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桥梁修复加固的技术讲解

2021-03-08 09:31:42

  近年来,随着灵活性的快速增长和荷载的不断增加,许多以前修建的桥梁受到设计、材料和施工的影响和限制,使得许多旧桥逐渐转化为危桥,严重影响行车安全,因此对危桥进行修复和加固势在必行。本文分析了桥梁维修加固工程的特点、一般程序和常用加固技术。


  桥梁修复加固技术的研究正逐步向新材料、新工艺发展,但桥梁加固技术的研究没有统一的标准可循,需要工程技术人员在实践中不断总结,以形成标准化的桥梁修复加固技术。


  一、桥梁维修加固工程的特点


  (1)桥梁维修加固工程往往受到原有结构和构件空间的限制,施工场地空间狭小,大型预制构件难以进入场地发挥作用;


  (2)桥梁维修加固工程为了在不中断交通或少中断交通的条件下施工,要求施工工艺简单快速,工期短,经常分阶段进行;


  (3)桥梁修复加固过程中清理工作量大,流程繁琐,会有很多不安全因素;


  (4)桥梁维修加固施工过程中,往往不利于原有及相邻的结构和构件,因此在工程实施过程中应尽量不破坏原有结构;


  (5)桥梁加固和加固时,应充分考虑新旧结构的强度、刚度和使用寿命之间的平衡以及新旧结构之间的协调。

桥梁修复加固的技术讲解

  (6)当结构因冻融、腐蚀、地基不均匀沉降等而损坏时。有必要综合考虑有效措施,减少、抵抗或消除一切不利因素,从而避免被加固结构的持续破坏。在桥梁上下部结构同时存在病害的情况下,需要先对下部结构的病害进行处理,再对上部结构进行加固;


  (7)对于可能存在开裂、倾斜或倒塌等不安全因素的结构,在加固施工前应采取临时措施,防止安全事故的发生;


  (8)桥梁加固工程的经济效益高于新建桥梁,其造价仅占新建桥梁的20 ~ 30%左右。


  二、桥梁维修加固的一般程序


  一般桥梁维修加固工程应遵循以下工作程序:


  结构可靠性鉴定——维修加固方案确定——加固设计——施工组织设计——维修加固施工——组织验收。


  结构可靠性鉴定主要是对患病结构的状况进行诊断。修复加固方案受主客观因素影响。


  加固设计主要参照现行规范及相关标准深化加固方案。修复加固施工是根据加固设计对加固结构进行加固的施工过程。许多大型结构在施工前需要编制施工组织设计。


  桥梁维修加固工程作为一项复杂的系统工程,需要综合考虑整个施工过程,选择综合措施,充分挖掘桥梁的内在潜力。然而,在桥梁加固过程中,如果出现病害诊断失误、加固方案和设计不良,或者施工组织不完善,都会造成难以想象的严重后果。


  三、常用桥梁维修加固技术


  除了表面损伤、裂缝、钢筋锈蚀等缺陷外,桥梁结构还会因结构布置不当、设计标准低、施工质量差、外部因素等原因而受损。由于桥梁病害的复杂性和多样性,需要仔细比较加固技术和方案。桥梁的技术改造分为两个步骤:加固前或加固过程中修补裂缝和加固桥梁结构。因此,本章将桥梁加固技术分为两大类:裂缝修补技术和str


  (2)灌浆法,将树脂或水泥材料注入裂缝,以提高其耐久性和防水性。


  (3)填充法适用于宽度在0.5 mm以上的宽裂缝的修补,详细方法是沿着裂缝切一条深槽,然后在槽内填充各种粘结材料。在加固钢筋混凝土结构时,这种方法取决于钢筋是否被腐蚀。


  (4)粘钢封板法,钢筋混凝土构件主拉应力出现裂缝时,先对裂缝进行处理,然后在裂缝处粘钢,再用膨胀螺栓对钢板加压。粘接方向应垂直于裂纹方向。


  (5)修补混凝土中碱骨料引起的裂缝时,裂缝一般具有延伸性,特别是当钢筋用量较少且对膨胀几乎没有限制时,裂缝宽度明显变大。这种裂缝可以通过注射环氧树脂或涂防水材料来处理,以防止水从外面进入,进而达到控制碱骨料反应的目的。


  (二)梁式桥结构修复与加固技术


  梁式桥上部修复与加固视桥梁的实际情况,承载能力的减弱程度以及今后的使用要求,可以选用不同的方式。一般,主要采取加大原结构构件截面,来提高结构的强度和刚度;用新的结构代替旧的抗力不足的结构;修改原结构的受力体系,减小控制截面弯矩的峰值;给原结构施加预应力,修改原结构的受力方式,来达到提高桥梁刚度和强度的目的。


  梁式桥上部结构修复与加固技术主要有:


  (1)加大截面加固法,选用加大混凝土构件的截面面积,以提高其承载能力和满足正常使用要求的一种加固方法。根据荷载大小和净空条件不同可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。


  (2)改变结构体系加固法,该法通过改变桥梁结构体系以控制截面弯矩峰值提高承载能力的一种加固方法。改变结构体系加固法主要有两种,即增设支点法和简支梁变连续梁加固法。


  (3)外部预应力加固法,预应力加固是指运用预应力原理,在增设的构件或原有构件施加一定初始应力的一种加固方法。此法适用于要求提高承载能力、刚度和抗裂性能的钢筋混凝土或预应力混凝土梁板。


  (4)外部粘贴加固法,采用型钢、钢板、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部以提高结构承载能力的一种方法。


  (5)增设纵梁加固法,在桥梁墩台基础稳定,并承载能力满足的情况下,可采用增设刚度大且承载能力高的新纵梁,使新旧梁连接起来共同受力。营运中车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,这样原梁中所受荷载,加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高当增设的纵粱位于主梁的一侧或两侧。此法适用于梁体结构基础完好,并且承载能力不能满足的情况。


  (三)碳纤维修复与加固桥梁技术


  目前,碳纤维加固法以其强度高、重量轻、耐腐蚀、施工简便等优良特性受到土木工程界关注,目前在桥梁修复与加固中应用广泛。碳纤维加固法将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸为复合增强片材,使用环氧树脂粘结剂沿垂直裂缝方向或受拉方向粘贴于需补强的结构,造就成新的复合体,增强贴片与原有钢筋混凝土共同受力,提高结构抗剪或抗拉能力,增强刚度、强度、抗裂性和结构的延展性。


  碳纤维布加固技术与传统的旧桥加固的方法优点较多,主要有高强高效、施工便捷、良好的耐久性和耐腐蚀性、适用面广、施工质量易于保证、厚度薄。


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