城市混凝土橋梁常用加固方法研究
2015-08-04
引言
隨著我國城市化進程的發(fā)展，交通運輸量大幅度提高，貨運干道上的城市橋梁，隨著交通量的大幅提高，以及超載現(xiàn)象的影響，部分城市橋梁結構出現(xiàn)了不同程度的損壞，需進行必要的檢測加固，以期恢復其正常使用功能，本文分析了對現(xiàn)役橋梁進行結構安全評估的評價體系，總結城市混凝土橋梁常用加固方法。
橋梁結構體系的劣化與損傷
1.1橋梁結構體系劣化的原因
由于項目周期、人員專業(yè)素質等原因可能造成設計不合理、結構截面尺寸和鋼筋配置不符合力學要求、施工質量達不到設計要求、 建筑材料使用不當、品質不良等問題，這些問題使橋梁在使用初期就存在質量隱患。橋梁在使用過程中，混凝土的收縮、徐變現(xiàn)象以及預應力構件的預應力損失不可避免，造成裂縫產(chǎn)生、構件強度降低；同時，環(huán)境中有害的化學物質會對結構造成侵蝕，導致混凝土強度降低，鋼筋產(chǎn)生銹蝕。此外，交通超載、車輛與船舶的撞擊損壞、橋面磨損等人為因素經(jīng)常發(fā)生；嚴寒酷暑的溫度影響、洪水的沖擊、地震造成的破壞也不可避免
1.2橋梁結構體系損傷與劣化現(xiàn)象
橋梁結構體系的損傷與劣化現(xiàn)象是多種原因形成的，近兩年筆者負責了合肥市市政大修橋梁的加固設計任務，經(jīng)過檢測和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，混凝土橋梁構件主要存在如下病害：
（1）由于支座支承面不平整或預埋鋼板下澆筑砼時空氣無法排出， 砼凝固后收縮， 與鋼板產(chǎn)生空隙及預制板梁底翹曲等原因， 造成支座脫空
?。?）施工時橋臺填料壓實度不足導致橋臺不均勻沉降， 且澆筑大體積混凝土時沒有控制好水化熱的影響， 引起橋臺側墻出現(xiàn)斜向裂縫；
（3）由于支座偏壓或脫空， 鉸縫受剪破壞及橋面鋪裝的防水性能差， 部分梁板出現(xiàn)滲水結晶現(xiàn)象；
?。?）由于施工時模板位置或鋼筋放樣不到位， 后期混凝土的碳化、 剝落， 導致保護層厚度變薄或鋼筋外露， 另外， 鉸縫處漏水對梁板的腐蝕作用造成板體混凝土保護層厚度不足， 普遍小于20mm；
?。?）由于鉸縫破壞， 梁板處于單板受力狀態(tài) ，承載能力不足， 板底裂縫明顯， 部分結構鋼筋外露；
混凝土橋的技術狀況的評定
在橋梁維修加固之前，應詳細評估其結構現(xiàn)有強度是否能夠承受實際荷載，以判定橋梁承載能力的安全性。而在耐久性方面，應綜合考慮結構損傷、材質劣化、施工缺陷等狀況與周圍環(huán)境條件，合理判斷結構的使用壽命。下表是我國對現(xiàn)役橋梁技術狀況的評定標準：
混凝土橋梁補強加固方法
3.1加大截面加固法。增大截面加固法是在原結構基礎上再澆筑一定厚度的鋼筋混凝土，這是對鋼筋混凝土橋加固的一種常用的改造技術。增大混凝土截面一般采用兩種方式，一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法施工工藝簡單、適應性強，并具有成熟的設汁和施工經(jīng)驗，適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高，承載能力也能取得較好的效果。該法也有明顯的缺點，比如混凝土構件的體積增大、自重增加、施工周期加長、施工空間大等。
3.2粘貼鋼板加固法。以樹脂粘接鋼板與混凝土的結構加固法，被用于建筑、工廠、橋梁等土木工程中。該法施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結構外觀和原有凈空無顯著影響，但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平。適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構件的加固。
3.3粘貼碳纖維增強塑料加固法。粘貼碳纖維加固技術采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結構受拉表面時碳纖維與原結構形成新的受力整體，碳纖維與鋼筋共同承受荷載，降低了鋼筋應力，從而使結構達到了加固和補強效果。粘貼碳纖維加固技術的主要特點是:幾乎不增加結構自重和截面尺寸，不改變凈空高度，施工方便，對原結構幾乎不會造成新的損傷，具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能，根據(jù)受力分析可進行多層粘貼進行補強，其方向性也可以靈活掌握。此外碳纖維質地柔軟，加固后可用混凝土砂漿涂敷，或根據(jù)要求涂裝各種顏料，修復補強不留痕跡?？稍诓桓淖兘Y構外型的前提下補強各種混凝土結構物，包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風、控制裂縫和撓度的擴展，增加結構的延性。
3.4體外預應力加固法。體外預應力加固法是指對布置于承載結構主體之外的鋼束張拉而產(chǎn)生預應力的后張法。體外預應力體系由體外預應力孔管、漿體、錨固體系和轉向塊等部件組成。體外預應力技術能大大縮短施工工期。但加固后對原結構外觀有一定影響，且不宜用于混凝土收縮徐變大的結構。
3.5噴凝土加固法。噴凝土加固法是在原有結構上噴涂一層高品質的混凝土，以恢復對鋼筋的保護，提高已剝離或變質的混凝土強度，提供美觀表面的功能，是目前常用的維修加固方法。
3.6置換混凝土加固法。該法的優(yōu)點與加大截面法相近，且加固后不影響建筑物的凈空，但同樣存在施工的濕作業(yè)時間長的缺點。適用于受壓區(qū)混凝土強度偏低或有嚴重缺陷的梁、柱等混凝土承重構件的加固。
3.7有粘結外包型鋼加固法。該法也稱濕式外包鋼加固法，特點是受力可靠、施工簡便、現(xiàn)場工作量較小。適用于使用上不允許顯著增大原構件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承載能力的混凝土結構加固。
3.8錨栓錨固法。該法適用于混凝土強度等級為C20~C60的混凝土承重結構的改造、加固，不適用于已嚴重風化的上述結構及輕質結構。
3.9增加支承加固法。該法簡單可靠，但易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間。適用于具體條件許可的混凝土結構加固。
結語
對于現(xiàn)役出現(xiàn)病害的城市橋梁，如能采取有效的加固維修措施，恢復和提高它們的承載能力，消除安全隱患，使其能夠繼續(xù)服役，將會帶來巨大的社會和經(jīng)濟效益。因此，我們應高度重視城市橋梁的管養(yǎng)工作，加大資金投入，使其保持良好的工作狀態(tài)。橋梁安全評估和加固補強必將成為橋梁工程中的一門新興學科，推動橋梁工程發(fā)展。
