许增鑫 李永水
【摘 要】公路桥梁建设是可持续发展的,不仅要建设新桥,而且要重视对旧桥的改造,通过对旧桥的改造可延长旧桥的服务寿命、提高旧桥的承载能力和改善行车性能,节约建设资金。通过对旧桥进行适当的维修加固,使其恢复原有承载能力,成为交通建设的重要工作。根据近年对旧桥及危桥的维修加固实践,本文对公路旧桥的维修与加固中相关技术问题进行了论述。
【关键词】旧桥 维修 加固
【中图分类号】U445.72 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2013)03-0259-01
桥梁作为公路的重要组成部分,对保障公路畅通起到了至关重要的作用。但由于其修建早,运营时间长,设计荷载低,桥面净宽狭窄,又因年久失修,使得众多桥梁受到不同程度的损坏以及桥位选择缺乏长远考虑,一些桥梁明显成为路线的“颈口”,影响了整个路线的畅通。尽快改造这些桥梁,提高其使用性能是今后一个时期桥梁建设的紧迫任务。
一、旧桥维修与加固的具体原因
1、设计标准低。随着桥梁设计规范的不断发展公路桥梁的设计荷载已由汽车6级、汽车8 级、汽车13 级发展到汽车15 级、汽车20 级及汽车超级,并且仍有继续增大的趋势。
2、外界不利荷载的影响。这使得桥梁结构安全性下降,在我国,造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶,致使20% 以上的桥梁出现安全隐患。
3、使用时间长。由于桥梁的使用年限长,接近其使用寿命,由于年久失修、失养,已不适应交通量日益增长的需要。
二、旧桥维修与加固的基本要求
虽然旧桥维修加固的方法比较多,如何进行选择,要充分考虑于具体的工程,应依照以下的原则:
1、采用维修加固方案之前,须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。
2、补强加固是通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。因此桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则,在兼顾经济性的前提下,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式。
3、选择桥梁加固方式时,必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量,最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工。
4、采用扩大或增加桥梁构件断面的方法进行加固前,应考虑增加部分与原有部件的结合效果。
三、旧桥的维修与加固技术
1、旧桥的上部承重结构维修加固的方法
(1) 桥面补强层加固法。在桥面上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使其与原有主梁形成整体,从而达到增大主梁有效高度和抗压截面,增加桥面整体刚度,改善桥梁荷载横向分布能力,提高桥梁承载能力的一种常用且有效的方法。
(2) 粘钢加固法。当交通出现承载力不足或出现严重腐蚀的情况时,梁板桥的主梁会出现严重的横向裂缝,采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位,使钢板与加固混凝土结构形成整体,以提高构件的抗弯、抗剪能力,提高原结构的刚度,限制裂缝的开展,改善钢筋与混凝土的应力状态。
(3) 锚喷混凝土加固法。借助高速喷射机械,将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上,凝结硬化而形成钢筋混凝土,从而增大桥梁的受力断面,增加补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用。这种锚喷加固法主要用于拱式桥梁,施工工艺简单而且加固效果好。
(4) 增大梁截面积加固法。钢筋混凝土简支梁桥上部结构往往由于原结构或由于施工质量不佳等原因导致在长期运营过程中出现裂缝等现象从而使结构的承载能力降低,通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗弯强度,从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。
(5)增设纵梁加固法。在墩台地基安全性能好,并具有足够承载力的情况下,可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁。新梁与旧梁相连接,共同受力,由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,使原有梁中所受荷载得以减少,由此使加固后的桥梁承载力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或者两侧时,则兼作加固作用。为保证新旧混凝土能够共同作用,必须注意做好新旧桥梁之间的横向链接。
2、旧桥的下部结构维修加固的方法
(1)扩大基础加固法。适用于基础承载力不足或埋深太浅,而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础时的情况。由于桥梁的基础承担着桥梁的全部自重及桥面上的可变作用,因而桥梁基础的加固成为桥梁加固工程中的重点。该方法因受力明确、施工简单、造价低廉而在实际加固工程中广泛采用。
(2)增补桩基加固法。当桥梁墩台基地下软卧层时,墩台发生沉陷,采用此法是一种常见而且有效的方法。在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩,并扩大原承台,以此提高基础承载力、增加基础稳定性,这种方法的优点在于不需要抽水筑坝等水下施工作业。
(3)桥台新建辅助挡土墙加固法。由于桥台台背水平土压力过大,引起桥台倾斜,应在背后加建一挡墙,以抵御过大的土压力。
(4)桥墩套箍加固法。对于桩柱式桥梁,当桥墩由于基础冲刷严重、埋置深度不够,施工质量控制不严等因素导致墩台露筋及破损时,一般可对受损的墩台采用钢筋混凝土套箍进行补强加固。套箍可以沿墩台身或桩身外侧布设,做成圈梁形式。
(5)墩台拓宽加固法。利用旧桥基础,靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分,以便安装上部结构。
3、旧桥其他维修加固的方法
(1)桥面铺装的维修。桥面铺装指的是为保护桥面板和分布车轮的集中荷载,用沥青混凝土、水泥混凝土、高分子聚合物等材料铺筑在桥面板上的保护层。其作用是保护桥面板防止车轮或履带直接磨耗面,保护主梁免受雨水侵蚀,并借以分散车轮的集中荷载。桥面铺装的病害主要为原铺装层过薄、铺装中未设钢筋网或含筋量过小、铺装与桥板间存在夹层、混凝土浇筑不密实引起的。
(2)桥面伸缩缝的维修。由于它设置在梁端构造比较薄弱的部位,直接承担车辆反复荷载作用,又大多暴露在大自然中,受到各种自然环境的影响。加之其装置的性能及连接件等不尽完善,因而可以说伸缩缝是易损坏,难修补的部位,经常会发生各种不同程度的缺陷。
(3)桥梁上下部结构裂缝的加固。一般采用塞缝灌浆,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥砂浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥砂浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好。环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。塞缝灌浆技术的通常做法是:先用1:1水泥砂浆勾缝,勾缝时需预留直径约6-8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6-1.0m,缝小处孔距为0.4-0.6m,待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,同时要留孔灌浆,孔距一般为0.25-0.3m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。
总之,旧桥维修与加固是个系统工程,它大量节约社会资源,能适应经济的发展。在实际工作中,要结合桥梁实际情况,采用合适的维修与加固技术,可使旧、危桥满足安全要求和使用要求继续服务,让少量的投资发挥最大效益。
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