桥梁加固维修技术的应用
2015-06-15
一、桥梁加固维修技术概述
桥梁是公路交通的咽喉,其使用功能的好坏直接影响整条线路的畅通,既有公路中由于受到当时局限的设计、材料、施工加固等各方面的影响，严重制约了公路运输事业的发展,加上不能适应现在交通量飞速增长，使得旧桥检测和旧桥加固技术显得非常迫切。随着我国国民经济的日益发展，交通运输量的迅速增长，我国危桥较多。若将其拆除重建，不仅要耗费大量资金，而且工期也较长；若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造，桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性,为国家带来巨大的经济和社会效益。因此,加固设计必须本着“牢固可靠、简便耐用、经济适用”的基本原则。桥梁加固的原因：1、 随着经济的发展、交通量增大，载重等级发生变化。2、 早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低，其中最典型的就是双曲拱。3、 桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等。4、 近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差，也存在着加固的问题。桥梁加固的难度大。 已通车的桥梁，有现实的交通需要，因为要在不中断交通的情况下进行加固，所以加固时有交通干扰。结构形式上的限制：加固的原则一般必须利用原有结构进行，只能在原有结构上做文章，所以受到局限。 新老结构的结合是一个难题：这里包含新老结构体系的变化和过渡，还包括新老桥体的结合面。 风险大：因为凡是要加固的桥梁，多半是危桥，结构已处在不利状态，有的还岌岌可危。对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录，结构内部情况不详；现有的受力情况不一样，很难确定其结构极限，这给旧桥的加固带来了风险。对加固的技术要求高： 通常业主单位更愿意废弃旧桥另修新桥，除非必要时才利用旧桥而采用加固措施。由于旧桥加固方案的设计，工作量大，收费低，所以一般大的设计单位不愿意承担这样的设计任务。 加固设计需要良好的桥梁理论水平和力学基础知识。确定加固方案时要能正确分析和判断旧桥的安危程度，即其结构状态和内力大小程度。这就需要一定的力学试验以作结构分析的支撑。加固方案实施中存在复杂性。
二、桥梁加固维修的方法
加固维修，简单来说，就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。加固维修施工方法：1 主拱的加固。从主拱脚起向拱顶方向2.5m范围内均进行加固，变矩形截面为T型截面，以提高主拱的承载能力，增大其刚度和整体性，为了增强新老混凝土的连接，除采用钻孔锚筋，凿掉老混凝土，涂刷掺有丙苯乳液的水泥浆等措施外，新浇上混凝土还采用微膨胀混凝土，尽量减少新老浇混凝土的收缩差，使新老浇混凝土连成整体。混凝土的灌注应从拱脚到拱顶方向对称进行，逐孔施工。为了节省支架，浇筑混凝土的支架支承在主拱脚上。为了减轻模板的自重，施工模板及支架一律采用木质结构。2 桥面板的施工。现浇桥面板应以对称均衡为原则进行，为了延长桥梁的使用寿命，桥面板不设纵缝。拱顶部分的施工支架均以实腹段为支撑，模板支撑在实腹段上，其余部分的施工支架均以弦杆为支撑。3 新老混凝土结合面的施工 ①用硬毛刷或钢刷清洗老混凝土的表面，将混凝土表面的泥土、粉尘、油污及碎渣清洗干净。②用小铁锤将混凝土表面凿毛，凿成间距3cm、深5mm的密布小坑。③用清水冲洗，用钢刷刷洗小坑，将混凝碎渣全部清除干净。④在老混凝土表面上涂刷一层水泥浆，其厚度为1~2mm。为了增强新老混凝土的粘结力，在配制水泥净浆时，要求加入浆液体积10%的丙苯乳液。⑤在涂刷的水泥浆液尚未凝固时，立即浇注微膨胀混凝土，要求振捣密实，各部尺寸满足设计要求。.4 混凝土缺陷及钢筋锈蚀的处理。对有缺陷的混凝土（如蜂窝、麻面、空洞、表面风化、剥落等），必须人工敲打、凿毛、用钢刷来回刷擦，清除不稳定的混凝土部分。为使混凝土表面洁净，必须用水清洗。对锈蚀钢筋，应先凿除掉周围损坏的混凝土，露出的钢筋，用细的钢刷将锈蚀部分清除干净，再外涂阻锈剂，然后再根据情况用高标号混凝土或水泥砂浆填补。为增强新老混凝土的连接，在浇注混凝土之前，应在原混凝土表面刷上一层水泥净浆，以利新老混凝土结合牢固。
三、桥梁加固维修技术的应用
本溪境内头道河大桥建于20世纪80年代，全长 145.8 m 上部结构为3×30m钢筋混凝土刚架拱，桥面全宽18.7m（净-9m主车道+2×0.2m分隔带+2×3m非机动车道+2×1.5m人行道+2×0.15m栏杆），该桥原设计荷载为汽-20，挂-100。上部构造由6个钢筋混凝土拱片组成，拱片采用现浇法施工，由横系梁将6个拱肋组成整体。桥面系为预制的肋板上现浇桥面铺装层，在拱片外侧为预制的悬臂板。下部结构两个桥墩采用钢筋混凝土人工挖孔桩，桩基直径1.4m，采用高桩承台。两个桥台采用重力式桥台，未发现墩台沉降和变位问题。 桥梁主要病害 ①桥面出现多处纵横方向裂缝，特别是沿桩号前进方向由于重车较多，导致裂缝更多，有的肋腋板在运营过程中已经损坏后更换。②车辆行驶过桥时振动较大，尤其是各跨中振动较为明显。③0＃侧桥台上部沿下游方向有局部开裂现象。④各跨主拱腿拱脚上缘出现多处横向裂缝。对桥梁病害原因分析：桥梁本身结构缺陷和承载力不足。刚架拱桥是一种集零散为整的结构，结构尺寸偏小和配筋不足，整体性能差和刚度较低是主要原因。②重载车辆的过度行驶加速了结构的破坏。以上两点是本桥出现严重病害的最主要原因。 加固维修方案： 本桥主要采用加强主拱腿及上部构造的整体性，提高桥梁强度和刚度，用环氧结构胶封闭桥梁裂缝，修补桥梁缺陷等办法进行加固。具体加固措施有：在主拱腿拱脚2.5 m范围内上缘顶面新增钢筋混凝土现浇板，将矩形截面改造为T型截面，改善拱腿受力和加强6片拱腿横向连接。②更换桥面，增强桥面的整体性。由于肋腋板整体性差，与拱片不能形成组合截面，降低了刚架拱桥的强度和刚度。本桥拆除全部桥面铺装及肋腋板，重新现浇钢筋混凝土桥面板，并采取有效措施，使新老混凝土结合牢固，增强刚架拱桥的整体性，提高桥梁的刚度和承载能力。③用环氧结构胶封闭桥梁裂缝。④修复加固桥台及桥梁中的混凝土缺陷、钢筋锈蚀等病害。⑤更换全桥伸缩缝，增设变形缝（缩缝）。⑥完善泄水系统。⑦为保证行车安全、桥面上、下游设置钢筋混凝土护栏。我国交通运输量迅速增长，道路上行驶的车辆密度以及车辆轴重不断加大，势必造成公路桥梁日益不堪重负，桥梁加固维修问题已经成为我们普遍关注的问题。随着科学技术的发展，加固维修桥梁的方法有很多，各有所长，应用时要因地制宜，结合所处地区的实际情况定出比较好的方案，确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全。
