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1 概述

近年來,隨著國民經濟的快速發展,交通框架拉大,道路建設改造繁忙,投資力度加大,公路事業無論是建設規模還是建設標準都有了一個大跨度、常規的發展。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,對一些可以利用的病危橋梁有所忽視。尤其是七八十年代建造的公路橋梁,隨著時間推進,交通量及荷載的增長,普遍存在嚴重的安全隱患。而且病危橋梁的接連產生,主要由于對縣鄉公路的病危橋梁的改造加固資金有限,未能得到及時解決,只能采取限速限載,對交通造成比較被動的局面。但是,由于施工質量和橋梁設計等方面的原因,較因為*以來所修建的許多老橋,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,加上不能適應目前交通量的迅猛增長,使得對公路病危橋梁的改造加固迫在眉睫。

2 公路病危橋梁改造加固的目的與意義

2.1 病危橋梁改造加固的目的

公路橋梁建成以后,隨著時間推進,交通量及荷載的增長,很快就需要對已建橋梁進行維修、改造和加固,結合浙江省富陽市現狀病危橋梁改造加固工程,針對這些病危橋梁,不能滿足繼續使用的狀況進行處理的方法。

公路橋梁不能滿足繼續使用大致有下面幾種情況:

(1)公路橋梁在使用一定年限之后,出現結構陳舊老化、破損,影響到它原有設計能力而危及運行的,必須予以修補,使之恢復到原有設計的承載能力。(2)公路橋梁狀況基本完好,但由于當初設計標準低,經過一段時期的交通發展,荷載標準或橋下凈空等已不能滿足新的設計標準規范,需對其加強才能適宜新的交通。(3)公路橋梁設計標準合理,結構基本完好。由于遇到某種特殊需要,原設計沒有包括在內的荷載或結構變化,而需要臨時改造加強。

2.2 公路病危橋梁改造加固的意義

公路病危橋梁加固以后,可以延長橋梁的使用壽命,用少量的資金投入,而使得橋梁能滿足現有交通量的需求,較可以緩和橋梁投資的集中性。對病危橋梁的改造加固,并非新建項目,一般來講不是**人的政績,但是實實在在的民生工程,可以預防和避免橋梁的坍塌造成物資損失和人身傷亡。

3 公路病危橋梁改造加固的現狀

3.1 病危橋梁改造加固難度大

結合浙江省富陽市現狀病危橋梁改造加固工程的現狀分析,病危橋梁的改造加固,不論那種需要都使得改造工程處于一種材料、空間都受到局限的被動的技術狀態之下。而且由于橋梁結構形式多樣,跨徑不同,建設方法各異,地形、地質變化差別大等因素,使病危橋梁的改造加固成為一門廣泛存在而又變化多端、較其復雜的學問。

(1)有些病危橋梁由于受地形限制以及現實的交通需要,需要在不中斷交通的情況下進行改造加固,因此改造加固時會有交通干擾。(2)病危橋梁改造加固的原則一般利用原有結構進行,受其結構形式的限制,只能在原有結構上進行改造加固,因此局限性很大。(3)新建部分的結構體系與老橋結構體系的變化和過渡,以及結合部分的細節處理,對于設計和施工都是一個相當復雜的問題。(4)公路病危橋梁多數結構已處在不利狀態,有的還岌岌可危。而且多數病危橋梁缺乏原有的設計資料和施工記錄,結構內部情況不詳,根據現有的受力情況,很難確定其結構,這給病危橋梁的改造加固帶來了很大的風險。

3.2 病危橋梁改造加固技術要求高

(1)通常業主單位較愿意拆除舊橋然后重新新橋,除非必要時才利用原有病危橋梁而采用改造加固措施。(2)由于病危橋梁的改造加固的設計工作,技術復雜,工作量大,收費低,因此設計單位一般不愿意承擔這樣的設計任務。(3)病危橋梁的改造加固的設計需要良好的橋梁理論水平和力學基礎知識,確定改造加固方案時要能夠正確分析和判斷原有橋梁的安危程度,即其結構狀態和內力大小程度,這就需要一定的力學試驗作為結構分析的支撐。(4)病危橋梁的改造加固方案在施工實施中存在復雜性,因此改造加固方案和處理方法需要有一定施工經驗的隊伍。

4 公路病危橋梁改造加固的思路

4.1 病危橋梁改造加固的基本概念

橋梁改造加固和維修養護所起的作用是不同的,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,而改造加固卻是從承載受力的角度來處理的。

(1)現有橋梁不能滿足原設計荷載要求,應該通過改造加固恢復其原有的承載力。(2)現有橋梁的設計荷載標準不能滿足當前的交通要求,要求提高到一個新的設計荷載標準。(3)現有橋梁需要通過一次性的特重荷載,要求采用臨時性措施通過特重荷載而不使原結構受到破壞,過后恢復正常。

4.2 病危橋梁改造加固的方案

一般情況下,病危橋梁的改造加固方案,可以考慮減少內力或增大斷面,也可以考慮采用新材料進行改造加固,主要有以下幾種方法:

(1)結構性加固,對原有結構采用體外預應力、在結構的受拉區粘貼鋼板或增設鋼結構支撐等。(2)非結構性加固,對現有橋梁的裂縫進行封閉或壓漿處理。

4.3 病危橋梁改造加固方案的實施

病危橋梁改造加固方案的實施,在工藝上有較高的要求,需要有一定經驗的熟練工人和施工隊伍來完成。

4.4 病危橋梁改造加固后的檢測

病危橋梁改造加固后需要對其進行檢測和觀察,以確定改造加固的效果。

常規的檢測方法是利用靜載試驗和動載試驗,將試驗結果與加固設計的計算結果進行對比,來判斷橋梁改造加固成功與否。

4.4.1 橋梁靜載試驗

靜載試驗通過測試橋梁結構在試驗荷載作用下控制截面的應變、位移或裂縫分析來判定橋梁的承載能力。

荷載工況選擇應反映橋梁設計的很不利受力狀態,同時為了確保加載安全和了解結構應變和位移隨著試驗荷載增加的變化關系,對橋梁試驗加載應分級進行。加載設備常采用可行式車輛,測點的布置不宜過多,但要保證質量,一般情況下,主要測點布設應能控制結構的大應力和大撓度。

4.4.2 橋梁動載試驗

動載試驗通過測試橋梁在動載作用下的響應,分析橋梁的頻率、阻尼和振型等動力特性,根據動力響應和動力特性進行橋梁承載力評定。

橋梁結構的動力特性只與結構本身的固有性質有關(如結構的組成形式、剛度、質量分布和材料性質等),而與荷載等其它條件無關。橋梁在實際動載作用下,根據結構各控制部位的動力響應,如振幅、頻率、速度和加速度以及反映結構整體動力作用的沖擊系數等,來分析結構在動荷載作用下的受力狀態。

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