淺談橋梁的維修與加固技術
2013-01-08 來源：知網(wǎng)空間
隨著我國國民經(jīng)濟的日益發(fā)展，交通運輸量的迅速增長，危橋總長逐漸增多。若將其拆除重建，不僅要耗費大量資金，而且工期也較長；若有計劃、有步驟的對現(xiàn)有舊橋進行加固改造，橋梁加固后，可以延長橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求，還可以緩和橋梁投資的集中性，為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟和社會效益。
發(fā)生重大病害和不能滿足運輸要求的橋涵，應對其設備徹底進行整治加固、改善、更新，以恢復原有橋梁建筑物的整體使用效能和延長使用年限，并提高原有橋梁建筑物的荷載等級和通過能力。橋梁維修與加固的主要內(nèi)容在于：對服役橋上部構(gòu)件維修加固，對服役橋下部構(gòu)件維修加固，拓寬橋梁的行車道或人行道，升高橋梁上部構(gòu)造的高度，更換橋梁行車道路面或引橋路面的結(jié)構(gòu)，部分或全部更換橋梁損壞或破壞服役了的結(jié)構(gòu)物。橋梁的維修與加固工作，須充分利用原有部分，凡能加固的，則不宜改建，凡能部分改建的，則不應全部改建。對服役橋進行維修加固，常有如下步驟：檢查橋梁現(xiàn)狀和損壞情況；調(diào)查橋梁歷史技術資料和現(xiàn)有交通狀況；提出維修加固或改建方案，隨時進行分析比較；確定方案并付諸實施，即進行維修加固或改建施工。
一、橋梁維修與加固的具體原因和基本要求
1、橋梁維修與加固的具體原因
?。?）舊橋梁原有的設計標準低的問題 隨著橋梁設計規(guī)范的不斷發(fā)展公路橋梁的設計荷載已由汽車6 級、汽車8 級、汽車13 級發(fā)展到汽車15 級、汽車20 級及汽車超級,并且仍有繼續(xù)增大的趨勢。據(jù)調(diào)查分析,全國的國道、省道和縣級公路的永久性大、中型橋梁中,設計荷載達到汽20 級、掛100級標準的僅占大、中型橋梁總數(shù)的6.53%,汽10 級、履帶50 級及以下荷載標準的橋梁占9.17%,其余84.3% 的橋梁基本上是汽13級和汽1 5 級荷載標準。
?。?）設計缺陷 由于設計及施工的缺陷以及各種不利作用（ 如碳化、氯離子侵入、酸侵蝕、堿集料反應、凍融鹽害等） 使得橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土及鋼筋腐蝕嚴重。
（3）使用時間長 由于橋梁的使用年限長, 接近其使用壽命。我國在20 世紀60～70 年代修建的橋梁,大部分仍在服役,由于年久失修、失養(yǎng),已不適應交通量日益增長的需要。
（4）外界不利荷載的影響 這使得橋梁結(jié)構(gòu)安全性下降。在我國,造成此種情況的最大原因是在公路上行駛的貨車大多數(shù)超載、超限行駛,致使20% 以上的橋梁出現(xiàn)安全隱患。
2、橋梁維修與加固的基本要求 雖然橋梁加固的方法比較多，如何進行選擇，要充分考慮于具體的工程, 應依照以下的原則:
（1）采用加固方案之前, 須先考慮耗費少、功效快、不中斷交通、技術上可行、有較好耐久性等方面的要求。
（2）補強加固是通過加大或修復橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力的措施。因此橋梁加固工作一般以不更改原結(jié)構(gòu)形式為原則,在兼顧經(jīng)濟性的前提下,只有在較復雜的情況下, 才可考慮更改結(jié)構(gòu)形式。如果采用補強加固的方式仍不能達到交通運輸要求,則必須考慮進行重建橋梁的部分或全部。
?。?）選擇橋梁加固方式時, 必須考慮舊橋現(xiàn)狀、承載能力減弱的程度以及日后交通量,最好參考已經(jīng)成功完成補強加固的橋梁的施工。
（4）采用擴大或增加橋梁構(gòu)件斷面的方法進行加固前,應考慮增加部分與原有部件的結(jié)合效果。
二、橋梁的維修與加固技術
1 橋梁的上部承重結(jié)構(gòu)維修加固的方法
?。?）粘鋼加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其他薄弱部位,使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體,以提高構(gòu)件的抗彎、抗剪能力,提高原結(jié)構(gòu)的剛度,限制裂縫的開展,改善鋼筋與混凝土的應力狀態(tài)。當粘貼鋼板擬提高梁的抗彎強度時,鋼板粘貼在梁的底面。此時將鋼板和混凝土作為整體考慮,對鋼板與混凝土的局部剪切強度進行控制設計;當擬提高梁的抗剪強度時,鋼板可粘貼在構(gòu)件側(cè)面,并與原構(gòu)件內(nèi)抗剪鋼筋方向一致。粘貼鋼板補強加固的合理設計應控制在鋼板發(fā)生屈服之前,以保證混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。
?。?）橋面補強層加固法。橋面補強層加固法是通過在梁頂（橋面）上加鋪一層鋼筋混凝土層,使其與原有主梁形成整體,從而達到增大主梁有效高度和抗壓截面,增加橋面整體剛度,提高橋梁承載能力的一種常用且有效的方法。為了減小補強層增加的恒載,常將原有橋面鋪裝層鑿除,而且能使新老結(jié)合良好,共同受力。
?。?）增大梁截面積加固法。鋼筋混凝土簡支梁橋上部結(jié)構(gòu)往往由于原結(jié)構(gòu)或由于施工質(zhì)量不佳等原因?qū)е略陂L期運營過程中出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象從而使結(jié)構(gòu)的承載能力降低,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。這種方法是增大梁底面或側(cè)面的尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗彎強度,從而提高橋梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。
?。?）錨噴混凝土加固法。該法是借助高速噴射機械,將新混凝土混合材料連續(xù)地噴射到已錨鋼筋網(wǎng)的受噴面上,凝結(jié)硬化而形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面,增加補強鋼筋,加強結(jié)構(gòu)的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。這種錨噴加固法主要用于拱式橋梁,施工工藝簡單而且加固效果好。
2、橋梁的下部結(jié)構(gòu)維修加固的方法
（1）擴大基礎加固法。由于橋梁的基礎承擔著橋梁的全部自重及橋面上的可變作用,因而橋梁基礎的加固成為橋梁加固工程中的重點。對于原基礎為擴大基礎的橋梁,如果因基礎的病害導致基礎承載力不足、基礎產(chǎn)生沉降或不均勻沉降、基礎產(chǎn)生滑移和傾斜、基礎局部掏空或損壞的情況下,可采用擴大橋梁基礎底面積的加固方法進行加固,該方法因受力明確、施工簡單、造價低廉而在實際加固工程中廣泛采用。
?。?）增補樁基加固法。在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預制樁,并擴大原承臺,以此提高基礎承載力、增加基礎穩(wěn)定性,這種方法的優(yōu)點在于不需要抽水筑壩等水下施工作業(yè)。
?。?）橋墩套箍加固法。對于樁柱式橋梁,當橋墩由于基礎沖刷嚴重、埋置深度不夠,施工質(zhì)量控制不嚴等因素導致墩臺露筋及破損時,一般可對受損的墩臺采用鋼筋混凝土套箍進行補強加固。套箍可以沿墩臺身或樁身外側(cè)布設,做成圈梁形式。
3、橋梁附屬構(gòu)筑物維修的方法
（1）橋面鋪裝的維修。橋面鋪裝指的是為保護橋面板和分布車輪的集中荷載,用瀝青混凝土、水泥混凝土、高分子聚合物等材料鋪筑在橋面板上的保護層。其作用是保護橋面板防止車輪或履帶直接磨耗面,保護主梁免受雨水侵蝕,并借以分散車輪的集中荷載。橋面鋪裝的病害主要為原鋪裝層過薄、鋪裝中未設鋼筋網(wǎng)或含筋量過小、鋪裝與橋板間存在夾層、混凝土澆筑不密實引起的。 橋面鋪裝主要有瀝青混凝土和水泥混凝土鋪裝兩種形式。對于瀝青混凝土鋪裝病害形式,可以采用灌縫和挖補等日常手段進行維修,而對于水泥混凝土鋪裝的病害形式除采用上述修補方式處理外,最有效的就是對其進行徹底翻修。
?。?）橋面伸縮縫的維修。橋面伸縮縫主要由傳力支承體系和位移控制體系組成,它的主要功能是將車輛垂直和水平荷載通過支承結(jié)構(gòu)傳遞到梁體,并適應橋梁縱橫位移的變化和梁端翹曲發(fā)生的轉(zhuǎn)角變化。由于它設置在梁端構(gòu)造比較薄弱的部位,直接承擔車輛反復荷載作用,又大多暴露在大自然中,受到各種自然環(huán)境的影響。加之其裝置的性能及連接件等不盡完善,因而可以說伸縮縫是易損壞,難修補的部位,經(jīng)常會發(fā)生各種不同程度的缺陷。橋面伸縮縫的損壞,不僅影響著橋梁的正常使用,而且增大了養(yǎng)護維修的工程量,造成了一定的經(jīng)濟損失和不良社會影響,因此,必須對橋面伸縮縫進行經(jīng)常性的維修整治,以保證橋梁的正常使用。
伸縮縫的維修必須注意的重要問題: 當原伸縮縫裝置的錨固鋼筋等損壞、松動或無錨固鋼筋需增設時,應先鑿出錨孔后再安設鋼筋等錨固件。 在鑿除原有混凝土鋪裝時,不要損傷伸縮縫兩側(cè)橋面板混凝土及鋼筋。 對于橋面鋪裝層上容易產(chǎn)生車轍的凸凹不平處,要特別注意鋪筑后鋪筑材料時不應產(chǎn)生高低差。
總之，在實際生活中,橋梁的養(yǎng)護維修工作越來越重要。只有認真地、不間斷地進行養(yǎng)護維修,才能保持橋梁的各組成部分均處于健康狀態(tài),確保橋梁抵抗自然災害的能力,在保證安全運營的同時,最大限度地實現(xiàn)使用壽命。
