【橋梁養(yǎng)護(hù)】橋梁加固的施工工藝及其特點
市政工程橋梁較之于其他工程項目來說,具有重大的社會性、服務(wù)性和交通影響性等功能。本文對于幾種橋梁加固的施工工藝及其特點進(jìn)行分析探討,對于我國市政工程橋梁建設(shè)具有一定幫助。
一、加強薄弱構(gòu)件加固方法
在橋梁上,對于有嚴(yán)重缺陷的部位,或者因要通行重型車輛而不能滿足承載要求的部位,如梁的跨中部位、支座部位、承受負(fù)彎矩的部位等等,以及其他變截面處等,采取加強措施,進(jìn)行補強。在橋梁結(jié)構(gòu)中,特別需要注意的是:橋梁的薄弱處一般在受拉區(qū)域,受壓區(qū)域則比較少。所以,對于薄弱處補強方法,往往采用增大截面面積、粘貼加固,增設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋等等。
目前,國內(nèi)有相當(dāng)一部分橋梁由于在修建年代時,荷載等級僅適應(yīng)當(dāng)年的要求,因此在當(dāng)前的使用中表現(xiàn)出承載力不足的缺陷。如果病害不斷產(chǎn)生和發(fā)展,就會成為危橋。對于這部分橋,可以采用增大構(gòu)件截面的方法,特別是在截面突變處或截面薄弱處。增大構(gòu)件截面的途徑有:增加受力鋼筋的面積、加大梁的截面以及噴錨等方法。例如揚州市誦河澗橋在檢測中發(fā)現(xiàn)跨中部位有少許裂縫,采用加固方式為在梁底板加焊Φ=22mm鋼筋,荷載試驗證明加固后完全滿足規(guī)范要求,全部費用加在一起約9500元,經(jīng)濟(jì)節(jié)約且效果好。
但是對于交通流量較大的橋梁而言,增大構(gòu)件界面的施工措施可能會導(dǎo)致將作業(yè)面設(shè)置在交通要道上,影響了橋梁的通行能力。更有甚者可能會因為要加焊鋼筋或噴涂混凝土等施工要求而導(dǎo)致整座橋梁結(jié)構(gòu)陷入封閉狀態(tài)。
粘貼加固方法以其施工方便、影響范圍小等優(yōu)點已廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中。鋼板粘貼法是采用環(huán)氧樹脂系列粘結(jié)劑,將鋼板粘貼在結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)域或薄弱部位,使之與結(jié)構(gòu)物形成整體,提高其剛度,限制裂縫開展,以達(dá)到補強的效果。隨著加固技術(shù)的改進(jìn),粘貼加固法的材料也有了很大的改進(jìn)。近幾年來,玻璃纖維(CFRP)、碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFRP)。纖維復(fù)合材料的力學(xué)特點是其應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性,不存在屈服點或塑性區(qū)。由于碳纖維材料具有高強、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)異物理性能,以及現(xiàn)場施工便捷,成為舊橋加固的理想材料。近年來,省市利用碳纖維粘貼加固法對市政工程的人行天橋、通車橋等進(jìn)行了大量的加固,施工效果良好體外預(yù)應(yīng)力加固法也是當(dāng)前較為普遍的一種的加固措施。預(yù)應(yīng)力加固是指運用預(yù)應(yīng)力原理,在增設(shè)構(gòu)件或原有構(gòu)件中,施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對受拉區(qū)域以預(yù)加應(yīng)力的加固方法,可以抵消部分自重應(yīng)力,起到卸載作用,從而提高梁的承載能力。
體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)對于施工的要求比較高,前期計算也需要進(jìn)行系統(tǒng)的分析,工作量比較大。體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)對于橋梁下凈空高度有較大的影響,且加固外形需要做精心的設(shè)計,特別是針對市政工程時,外觀要求更為重要。
二、增加輔助構(gòu)件加固方法
在地基安全性能好,并具有足夠承載能力的情況下,可采用增設(shè)承載能力高和剛度大的新縱梁,這些新梁與舊梁相連接,共同受力。新結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力將重新分布,使原有結(jié)構(gòu)梁中所受荷載減小,由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高,新增設(shè)的縱梁還兼有加寬作用。
相對于其他幾種加固技術(shù)而言,增加輔助構(gòu)件加固方法工程量較大,一般采用拓寬改建的技術(shù)路線,施工費用也較高,但是加固后的橋梁不僅在安全性能上能有很大的改善,還可以增加交通流量。
三、改變結(jié)構(gòu)體系加固方法
改變結(jié)構(gòu)體系加固,實際就是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系以減少梁內(nèi)應(yīng)力,例如:在簡支梁下增設(shè)支架或橋墩;或把簡支梁與簡支梁加以連接,從而由簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁;或者,在梁下增設(shè)鋼桁架等的加勁梁等,以提高橋梁的承載能力,減小梁的跨中撓度。
在梁下增設(shè)支架使簡支梁變?yōu)檫B續(xù)梁的加固方法中,需要注意梁的內(nèi)力重分布,支撐與梁連接處為負(fù)彎矩處,需要對構(gòu)件進(jìn)行強度分析,必要時也可結(jié)合加固薄弱構(gòu)件的方法,采用粘貼鋼板、碳纖維等措施進(jìn)行。
四、減輕恒載加固方法
減輕橋梁上部結(jié)構(gòu)的恒載,改善原橋梁的受力狀念,提高橋梁的承載能力,特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制,不能滿足加固上部結(jié)構(gòu)和提高活載承載力時,通過減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力,乃是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。
此種加固方法對于施工技術(shù)要求較低,且不需要進(jìn)行復(fù)雜的驗算,效果顯著。但減輕恒載的方法從一定程度上來說,會影響原有結(jié)構(gòu)的交通功能。此方法的施工面一般位于橋面,施工時會時得橋梁結(jié)構(gòu)通行能力減低。