產品描述
隨著我國公路交通事業的快速發展,各級公路的交通量均不斷增加,特別是各種限車輛對公路橋梁造成的損害,使得近幾年我國的危橋數量呈快速增長趨勢。橋梁加固是隨著日益增長的交通運輸業而產生并隨其發展的新課題,它很好地處理了新工程與舊工程的銜接,是實現可持續發展的物質**。因此,橋梁加固技術的發展意義相當重大。同時,各種新型材料以及粘結劑的發展,新方法的運用,使得橋梁加固的對象較廣,施工較方便快捷,效果較明顯,并推動著橋梁加固技術的不斷成熟和完善。
1 現階段橋梁主要技術缺陷
1.1 橋梁的使用年限長,接近其使用壽命。我國在20世紀60年代~70年代修建的橋梁,大部分仍在服役,早期公路橋梁的設計齡期為50年,隨著時間的推移,已建橋梁會不斷損壞和老化,其承載力、剛度、延性和穩定性不斷下降。
1.2 負荷使用。交通業競爭不斷加劇導致橋梁使用荷載大大出設計荷載,致使橋梁長期在重荷載作用下運營,加速了橋梁的損壞。我國目前載現象十分嚴重,遠遠出了當年的設計車流量,致使沿線道路及橋梁均遭到了不同程度的破壞。
1.3 設計、施工的先天不足以及各種不利作用(如碳化、氯離子侵入、酸侵蝕、鹽害等)使得橋梁結構的混凝土及鋼筋腐蝕嚴重。有些橋梁設計上不是很合理,結構構造處理不合理。有些橋梁由于受施工質量、施工技術、施工手段等方面的影響,存在一定的技術缺陷,隨著運營時間的增加,其病害也在逐漸發展。
1.4 設計荷載標準偏低,承載能力不足。橋梁承載能力是根據設計時所采用的荷載等級來確定的。而荷載等級又是由各個時期國家頒布的公路工程技術標準或公路橋涵設計通用規范所規定的。隨著交通量的增加和荷載等級的提高,原有橋梁已經無法滿足現今交通的需要,有些橋梁已經出現嚴重病害。
1.5 通行能力不足。主要表現在橋面寬度不足,橋梁平面線形、縱斷面線形標準太低,橋上通車凈空或橋下通車凈空不足。
1.6 人為及自然因素引起結構的損壞。比如出設計的洪水、泥石流、浮冰、冰凍、地震、強風、船舶撞擊、河道不恰當開挖、橋梁基礎下的巖溶、礦山坑道等,引起橋梁結構的局部損壞。
1.7 養護維修及加固措施不當。有些橋梁的技術缺陷是由于養護維修不恰當引起的。有些橋梁則是加固不當引起的。
2 舊橋梁加固的必要性
2.1在橋梁使用期間內,任何橋梁都會成為舊橋。早期修建的橋梁,由于當時人們對鋪裝功能、病害認識有限,往往存在配筋偏小,鋼筋直徑過細,鋪裝與承載構件的界面連續不牢靠等問題。由于橋梁是建在大地上的特殊產品,不僅受自然環境的影響(如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等),而且還受到使用環境的影響,難以避免產生損壞現象。這使橋梁的維修、養護、加固、改造已成為必然。
2.2從經濟上分析,橋梁加固可以節省大量投資,收到良好的社會經濟效益。采用適當的加固技術和拓寬措施,不僅可以避免因拆除舊橋與重建新橋而增加工程費用;而且對現有交通運輸影響有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成,早期設計施工的高速公路的橋梁在長期大交通量、重荷載的運營情況下大部分出現了病害;同時也恢復和提高了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求。
2.3橋梁的改造和加固,不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務水平,而且在較大程度上能夠消除交通安全隱患。從發展中分析,舊的公路橋梁加固有利于促進橋梁建設的可持續發展。既滿足現代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力,使經濟、社會、資源和環境保護協調發展。
3 加固改造工程必須滿足的基本條件
3.1橋梁經加固改造后,其結構性能、承載能力與耐久性等都能滿足使用上的要求。
3.2具有較明顯的經濟效益。對于橋梁結構物的加固改造可以采用兩種不同的方式:一種是廢棄原有結構物進行重建,這就相當于建造一座符合新的使用要求的新橋,但還要包括拆除原橋的工程內容;另一種是充分利用原橋,進行補強加固,若需加寬則再行拓寬,這就是通常所說的橋梁技術改造。橋梁技術改造的經濟效益就反映在它的耗資明顯**新建,否則就無法體現其優越性與基本原則。從多年來的工程實踐看,橋梁技術改造的經濟效益是明顯的。對重建與加固改造進行綜合經濟效益分析時,應當包括相應交通受阻的經濟損失以及拆除原橋所需的費用等。一般認為技術改造比重建能節省50%~60%以上時,經濟效益已相當可觀,此時以采用加固改造方案為宜,否則可采取重建新橋的方案。
4 常用加固技術
我國開始對舊橋加固技術進行研究,總的看來,混凝土橋梁上部結構加固方法從加固原理和適用特點上可分為五類。
4.1 改變結構受力體系
改變結構受力體系加固法是通過改變橋梁結構受力體系以達到提高結構整體承載能力的目的,是一種變被動為主動的加固方法。改變結構體系實現的方式主要有兩種:
4.1.1通過增加新的附加構件;
4.1.2 通過改變承重構件的邊界條件。新增構件往往會改變原結構的外觀,減小橋下凈空,影響通航,在實際加固工程中較少采用。但是該法由于加固效果較好,目前也常用作解決臨時通行重車輛的一種加固措施。實際加固工程中較多采用的是通過改變承重構件的邊界約束條件來改變結構的傳力體系,例如把簡支梁和簡支梁加以連接,即簡支梁結構改變為連續梁結構等。
4.2 承重構件增減
通過增設縱梁或者拓寬橋面等辦法分擔原構件的活載,達到提高承載力的目的。包括新增加主梁、增設縱梁拓寬橋面等。拓寬的橋面不僅可以有效的減小單個主梁荷載通行的集度,同時新增縱梁和原主梁之間還可以通過增加輔助橫梁來改善荷載的橫向分布問題。 4.3 增大構件的截面
通常采用的增大構件截面的方法有以下幾種:
4.3.1 橋面補強層加固法,主要用于主梁剛度不夠,橋面板承載力不足,或鉸接梁、板的鉸縫不能有效傳力。在梁**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和抗壓截面強度,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。該法用工量較大,工期較長,并有可能對原結構(如主梁等)造成一定的損傷。
4.3.2 增大截面與配筋加固法是通過增大構件截面面積或配筋率以提高鋼筋混凝土梁的強度、剛度、穩定性的加固方法。該方法一般采用在梁底面或側面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,從而達到提高橋梁承載能力的目的。但該方法會使上部結構恒載增加,在施工過程中全部的作業需在梁底進行,施工難度較大且施工質量難以控制,需要現場作業。
4.3.3 錨噴混凝土加固法,較多用于加固砌體墩臺、護坡等砌體工程。錨噴混凝土加固法是從隧道施工中轉化而來的加固方法,但由于施工工藝要求較高且存在一個新舊混凝土的銜接問題,加上施工過程中需要封閉交通,施工過程對環境影響較大。
4.4 外加預應力體系
外加預應力體系是利用預應力索產生的反向預矩,能較大幅度地減小恒載下的構件變形與應力水平,屬一種主動加固法。其優點是在自重增加很小的情況下,能夠大幅度改善和調整原結構的受力狀況,提高承重結構的剛度、抗裂性能。由于承重結構自重增加小,故對墩臺及基礎受力狀況影響很小??晒澥Χ张_及基礎的加固,對橋梁營運影響較小,可在不限制通行的條件下加固施工。缺點是會導致靜定結構發生內力重分布、轉向塊和錨固點存在著巨大的集中力、易受環境的影響,需要做防腐處理。
4.5 增補加勁材料
采用經濟梁高和經濟配筋率的混凝土受彎構件,其受壓區混凝土比受拉區鋼筋具有更多的強度空間,可通過增補拉區加勁材料的辦法來實現承載力的提高。傳統的外貼加勁材料加固法主要指粘貼鋼板法,隨著碳纖維,預應力碳纖維材料的出現,采用高強輕質的材料進行外貼加固愈來愈成為工程加固的研究熱點。這種加固方法的特點是:不需要破壞被加固的原結構的尺寸,施工工藝簡單,施工質量較容易控制,施工工期短。
5 加強舊橋養護管理
加強公路舊橋的管理,并進行維修和加固,使其處于正常的工作狀態,充分發揮舊橋的作用,是公路管理部門的一項主要任務。加強舊橋養護管理可從以下幾方面開展。
5.1對于經常過大件的路段,橋梁進行檢查和管理,收集原始檔案材料,掌握其動態;
5.2重視加固工程中原始資料的收集和整理工作,為今后的加固工程積累經驗;
5.3在施工中注意抓、制約工程;
5.4充分調動基層單位的積極性,正確處理責、權、利的關系。應充分重視公路舊橋的管理工作,加大資金投入,使其保持良好的工作狀態,確保公路運輸的安全。
隨著我國**的深入進行,國民經濟快速發展,交通事業日新月異。一大批20世紀80年代以前修建的公路橋梁已不適應交通運輸發展的需要。面對數量如此龐大的舊橋、危橋,如全部推倒重建,既不科學,較不現實。舊橋加固改造是一個**性的問題,引起了**的高度重視,并提到了刻不容緩的議事日程上來。如同世界眾多國家一樣,我國橋梁維修、養護、加固與改造也已提到了橋梁建設的議事日程。
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