(xiàn)承載力不足或出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況時(shí),梁板橋的主梁會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。采用粘結(jié)劑及錨栓,將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,達(dá)到提高橋梁承載力的目的。
2.5粘貼碳纖維加固法
采用專門的樹脂將碳纖維粘在混凝土結(jié)構(gòu)受拉表面，碳纖維與原結(jié)構(gòu)形成
新的受力整體，由于碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應(yīng)力，從而使橋梁
結(jié)構(gòu)達(dá)到加固和補(bǔ)強(qiáng)效果。這種加固方法和粘貼鋼板加固法的優(yōu)點(diǎn)是:①不需要破壞被加固的原結(jié)構(gòu); ②施工工藝簡(jiǎn)單,施工質(zhì)量較容易控制; ③施工工期短。
2.6增設(shè)縱梁加固法
在墩臺(tái)地基安全性能好,并具有足夠承載力的情況下,可采用增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁,新梁與舊梁相連接,共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布,使原有梁中所受荷載得以減少,由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高。當(dāng)增設(shè)的縱梁位于主梁的一側(cè)或者兩側(cè)時(shí),則兼有加寬作用。為保證新舊混凝土能夠共同作用,必須注意做好新舊梁之間的橫向連接。
2.7拱圈增設(shè)套拱加固法
在原主拱圈腹面下增設(shè)一層新拱圈,即緊貼原拱圈底面上,澆注或錨噴混凝土新拱圈,外形上就像是在原拱圈下套做了一個(gè)新拱圈。
2.8鋼板和拉桿加固拱橋
對(duì)于拱上填料較厚的拱橋,在重荷的作用下,拱上側(cè)墻由于填料的擠壓出現(xiàn)外傾和開裂現(xiàn)象。采用在拱橋兩邊側(cè)墻上橫向打孔穿鋼筋,兩端用鋼板錨固的方法限制側(cè)墻繼續(xù)外傾和開裂,經(jīng)實(shí)踐,效果良好。
3舊橋下部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
3.1擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋深太淺,而墩臺(tái)又是磚石或混凝土剛性實(shí)體式基礎(chǔ)時(shí)的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度驗(yàn)算確定。
3.2增補(bǔ)樁基加固法
當(dāng)橋梁墩臺(tái)基底下有軟臥層時(shí),墩臺(tái)發(fā)生沉陷，對(duì)此采用增補(bǔ)樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種方法是在樁基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁等,以此提高基礎(chǔ)的承載力,增強(qiáng)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
3.3鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法
當(dāng)橋梁墩臺(tái)由于基礎(chǔ)埋深不夠,或因施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因,導(dǎo)致墩臺(tái)開裂時(shí),有時(shí)會(huì)出現(xiàn)貫通裂縫,可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。
3.4橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固法
由于橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力過大,引起橋臺(tái)傾斜,應(yīng)在臺(tái)背之后加建一擋墻,以抵御過大的土壓力。
3.5墩臺(tái)拓寬加固法
利用舊橋基礎(chǔ),靠墩臺(tái)蓋梁挑出懸臂加寬部分,以便于安裝上部結(jié)構(gòu)。此種情況為只加寬墩臺(tái)上部的蓋梁，墩臺(tái)身和基礎(chǔ)則不需予以加固。
4舊橋加固的常用方法
4.1塞縫灌漿
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環(huán)氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機(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。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)到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上部、下部結(jié)構(gòu)裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等,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)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物,因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小,易灌滿,粘結(jié)性好;環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。
4.2并橋加寬
上部結(jié)構(gòu)加固改建在調(diào)查研究舊橋的基礎(chǔ)上,經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,采用充分利用原橋進(jìn)行拼寬,使其滿足超限運(yùn)輸要求。拼寬原橋?qū)︱?yàn)算不能滿足超限運(yùn)輸要求的舊橋,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后,按實(shí)際通過的超限運(yùn)輸荷載設(shè)計(jì)拼寬橋梁,以確保超限運(yùn)輸安全。
4.3舊橋下部結(jié)構(gòu)加固
橋臺(tái)特別是高度較大的橋臺(tái),受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺(tái)開裂、凸肚、翼墻外崩、開裂、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)加鋼筋混凝土框架進(jìn)行加固。
4.4橋梁基礎(chǔ)加固
對(duì)于位于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)開裂等。針對(duì)以上病害,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。
4.5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ＭＵ15片石混凝土的方法進(jìn)行加固,鋪砌厚度為30ｃｍ,鋪砌兩端設(shè)置截水墻。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。
4.6橋面鋪裝層的加固施工(瀝青或水泥混凝土)
清除或刨洗橋梁舊鋪裝層后,在梁板上設(shè)置剪力鍵,將原梁板和新橋面鋪裝連為一體,共同受力。新橋面鋪裝應(yīng)設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng),采用鋼纖維水泥混凝土效果良好,既抗開裂又防透水。一般情況是重做橋面鋪裝同時(shí)將伸縮裝置一并更換,待伸縮縫預(yù)留槽澆筑的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方可開放交通。
5結(jié)語
在橋梁維修與加固過程中須考慮的因素和涉及到的問題很多，?？紤]的主要因素有：橋梁結(jié)構(gòu)型式；橋位地形、水文、自然狀況；橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)論；施工技術(shù)水平；能否封閉交通；預(yù)期加固效果；資金投入量等。合理的維修加固方案是將上述方法優(yōu)化組合，體現(xiàn)出維修加固效果及經(jīng)濟(jì)效益。加強(qiáng)橋梁的管理并進(jìn)行維修加固,使其處于正常的工作狀態(tài),不能重建輕養(yǎng),橋梁的維修加固比新建還難,因?yàn)闃蛄旱木S修加固,沒有現(xiàn)成的規(guī)范,更沒有可供使用的標(biāo)準(zhǔn)圖,橋梁的病害又錯(cuò)綜復(fù)雜,病害原因很難確定，橋梁的維修加固任重道遠(yuǎn)。
