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      橋梁加固措施探討
      發布時間:2014-08-05

        摘要:針對目前我國橋梁的現狀,介紹了橋梁加固的意義,列舉了幾種橋梁承載力不能滿足要求的情況,從補強加固、增大梁截面和配筋、粘貼加固、體外預應力加固等方面詳細分析了橋梁上部結構常用的維修加固措施及適用條件。

        關 鍵 詞:橋梁加固,改造,措施

        近年來,隨著我國公路交通事業的迅猛發展,公路的交通量不斷增大,特別是近十年來,國家對基礎設施建設進一步加大投資力度,高等級公路的通車里程得到大幅度增長。但是,由于施工質量和橋梁設計等方面的原因,尤為建國以來所修建的不少舊橋,由于受到當時的設計、材料、施工等方面的影響和局限,先天不足,再加上超載車輛不斷出現,公路橋梁負荷日益加重。對于公路舊橋,全部重建的思想既不現實也不科學,而通過采用適當的加固技術和拓寬措施,對恢復和提高舊橋的承載能力及通行能力,延長橋梁的使用壽命,滿足現代化交通運輸的需要是可行的。據統計,采用加固措施恢復橋梁的使用性能所需的費用,僅為新建橋梁的10%~30%。進入21世紀,中國的橋梁工程師們除了面臨建設特大跨徑橋梁的挑戰外,還擔負著對20 世紀上半世紀建造橋梁的加固、改建與修復的重任,約占20 世紀總建筑橋梁數的50%。

        所謂橋梁加固,是針對正在使用的舊橋進行檢測、評定、維修、加固、改造等技術對策的總稱。與橋梁的日常維修養護不同,維修養護是橋梁保持正常運營狀態的保護性和預防性的工作,而加固卻是從承載受力的角度來處理的。橋梁不能滿足承載能力需要加固,主要表現在以下幾個方面:

        (1) 橋梁使用一定年限之后,出現結構陳舊老化、破損,影響到它原有的設計能力而危及運行。

        (2) 橋梁基本完好,但當初設計標準低,經過一段時期的交通發展,荷載標準或橋下凈空不能滿新交通的需要,需對其加強才能適宜新的交通。

        (3) 橋梁設計標準合理,結構基本完好,但橋梁遇到某種特殊需要,原設計沒有包括在內的荷載或結構變化,而需要臨時加強的。比如某特重交通需要通過橋梁,但按照橋梁現在的狀況不能承受該荷載,就要對橋梁進行臨時性的加固以滿足該荷載,過后再將臨時性的加固結構拆除。

        對于不同的橋型、不同的使用狀況以及不同的加固位置,使用的加固方法有所不同。綜合起來看常用的加固、改造方法有:減輕恒載、加固臨界桿件、提供新補充桿件、改善原結構的受力體系等。同時,橋梁的加固不光是對橋梁上部結構的加固,還包括對基礎、墩臺等下部結構的加固。以下將主要針對橋梁上部結構來論述加固改造措施。

        1.梁式橋上部結構的維修加固措施

        1.1 橋面補強層加固法

        在舊有的混凝土或鋼筋混凝土橋面板上,重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補強層,這種方法稱為橋面板補強層加固法。此法既能修補已出現裂縫、剝離等損壞的橋面板,又能加高原有梁板的有效厚度,增加梁板的抗彎能力,改善鉸接梁板的荷載橫向分布,從而提高橋梁的荷載能力。采用橋面補強層施工也比較方便,這種加固法對雙車道或橋面拓寬的梁板橋,可以兩邊分開先后施工,對交通影響不大。橋面補強層加固的常用方法有:采用鋼筋網與混凝土、鋼筋網與膨脹混凝土、鋼纖維混凝土等。

        1.2 增大梁截面和配筋加固法

        當梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性能不足時,通?刹捎迷龃髽嫾孛婧驮黾优浣畹加固方法。對抗拉強度不足的簡支梁橋進行補強施工時,可在梁底部(受拉區) 或側面增配補強主筋,或在腹板上增設補強箍筋,然后噴涂或澆筑混凝土,從而使梁的抗彎截面增大,以提高梁的承載能力。增大梁截面和配筋加固法的優點是:能在橋下施工,不影響交通,加固工作量不大,而且加固的效果也較為顯著。

        對于板梁橋,主要是考慮增設板梁底面的加強主筋和截面;對于T梁橋,除考慮增設梁底主筋和截面外還需考慮設置套箍。

        1.3 粘貼加固法

        粘貼加固技術是一種用化學粘貼劑從結構外部粘貼補強材料的補強方法。目前,常用的粘貼劑是環氧樹脂,而補強材料主要有鋼板、鋼筋、玻璃纖維布,碳纖維布等。碳纖維復合材料(簡稱CFRP) 是在20 世紀50 年代末60 年代初被首先應用在航空航天領域,由于其高強度高模量,耐疲勞、耐腐蝕、耐久性好、低密度而深受重視。其材料形式有片材和板材兩種,在土木工程領域大多數是采用片材,也就是所說的碳纖維布。

        碳纖維布加固橋梁是一種新型的橋梁加固技術,它是利用膠結材料將碳纖維布粘貼在混凝土表面,利用碳纖維良好的抗拉強度增強橋梁承載力,約束混凝土裂縫的開展,提高剛度,從而達到對橋梁補強及改善受力的目的。

        1.4 體外預應力加固法

        采用體外預應力對梁式橋上部結構進行補強加固,其作法是在梁的下緣受拉區設置用粗鋼筋形成的預應力拉桿或預應力鋼絲束,通過張拉對梁體產生偏心預應力,在此偏心壓力作用下梁體發生上拱,荷載撓度減小,改善了結構的受力,從而達到提高承載能力的目的。

        1.5 改變結構體系加固法

        通過改變結構的受力體系,改善結構的受力,提高橋梁的承載能力。主要有以下幾種方法:

        (1) 八字撐架加固法:在簡支橋孔設置鋼制或鋼筋混凝土制八字撐架,為原橋上部結構增設兩個支承,使原一跨簡支梁變為三跨連續梁。(2) 連續體系加固法:將原多跨簡支梁的梁端翼緣連接起來,使受力體系由原來的簡支轉變為連續,從而改善結構的受力性能。3) 改橋為涵加固法: 對于跨徑較小的橋梁,在不影響通航和排洪能力的情況下,可用改橋為涵的方法加固。

        2.拱橋的加固方法

        2.1 減載法

        通過減輕拱上建筑的重量,如采用輕質的填料,變原實腹式拱橋為空腹式拱橋等,調整拱上恒載的分布,減小主拱圈承受的荷載,以達到增大橋梁承載能力的目的。

        2.2 增大原拱圈截面法

        在原主拱圈的上部或下部增設拱圈,這是拱橋加固的常用方法。它不僅加固了拱圈,而且將原有開裂的拱連在一起,也利于橋梁排水。加固時,加筑部分新拱圈厚度應根據計算擬定。采用此法加固時需對稱開挖拱上填料,并對全橋裂縫部位進行壓漿處理,以修補裂縫。隨后在全橋范圍內澆筑一層新的鋼筋混凝土拱圈,完成拱上建筑的加固。

        2.3 設置橫向拉桿法

        拱圈產生縱向裂縫時,在跨中、1/4 跨度處和拱腳附近設置橫向拉桿加固,能有效防止裂縫繼續發展。拉桿的數量視裂縫情況和跨度大小而定,裂縫嚴重、跨度大,則拉桿宜多,否則反之。橋梁加固的方法有很多,隨著新材料的應用、科學技術及計算理論的進一步發展,還會出現更多的橋梁加固新技術。當然,各種加固技術也不是孤立的,在加固一座舊橋時,往往是多種技術同時使用,以達到對舊橋加固改造的目的。

        參考文獻:

        【1】吳鵬來、郝加和、斯玉蘭,橋梁加固的幾種措施[J],交通標準化 2003 (1) :22223。



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