混凝土梁橋的維修與加固方法
2011-10-17 來源：中國百科網(wǎng)
1、概況
橋梁始建于1968年，荷載等級為汽－13、拖－60，橋?qū)拑?＋2×0.75米人行道。上部結(jié)構(gòu)為T型梁，橡膠板伸縮縫，兩側(cè)為欄桿式護欄；下部結(jié)構(gòu)為雙柱墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；單孔跨徑22.2米，共31孔，全長688.2米。該段路目前的平均日交通量為2534輛。
由于該橋修建年代久遠，原設(shè)計和竣工資料已無從查找，為對該橋的承載能力和使用性能有一個科學(xué)的分析，先對該橋進行了動、靜載檢測，并請有關(guān)專家對該橋的現(xiàn)狀及改造方案進行了論證，結(jié)論如下：
（1）該橋能夠滿足汽－13、拖－60的荷載要求，但不能滿足目前使用荷載汽－20、掛－100荷載等級的要求；
（2）橋梁梁板目前產(chǎn)生的裂縫較多，有的裂縫超出了技術(shù)規(guī)范的要求；
（3）目前梁板尚無其它較大病害，且撓度變形較為正常，建議繼續(xù)利用老橋板，而采取相應(yīng)的加固措施，使該橋提高到汽－20、掛－100的荷載等級。
2、可選維修加固方法及其適用性
經(jīng)過專家的論證，該大橋的維修加固方法最終確定為上部T梁可采用壓力灌漿法和鑿槽嵌補、截面增強、鋼板或炭纖維粘貼加固等方法進行加固；墩臺下部鋼筋混凝土套箍或護套加固法進行加固。
2.1 壓力灌漿和鑿槽嵌補法
各類混凝土梁橋的裂縫修補，對于縫寬小于0.3mm的裂縫或表面裂縫可采用表面封閉；對于0.3mm～0.5mm的裂縫可采用化學(xué)灌漿封閉；對于大于0.5mm的裂縫則需采用鑿槽嵌補法修復(fù)。裂縫較大時采用手壓泵注漿；裂縫較細或灌漿量小時采用注射器注漿；封閉應(yīng)嚴(yán)格；作業(yè)要防火、防毒；鑿槽嵌補時應(yīng)將槽內(nèi)清除干凈，用水泥砂漿填補時槽內(nèi)應(yīng)濕潤，用環(huán)氧砂漿時槽內(nèi)應(yīng)干燥。
2.2 截面增強法
當(dāng)梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時，通常采用增大構(gòu)件截面、增加配筋、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，增加配筋，提高梁的有效高度和抗彎強度，從而提高梁的承載能力。該法廣泛應(yīng)用于梁橋。
2.3 貼加固法
當(dāng)交通量增加，主梁出現(xiàn)承載能力不足，或縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況時，梁板橋的主梁會出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。采用粘結(jié)劑及錨栓，將鋼板或炭纖維條粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板或炭纖維條代替增設(shè)的補強鋼筋，達到提高梁的承載能力的目的。
2.4 筋混凝土套箍或護套加固法
當(dāng)橋梁墩臺由于埋置深度不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因，導(dǎo)致墩臺開裂破損時，有時會出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。當(dāng)墩臺損壞嚴(yán)重，如有嚴(yán)重裂縫及大面積表面破損、風(fēng)化和剝落時，則可采用圍繞整個墩臺設(shè)置鋼筋混凝土護套的方法進行加固。
3、加固方法的選用
經(jīng)專家研究在造價和施工難度上進行比較后，決定：
3.1 上部T梁
由于粘貼加固法中的鋼板粘貼加固法和炭纖維粘貼加固法施工難度較大、造價較高且其加固方法并不能提高T梁的剛度從而在根本上解決T梁擾度過大的問題。
截面增強法雖然施工難度較高但造價較低，且可以提高橋梁的設(shè)計荷載，可以提高T梁的剛度在根本上解決T梁擾度過大的問題，故在橋梁維修加固設(shè)計中采用該方法。
T梁的裂縫采用壓力灌漿和鑿槽嵌補法進行封閉。
3.2 下部墩臺
由于原有橋臺為U型橋臺，在運營過程當(dāng)中未出現(xiàn)大的病害故在此次設(shè)計未予維修加固。橋墩采用鋼筋混凝土套箍或護套加固法和增加承臺法進行加固。
4、橋梁維修加固設(shè)計
4.1 上部T梁的加固設(shè)計
設(shè)置下馬蹄，并根據(jù)計算配置4Φ25+2Φ20鋼筋，馬蹄尺寸為33×28cm，梁高由原135cm增高至153cm。經(jīng)過計算橋梁的抗力強度及剛度已經(jīng)滿足汽-20，掛-100設(shè)計的荷載標(biāo)準(zhǔn)。具體數(shù)值如下：
其荷載效應(yīng)的控制值為Mj=3113.1KN.m，拉力效應(yīng)的理論計算值為Mj=4221.5KN.m。剪力荷載效應(yīng)的控制值為Qj=556.2KN，控制截面的鋼筋所需面積為Aw=16.9cm2，控制截面的鋼筋實有面積為Aw‘=32.6cm2。附加恒載及活載對截面產(chǎn)生的上緣混凝土應(yīng)力為8.5kPa，下緣鋼筋應(yīng)力為151MPa，均小于容許應(yīng)力。附加恒載及活載產(chǎn)生的跨中撓為5.85mm和25.2mm，均小于容許值。
4.2 更換支座
原橋支座為鋼板支座和活動擺柱支座，改造后全部改為板式橡膠支座。為此將原橋活動擺柱支座拆除，設(shè)預(yù)制墊塊調(diào)整其標(biāo)高。由于原橋鋼板支座與主梁和蓋梁都由預(yù)埋筋焊牢，無法清除。故采用槽型鋼板扣住鋼板支座，一方面免除剔掉鋼板支座的麻煩和對主梁和蓋梁的傷害，也為設(shè)置橡膠板支座增加了承壓面積。
4.3 橋臺的改造
因為上部T梁增設(shè)了下馬蹄，故T梁高度增加了18cm，且隨著支座的更換原橋臺背墻高度已不能滿足設(shè)計需求，故需將原橋臺背墻進行加高。
橋墩基礎(chǔ)加固對1～18＃，23～30＃墩進行，19～22＃墩為群樁承臺基礎(chǔ)，有較高強度儲備，0＃及31＃為橋臺基礎(chǔ)不允加固。加固采用在雙柱間設(shè)置承臺，形成樁基與擴大基礎(chǔ)聯(lián)合作用，承臺所設(shè)位置在樁柱結(jié)合面以下2m，按此承臺加固時，增加基礎(chǔ)承壓面積10.3m，以該橋位處地質(zhì)狀況為松散砂礫，其地基強度為（200-300kPa），故可提高地基承載能力206T～309T而承臺本身自重只為25.8T.1～30號橋墩墩柱均采用鋼筋混凝土套箍法進行加固。
5、加固效果與經(jīng)濟效益分析
該橋的維修加固僅用了5個月時間，工程投資510.8萬元，平均每延米造價7421.8元，達到了節(jié)省投資、縮短工期、提高橋梁通行能力的目的。以該橋和相關(guān)資料考核比在原舊橋旁新建一座相同長度和寬度的橋梁，可節(jié)約投資67％，工期縮短60%.該橋經(jīng)過幾年的通車運營，未發(fā)現(xiàn)異常跡象，行車舒暢，使用效果良好，經(jīng)濟效益和社會效益巨大。
6、結(jié)束語
盡管建設(shè)橋梁時，充分考慮了當(dāng)時當(dāng)?shù)剡h景經(jīng)濟發(fā)展和社會諸多方面的要求，采取了時代最先進技術(shù)和材料，但仍然難以擺脫歷史的局限性。早期建設(shè)的橋梁，標(biāo)準(zhǔn)低，承載力不足，成為公路交通的“瓶頸”，結(jié)合橋梁實際，采用合適的維修與加固技術(shù)，可使舊、危橋滿足使用要求繼續(xù)服務(wù)，讓有限的投資發(fā)揮更大的效益。
