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城市橋梁的加固技術?

許多城市的橋梁,通過多年的運行,不少橋梁出現了這樣那樣的問題:橋面破損、結構裂縫、承載能力不足、傾斜、沈降嚴重等等,都嚴重影響著橋梁功能的正常發揮。因此,及時對城市橋梁進行加固、修復、改造、完善,對保證城市交通通行、人們財產、人身安全等具有十分重要的作用。

壹、城市橋梁加固的特點

城市橋梁的加固不同於新建橋梁,它是壹項極其復雜的系統工程,須以原有基礎為立足點,綜合分析其客觀條件,此外,加固結構多為新舊組合結構,我們在設計計算時需要考慮其協調性和整體性,在加固施工時還要充分考慮到原有結構物的影響。問題橋梁的質量因含有不確定因素,很難深入檢查其質量,施工起來不安全;橋梁加固施工常常缺乏廣闊的場地,其施工現場總是較為擁擠、狹窄,這也給施工帶來了不便;另外,還要重視現有交通的暢通性,即在工程的進行過程中,盡量不中斷或少中斷交通。

二、城市橋梁加固的基本要求

鑒於橋梁加固工程的客觀特殊性,其實施過程應從多方面加以重視,遵循多方面的要求:經濟上,為了使直接經濟效益和間接經濟效益更加明顯,加固費用總體上低於新建結構的費用;盡量減小對城市交通方面的影響;還應該充分考慮環境因素,為了適應壹定的景觀要求,外觀上協調新舊兩部分;最為重要的,就是技術方面,因固定的客觀條件,方案設計與施工組織,其技術要求都非常高,因此,要充分利用原有結構構件,盡量減少對原有結構的損傷,滿足各項使用要求,保證工程的可靠、安全、耐久;施工組織和方案設計,要盡量保證施工便捷、快速;還要充分考慮結構強度的折減,以便在處理新舊結構時,保證兩者的整體壹致性。

三、城市橋梁加固的設計原則

城市橋梁結構若出現明顯病害並影響行車安全,必須予以加固,其改造設計要遵循以下原則:首先要認真調查原橋的詳實現狀,分析其具體病害,評定其結構狀態;其次,加固設計應緊密結合施工方法,確保新舊結構連接可靠,協調發展;嚴格遵照《公路橋涵設計規範》,使得加固後的橋梁在使用荷載時,新結構的剛度、強度、裂縫寬度限值等都滿足各項規範要求;驗算加固結構的承載力時,結構的截面積,即為實際有效截面積,因為加固部分的應變滯後,還應考慮結構載加固時的實際受力情況;若加固後結構重量增大,則應驗算被加固結構及橋梁基礎;結構計算取決於結構上的實際受力狀況;若進行超靜定結構承載力驗算,則考慮結構變形、實際荷載偏心、溫度等因素造成的附加內力。

四、城市橋梁加固的工作步驟及註意事項

維修加固舊橋的步驟主要有:調查橋梁的現狀並分析病害;查閱橋梁的相關歷史資料,並分析現有交通狀況;提出維修加固方案,並對其予以分析比較;最後確定方案並將其實施。

加固維修城市橋梁的過程中,有幾個問題需要註意:

(1)準確判斷原有橋梁的實際承載能力,提供可靠的依據,更好地服務於技術改造設計;(2)認真分析承載力不足的病因及橋梁病害,以便采取更好的措施;(3)某些橋梁雖只做上部構造的加固,也要深入調查研究其下部構造的承載能力和現狀;(4)加固後需要評定其承載力,對加固效果進行檢驗,並定期觀測,認真做好每次記錄,為今後更好地改造橋梁技術積累經驗;(5)加固設計盡量保證通車便利,不中斷交通,盡可能做到施工和通車同時順利進行。

五、城市橋梁加固的手段

1.加固前的裂縫修補工作

結構的病害多發生在裂縫上,當結構出現裂縫後,其美觀性和耐久性均受到嚴重影響。故裂縫的修補十分重要,常用的方法有:

(1)表面處理或表面噴漿法。在微裂縫的表面上塗抹防水材料和填料,如聚合物水泥膏、彈性塗膜防水材料及水泥填料等。若裂縫寬度發生變化,考慮到結構所處的環境,應使用延性大的材料;若裂縫表面經鑿毛處理過,可以噴射壹層強度高並且密實的水泥砂漿,該保護層可封閉裂縫,在噴射前,需除去結構表面的剝離部分,用水沖洗清潔後即可噴漿。

(2)填充法。填充法多適用於比較寬的裂縫(0.5mm以上),先沿裂縫鑿壹條深槽,再嵌補各種粘結材料到槽內。若鋼筋砼結構已經發生銹蝕,要先除去鋼筋上的銹,再塗抹防銹底塗料,最後充填密封材料。

(3)註漿法。當向裂縫中註入水泥或樹脂類材料時,可用腳踏或手動式輸液泵。為了更好地控制註入量,我們多采用低壓低速註入法。為了增強裂縫部位的整體性,註漿法也可以與鋼抓釘並用。

(4)粘貼鋼板封閉法。若鋼筋混凝土構件出現主拉應力裂縫,可在處理完裂縫後,在裂縫處粘貼鋼板,並用膨脹螺栓在鋼板上加壓,註意使鋼板的粘貼方向與裂縫方向保持垂直。

2.橋梁結構和構件的加固技術

(1)橋梁上部構造加固增強技術

①橋梁上部構造加固增強技術

根據橋梁的承載能力的減弱程度和今後的使用要求,梁橋上部構造的加固主要有以下幾種方式:

a.擴大原結構構件截面。為了提高結構的剛度和強度,可以采取增大構件的截面面積,達到加固目的。

b.外部預應力加固法。在新增構件或原有的構件上施加適當的初始應力,達到加固目的。依據預應力材料不同,可分為外部預應力鋼束法和預應力拉桿加固法。

c.改變原結構的受力體系法。為了減少梁內控制截面峰值彎矩、提高承其載能力,可以通過改變橋梁結構體系,達到加固目的。可以把簡支梁橋變成連續梁橋,或是在簡支梁下增設支撐與橋墩,還可以在梁下增設鋼析架等疊合梁或加勁梁。

d.外貼粘貼法。為了提高結構承載能力,在結構構件外部,通過粘合劑把鋼板、型鋼、玻璃鋼等材料粘貼加固。但需要保證結構受力的可靠傳遞,粘貼鋼板、型鋼或玻璃鋼的中間不得斷開,兩端須有可靠錨固,表面需要塗刷防銹漆並用環氧樹脂封閉。

e.增加主梁法。若橋梁的墩、臺地基穩定,只是部分主梁的承載能力不能滿足要求,或者是橋寬等幾何尺寸不夠,可通過增設剛度大和承載能力高的主梁,使之與舊梁***同受力,這樣車輛荷載的橫向分布系數就會降低。

②拱橋上部構造加固增強技術

a.套箍法。若拱橋主拱圈出現嚴重側墻外鼓和縱向裂縫,則可以采用這種方法。即在拱圈上加設由鋼拉桿和鋼板組成的板筋箍套,具體的實施過程為:將帶有螺栓孔的鋼板緊貼在空腹式的拱圈側面,拱腹和拱背增加兩三根帶螺絲的鋼拉桿;為了克服下拉桿因自重而下撓,可多設幾道U錨桿;而對於跨中實腹段,可將上拉桿布置於之前鑿開的橋面層之下。上、下拉桿均安設好以後,即可收緊螺栓,側墻和拱圈的套箍作用力會變大。

b.錨噴混凝土加固法。對於拱頂填料薄的實腹式拱橋和磚、砼、石鋼筋砼空腹式拱橋可采用這種方法。實施之前,需除掉混凝土及其它浮層,再用鑿毛處理並清洗幹凈,鋼銷打入後,布設鋼筋網,噴射壹層砼即可。

c.橋臺後加孔減載和增設抗滑水平支撐加固法。對於修建在軟弱地基上的雙曲拱橋,若出現拱座沈陷位移,上部構造出現拱軸線變形,便可采用這種方法。此法可抵抗拱橋的水平推力,對受損部位進行修補,從而提高橋梁的強度。具體做法有:加強拱腳部位受損的拱圈(或拱肋);修建臺後支撐梁,以抵抗拱橋的水平推力;臺後兩端各增加小跨徑引橋。

(2)橋梁下部構造加固增強技術

①擴大基礎加固法。若基礎埋置太淺或承載力不足,且墩臺是磚石或砼剛性實體式,這種方法較為實用。為了擴大基礎的承載面積,可以在剛性實體式基礎的周圍加石砌砼,需要註意的是:在拓寬範圍內必須先打樁圍堰;挖堰內土壤時,要保證舊墩臺的安全,新舊基礎結合要牢固,可以在施工時增設錨固鋼筋。

②人工地基加固法。

若橋梁基礎下面的天然土基松軟,不易承受大荷載,或基礎出現沈降,可采用人工註漿法或砂樁法。註漿法是在墩、臺中心打入管樁或直向鉆孔,通過管孔及孔眼,用力將各種漿液或加固劑註入土層中,漿液凝固會把原有松散的土結為防滲性能的整體,堵塞巖石裂縫。砂樁法加固既是將木樁或鋼管打入基礎四周的軟弱土層中,拔出後再灌入幹燥的粗砂,凝成砂樁。

③增補樁基加固法。為了增加基礎穩定性,提高基礎承載力,還可以在樁式基礎周圍打入鋼筋砼預制樁或補加鉆孔樁。此法適用於樁式基礎加固的場合。對單排架樁式橋墩加固時,若在樁間加樁,就應對原有蓋梁進行加固;若原樁距較小,可增加兩排樁在原排架的兩側,成為三排式的墩樁。若橋臺承載力不足,可在臺前增加壹排樁並澆築蓋梁,增澆的蓋梁可單獨受力,也可與舊蓋梁、舊樁及新樁連接在壹起,以分擔上部結構傳來的荷載。

六、結束語

總之,城市橋梁出現各種病害,不僅會威脅到行車安全,降低橋梁的壽命,還會影響市容環境,所以我們壹定要充分重視對城市橋梁的加固改造工作。應在日常中加強對橋梁的檢測和維護,及時發現問題,並采取經濟合理的加固措施,提高橋梁的質量,保證城市交通的安全暢通。

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