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摘要:隨著我國社會經濟和交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展,過去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級公路上的橋梁,負擔著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。由于歷史的種種原因,如建橋當時的資金緊缺,設計荷載及泄洪標準偏低,技術力量的缺乏,設計、施工管理的粗放,設計、施工技術水平較低和設備、手段、材料的落后,以致在設計上或多或少存在考慮不周的缺點,施工也留下大小不同的缺陷。根據近年對超限運輸橋梁及大中型橋梁的加固實踐,下面介紹公路舊橋各組成部分的加固方法,并對橋梁的管理提出建議。
關鍵詞:舊橋加固
管理前言:隨著我國社會經濟和交通運輸事業(yè)的快速發(fā)展,過去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級公路上的橋梁,負擔著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。當時社會發(fā)展較緩,缺乏前瞻和預見,橋梁投入運營使用之后,運營管理的長期滯后,管養(yǎng)制度建設和隊伍建設長期被忽視,管養(yǎng)費用被擠占、挪用,運營車輛長期普遍超載和嚴重超載未得遏制,橋梁的技術狀態(tài)未得到及時、細致的觀測掌握。在寒冬酷暑、暴雨烈日、洪水沖刷、車船撞擊的多年影響下,使得為數眾多的農用、公路及城市橋梁,發(fā)生了各種大大小小的病害,如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、砼剝落、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結構裂紋銹爛、墩臺斷裂位移、擋墻傾斜錯位、錐坡下挫坍塌、墩臺基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護底沖翻以及河道被沖刷嚴重變遷而危及橋頭路基等,已經破壞了橋梁的正常良好狀態(tài)。這種不良狀態(tài),除將大大縮短橋梁的使用壽命之外,有的已經威脅著過往人車的安全而成為危橋,成了政府、管理部門和人民群眾關注、耽心的大事。
這些橋梁具有荷載等級低、使用年限長的特點。從技術資料分析,大多數橋梁是三不知:1不知基底地質;2不知基礎深度;3不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術狀況分析,由于河床屢遭洪水沖刷,河床底部加深,橋梁墩臺基礎外露、沖空,產生不均勻沉降,導致橋臺、拱圈產生附加應力而出現開裂,有的甚至出現開合現象;有的橋梁由于橋臺較高,受行車及臺后土壓力的作用,橋臺出現開裂、凸肚等病害;橋面混凝土鋪裝層由于使用時間長加之重車作用,導致開裂、剝落等病害。按橋梁技術狀況來評定大多屬三類橋梁。
隨著國民經濟的發(fā)展和重點工程的建設,目前公路橋梁所承受的負荷有3個特點:1交通量不斷增大;2重型車輛增加及超載現象嚴重;3超限運輸的出現和增加。按現在橋梁和運輸狀況,橋梁的承載能力和通過的車輛荷載是公路與運輸的矛盾之一。
舊橋加固,提高舊橋的承載能力,確保交通運輸的安全是目前和今后面臨的任務。自1989年以來,我單位多次完成超限運輸舊橋加固及大中型危橋的維修加固監(jiān)理工作,在公路舊橋加固和管理方面取得一些經驗,本文按橋梁的組成部分介紹橋梁的加固方法。
1、舊橋上部結構加固技術
1.1、橋面補強層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層,一般先鑿除舊橋面,使其與原有主梁形成整體,達到增大主梁有效高度、改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達到提高橋梁的承載能力的目的。
1.2、增大截面和配筋加固法當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時,通常采用增大構件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法,這種方法是在梁底面或側面加大尺寸、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。該法廣泛應用于橋梁及拱橋及拱橋拱肋的加固。
1.3、錨噴砼加固法借助高速噴射機械,將新砼混合料連續(xù)的噴射到已錨固好鋼筋網的受噴面上,凝結硬化面形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面和補強鋼筋,加強結構的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。
1.4、粘貼鋼板加固法當交通量增加,主梁出現承載力不足或出現嚴重腐蝕的情況時,梁板橋的主梁會出現嚴重的橫向裂縫。采用粘結劑及錨栓,將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位,使其與結構形成整體,以鋼板代替增設的補強鋼筋,達到提高梁的承載力的目的。這種加固方法的特點是:
1.4.1、需要破壞被加固的原結構尺寸;
1.4.2、工工藝簡單,施工質量較容易控制;
1.4.3、施工工期短。
1.5、增設縱梁加固法在墩臺地基安全性能好,并具有足夠承載力的情況下,可采用增設承載力高和剛度大的新縱梁,新梁與舊梁相連接,共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布,使原有梁中所受荷載得以減少,由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高。當增設的縱梁位于主梁的一側或者兩側時,則兼有加寬作用。
為保證新舊砼能夠共同作用,必須注意做好新舊梁之間的橫向連接。
1.6、拱圈增設套拱加固法在原主拱圈腹面下增設一層新拱圈,即緊貼原拱圈底面上,澆注或錨噴混凝土新拱圈,外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。
2、舊橋下部結構加固技術
2.1、擴大基礎加固法
此法適用于基礎承載力不足或埋深太淺,而墩臺又是磚石或砼剛性實體式基礎時的情況。擴大基礎底面積應由地基強度驗算確定。
2.2、增補樁基加固法當橋梁墩臺基底下有軟臥層時,墩臺發(fā)生沉陷;對此采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種方法是:在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁等,以此提高基礎的承載力,增強基礎的穩(wěn)定性。
2.3、鋼筋砼套箍或護套加固法當橋梁墩臺由于基礎埋深不夠,或因施工質量控制不嚴等原因,導致墩臺開裂時,有時會出現貫通裂縫,可采用鋼筋砼圍帶或鋼箍進行加固。
2.4、橋臺新建輔助擋土墻加固法由于橋臺臺背水平土壓力過大,引起橋臺傾斜,應在臺背之后加建一擋墻,以抵御過大的土壓力。
2.5、墩臺拓寬加固法利用舊橋基礎,靠墩臺蓋梁挑出懸臂加寬部分,以便安裝的上部結構。此種情況為只加寬墩臺上部的蓋梁、墩臺身和基礎則不需予以加固。
3、舊橋加固的常用方法
3.1、塞縫灌漿是一種綜合普用的方法。
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環(huán)氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內,起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍,產生裂縫的原因很多,也很復雜。結構物一旦出現裂縫,其受力截面發(fā)生應力重分布,也就意味著受力有效截面變小,結構應力增大,承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結材料把結構的裂縫填滿,使力的作用、傳遞盡可能恢復到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等,具體采用哪一種,應視實際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫,由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂,采用水泥(砂)漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結構物,因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小,易灌滿,粘結性好;環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿的通常做法是:先用1∶1水泥砂漿勾縫,勾縫時須預留直徑約6~8mm的灌漿孔,孔距視裂縫寬度而定,縫寬處孔距為0.6~1.0m,縫小處孔距為0.4~0.6m.待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小,用環(huán)氧樹脂勾縫,凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿,孔距一般為0.25~0.30m,灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中,塞縫灌漿是綜合處治的方法之一,用得比較普遍,通過試載及使用觀察,效果較好。
3.2、上部結構加固上部結構加固改建在調查研究舊橋的基礎上,經過技術、經濟比較,采用充分利用原橋進行拼寬,利用橋臺將拱式結構改為板式結構的加固方法,使其滿足超限運輸要求。