淺談連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋的加固施工技術(shù)
2015-06-18
引言：隨著高強(qiáng)度材料的應(yīng)用以及施工方法的成熟，連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋技術(shù)得到了很大的提高。但是隨著交通運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，橋梁的營運(yùn)荷載不斷地提高，原有的荷載設(shè)計大多不能滿足安全性使用要求，針對連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋梁的加固，常采用的方法有：體外預(yù)應(yīng)力加固方法、增設(shè)縱橫梁加固法、粘貼鋼板加固法以及通過加大主梁截面加固的方法。
一、連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋介紹
1.1發(fā)展現(xiàn)狀
連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋主要依靠梁體來承受彎矩，一般主要采用對稱布置的方式。這種結(jié)構(gòu)橋在施工的過程中主要采用平衡懸臂的施工方法，此種鋼結(jié)構(gòu)橋一般具有變形小，具有足夠的剛度以及動力性能優(yōu)良的特點(diǎn)，在荷載的作用下，橋梁變形平緩，更適合車輛高速行駛，而且在施工的過程中，減少了大量的工程量，節(jié)省了建設(shè)費(fèi)用。隨著1988年第一座大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋的建成，連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋的建設(shè)在我國取得了飛速的發(fā)展，可以說，我國連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋的發(fā)展取得了舉世矚目的成就。
1.2混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的常見病害
由于混凝土連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋要求地基有較高的承載力，當(dāng)?shù)鼗Y(jié)構(gòu)形式發(fā)生變化時，會導(dǎo)致橋墩的不均勻沉降。由于橋墩的固結(jié)，導(dǎo)致橋墩間的應(yīng)力極其復(fù)雜，另外，由于橋梁結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，導(dǎo)致橋梁缺乏很好的靈活性。正是由于混凝土連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋的的這些特點(diǎn)導(dǎo)致了很多的病害，如材料老化、底板混凝土斷裂以及箱梁裂縫等。
二、混凝土連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋的加固措施
2.1體外預(yù)應(yīng)力加固方法
2.1.1體外預(yù)應(yīng)力加固方法的原理
在混凝土連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋體系中，常采用體外預(yù)應(yīng)力鋼筋加固的的方法將預(yù)應(yīng)力鋼筋布置在受拉區(qū)混凝土截面的外側(cè)，布置后，施加預(yù)應(yīng)力，增加梁體的偏心彎矩，來提高結(jié)構(gòu)的受力情況，增加受力區(qū)的應(yīng)力儲備，同時起到了緩解下?lián)系淖饔?。以此來增加結(jié)構(gòu)承受荷載的能力。
2.1.2體外預(yù)應(yīng)力加固方法的特點(diǎn)
與其他的加固方法相比，采用添加體外預(yù)應(yīng)力的方法主要優(yōu)點(diǎn)如下：1.增加橋梁的彈塑性，由于鋼束的延展性，使得結(jié)構(gòu)具有明顯的彈性特征；2.體外預(yù)應(yīng)力鋼束可以分擔(dān)一部分荷載，提高結(jié)構(gòu)的應(yīng)力儲備，并且在某種程度上可以使得裂縫產(chǎn)生閉合的效果；3.避免了滯后效應(yīng)的產(chǎn)生，削減了原結(jié)構(gòu)的變形，起到了協(xié)調(diào)的作用。
2.1.3體外預(yù)應(yīng)力加固方法的施工
1）轉(zhuǎn)向塊的安裝
由于應(yīng)力主要集中在張拉的端部，因此，在張拉的端部應(yīng)首先安裝好各組件。安裝前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的要求進(jìn)行鉆孔，安裝帶有加勁板的鋼墊板并進(jìn)行焊接固定處理。其中，剛墊塊應(yīng)切成正六面體形以保證預(yù)應(yīng)力束為直線貫穿于張拉端點(diǎn)和折線點(diǎn)之間，且滿足預(yù)應(yīng)力束與接觸面之間的正交。另外，由于每個張拉端點(diǎn)都具有兩個錨具，為了有利于調(diào)整加勁板的位置，在鋼邊梁的后側(cè)應(yīng)布置3道加勁板，此時還要注意，加勁板的的安裝位置不要對預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生影響。
應(yīng)正確的安裝轉(zhuǎn)向塊，來傳遞預(yù)應(yīng)力荷載。在安裝過程中，應(yīng)安裝定位鋼環(huán)，以防止張拉的過程中預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生偏離而導(dǎo)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力束脫離轉(zhuǎn)向塊的現(xiàn)象發(fā)生。
2）體外預(yù)應(yīng)力的固定
在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力束的固定時，應(yīng)在原鋼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上架設(shè)滿堂腳手架，此時，預(yù)應(yīng)力束應(yīng)成折線形。為了保證預(yù)應(yīng)力束正確的接觸轉(zhuǎn)向塊，外套鋼管應(yīng)事先成型，且應(yīng)保證外套鋼管具有一定的長度方向的調(diào)節(jié)力。在預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿入鋼管后，應(yīng)保證整體安裝到位，在裝上錨具后應(yīng)首先張拉5%，待檢查構(gòu)件整體安裝到位后再次進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力的張拉。此時，為了確保張拉的安全性，一般制定三步張拉步驟，即張拉力分別為33%、66%以及100%。在每次進(jìn)行下一步的張拉前，應(yīng)認(rèn)真的檢查轉(zhuǎn)向塊以及張拉端的實(shí)際情況，在確認(rèn)安全后方可進(jìn)行下一步的張拉工序。在張拉的過程中，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力的伸長量，還應(yīng)實(shí)時監(jiān)控原鋼結(jié)構(gòu)的整體撓度。
2.2其他方法
2.2.1增設(shè)縱橫梁的加固方法
采用這種方法的前提是：1.主梁基本上沒有受到病害的侵蝕，仍舊具有一定的剛度，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)提供充足的承載力；2.混凝土連續(xù)式橋梁的地基承載力良好。
采用這種方法，新增加的橫梁分擔(dān)了原來橫梁的一定荷載，減少了舊的橫梁分布系數(shù)，起到了一定的卸載作用。這種方法在一定程度上增加了橋梁的承載力以及結(jié)構(gòu)的整體性，而且還起到了增加橋面的效果。
2.2.2粘貼鋼板加固法
針對這種方法，主要是采用粘接劑將鋼板粘貼在混凝土的受拉區(qū)或者薄弱的區(qū)域，使得鋼板與原結(jié)構(gòu)共同的承受荷載。這種方法在原來的基礎(chǔ)上提高了結(jié)構(gòu)的剛度，進(jìn)一步的改善了結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，并且某種程度上阻止了結(jié)構(gòu)的開裂。
采用這種方法，所需施工時間短，很適用于工期緊的加固任務(wù)；由于粘接劑的作用，使得鋼板和原來的混凝土結(jié)構(gòu)形成了一個受力整體，在一定的程度上，減少了應(yīng)力集中的現(xiàn)象；具有良好的加固效果，可以顯著地提高結(jié)構(gòu)承載能力，提高了結(jié)構(gòu)的整體性，增加了原結(jié)構(gòu)的剛度，相當(dāng)于為原結(jié)構(gòu)補(bǔ)充了一定的抵抗彎矩的鋼筋，且對原結(jié)構(gòu)的外觀幾乎不產(chǎn)生影響。
2.2.3通過加大主梁截面加固的方法
此種方法的主要原理是通過加大主梁的受壓截面來提高主梁截面的承載能力。其中增大主梁截面的主要手段有：增加受力鋼筋的數(shù)量、增大主梁的截面積以及對原橋面板進(jìn)行加厚處理。
結(jié)語
本文主要以體外預(yù)應(yīng)力的施工為重點(diǎn)進(jìn)行介紹，但是在現(xiàn)實(shí)加固施工過程中，由于混凝土連續(xù)式鋼結(jié)構(gòu)橋梁涉及到很多的因素，在加固的過程中，必須進(jìn)行充分的、系統(tǒng)的研究，以便全面的、更好地為我國交通事業(yè)的迅速發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。
