舊橋加固與補(bǔ)強(qiáng)
2010-11-29
1.概述
步入90年代以來，我國(guó)的交通事業(yè)飛速發(fā)展，運(yùn)輸量大幅度增長(zhǎng)，行車密度及車輛載重越來越大，尤其是拖掛運(yùn)輸和集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，使重型車輛日益增多。我國(guó)現(xiàn)有的公路橋梁有相當(dāng)一部分已滿足不了使用上的要求。橋梁的陳舊、老化、強(qiáng)度降低這一問題，引起了世界各國(guó)的極大關(guān)注，已提到了刻不容緩的議事日程。目前在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)研究橋梁養(yǎng)護(hù)、維修加固的熱潮。由西方24個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家參加的聯(lián)合國(guó)“經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織”(OECD)曾召開過“關(guān)于道路橋梁維修管理國(guó)際會(huì)議”、“國(guó)際橋梁與結(jié)構(gòu)會(huì)議”等等。該“組織”還組織有關(guān)國(guó)家進(jìn)一步開展這方面的研究工作。
由于舊橋加固費(fèi)用一般僅為新建橋梁的10%一30%左右。比重建新橋可節(jié)約大量資金，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。在我國(guó)目前建設(shè)資金短缺的情況下。舊橋加固工程必將有著可觀的市場(chǎng)，作為施工企業(yè)的技術(shù)人員，有必要了解這方面的知識(shí)，了解橋梁病害產(chǎn)生的原周，容易出現(xiàn)問題的部位，以及常用的加固方法，為今后承攬類似工程做好準(zhǔn)備。
2.舊橋承載力不足的原因及加固改造途徑
1.原因分析
大量調(diào)查研究資料表明。造成橋梁承載力不足的原因是各種各樣的，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：
(1)設(shè)計(jì)荷載偏低
大量的橋梁由于建橋年代對(duì)車輛荷載的要求不高，特別是工程投資的局限，為了節(jié)省資金，很少預(yù)測(cè)今后交通運(yùn)輸發(fā)展的需要，做出長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃 。
(2)施工不當(dāng)造成承載力降低
施工是實(shí)踐設(shè)計(jì)的過程，設(shè)計(jì)的正確性將在施工中得到檢驗(yàn)。同時(shí)施工質(zhì)量也將影響橋梁的整體性能。在生產(chǎn)實(shí)踐中，盡管有正確的設(shè)計(jì)，但由于施工方法不當(dāng)，施工質(zhì)量控制不嚴(yán)及施工中遇到一些非預(yù)見性災(zāi)害，如洪水、地震等，常常導(dǎo)致橋梁承載力降低，不能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。
(3)其它原因
橋梁作為大自然中的一種結(jié)構(gòu)，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的意外災(zāi)害，如地震、沖撞事故等，使橋梁結(jié)構(gòu)受到損壞，承載力下降。
2.2加固與補(bǔ)強(qiáng)
橋粱加固一般是通過對(duì)構(gòu)件的補(bǔ)強(qiáng)和結(jié)構(gòu)性能的改善恢復(fù)或提高現(xiàn)有橋梁的承載能力，以延長(zhǎng)其使用年限，適應(yīng)現(xiàn)代交通的要求。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)橋梁進(jìn)行加固改造的技術(shù)途徑主要有以下五種：
(1)加強(qiáng)薄弱構(gòu)件對(duì)于橋梁上有嚴(yán)重缺陷或因通行重型車輛而不能滿足安全承載要求的薄弱構(gòu)件，通常采取以新材料(噴射混凝土、混凝土、鋼板、玻璃鋼或鋼筋)增大主粱或主拱圈截面，用高標(biāo)號(hào)水泥砂漿或環(huán)氧樹脂水泥砂漿封填裂縫。增設(shè)外部后張預(yù)應(yīng)力筋，施加外部預(yù)應(yīng)力，或用化學(xué)粘結(jié)劑粘貼附件的辦法進(jìn)行加固。
(2)增加輔助構(gòu)件
當(dāng)橋梁承載能力不足或因某種原因使橋梁遭到破壞時(shí)，可以在原有結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件。如增設(shè)縱梁、橫梁或拱肋等；也可以用新的預(yù)制構(gòu)件替換原有結(jié)構(gòu)上有嚴(yán)重缺陷而又不易修復(fù)的構(gòu)件。替換構(gòu)件時(shí)，必須設(shè)置足夠的臨時(shí)支撐，采取可靠的技術(shù)措施，以保證整個(gè)結(jié)構(gòu)在施工中的安全。
(3)改變結(jié)構(gòu)體系
主要是利用梁的連續(xù)作用或粱、板組合作用及拱、梁組合作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系，改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，以提高橋梁承受活載的能力。如將簡(jiǎn)支梁變?yōu)檫B續(xù)梁，將鉸接改為剛接，利用輔助墩、八字墻等將單跨粱變?yōu)槎嗫缃Y(jié)構(gòu)，以及在拱橋橋面上澆筑一層鋼筋混凝土板，將拱式體系轉(zhuǎn)換為梁式體系等。
(4)減輕恒載
減輕原橋上部結(jié)構(gòu)的恒載，可以改善原橋的受力狀況，提高承受活載的能力。特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制，不能滿足加固上部結(jié)構(gòu)和提高活載所增加的承載力要求時(shí)，以減輕橋梁恒載的辦法來提高承受活載的能力是一種經(jīng)濟(jì)有效的措施。
(5)加固墩、臺(tái)及基礎(chǔ)
有相當(dāng)一部分橋梁的缺陷和病害是因墩臺(tái)或基礎(chǔ)的原因引起的。對(duì)這類橋梁通常采用鋼筋混凝土套箍，用鋼筋混凝土拉桿和鋼拉桿施加外部預(yù)應(yīng)力?；蛴庙斖品ǖ却胧┘庸虡蛄憾张_(tái)和基礎(chǔ)，改善墩臺(tái)基礎(chǔ)的受力狀況，提高橋梁的承載力。
3.加固改造橋梁的實(shí)例
成都市一環(huán)路永豐路立交橋的主橋部分是我公司1987年建成通車的一座城市立交，該橋主跨部分為三跨連續(xù)粱結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)是v型構(gòu)。引橋部分為16m空心簡(jiǎn)支板梁結(jié)構(gòu)，南北兩側(cè)各10孔。由于該橋設(shè)計(jì)保險(xiǎn)系數(shù)較小，帽梁與主梁的截面都很單薄，配筋也較薄弱，又沒有施加預(yù)應(yīng)力，再加上工期緊的原因，致使主跨部分落架較早。產(chǎn)生不均勻沉降，橋梁受力狀況受到了影響?，F(xiàn)在投人運(yùn)營(yíng)9年多時(shí)間，在簡(jiǎn)支梁的正彎矩區(qū)和連續(xù)梁正彎矩區(qū)都產(chǎn)生了大量裂縫，橋面負(fù)彎矩區(qū)的混凝土也產(chǎn)生了較大的橫向裂縫。梁底跨中撓度大大超過了允許值。用肉眼順橋向觀看梁體明顯出現(xiàn)波浪形狀。經(jīng)成都市干道指揮部研究決定對(duì)此橋予以加固改造，設(shè)計(jì)任務(wù)由四川省交通廳勘測(cè)設(shè)計(jì)院承擔(dān)，施工仍由我公司承建該橋總的加固思路是對(duì)截面尺寸薄弱的部位予以加大截面，并施加預(yù)應(yīng)力，對(duì)主粱外部施加后張預(yù)應(yīng)力，對(duì)橋面混凝土開裂較多的地方予以剔除重新澆筑。具體做法是，加大簡(jiǎn)支跨部分帽梁的外形尺寸，在帽梁的兩端安裝錨盎，兩側(cè)各布設(shè)一束3XD15.2鋼絞線，施加預(yù)應(yīng)力之后，鋪設(shè)鋼筋在原帽梁外重新包裹一層鋼筋混凝土。簡(jiǎn)支梁部分選擇空心板梁的板肋處，在梁的兩端各打一個(gè)45度的斜向L，從孔中穿4xD15.2的鋼絞線，每孔布設(shè)8束鋼絞線，張拉完畢后，梁底外露預(yù)應(yīng)力筋施加噴射混凝土，梁頂外露鋼絞線包裹在橋面混凝土中。
該橋加固設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單明了，但施工卻極其困難而繁瑣，筆者作為加固工程主要的技術(shù)負(fù)責(zé)人參加了整個(gè)過程的施工。首先最困難而又最關(guān)鍵的工序就是在主梁上鉆45度角的斜孔，這道工序能按設(shè)計(jì)思路進(jìn)行是整個(gè)加固工程能否完成的關(guān)鍵 要鉆透1m多厚的鋼筋混凝土非常困難。里面有D28的主筋。經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)，計(jì)算性能與價(jià)格比后，選擇了北京一家公司生產(chǎn)的鉆機(jī)，采用金鋼鉆頭。鉆一個(gè)眼大概需要3～4個(gè)小時(shí)，全橋共用4臺(tái)鉆機(jī)同時(shí)施工，經(jīng)過不到2個(gè)月的時(shí)問，共鉆眼400余米，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。鉆孔完成后，還要將孔與底板的連接處鑿成弧形并安裝轉(zhuǎn)向塊，以減少預(yù)應(yīng)力的摩阻損失，然后穿索張拉。錨具采用四孔的扁錨，以減少露出橋面的高度，張拉千斤頂采用LD一23型逐根張拉。錨板與錨下結(jié)構(gòu)的固定是很關(guān)鍵的問題，使用灌注環(huán)氧混凝土的辦法。經(jīng)實(shí)踐，在配比正確的情況下效果良好。
帽梁的加固是個(gè)棘手的問題，主要是兩個(gè)環(huán)節(jié)不好施工。一是預(yù)應(yīng)力錨板不易固定，在垂直的平面上固定能承受20噸拉力的錨板極為困難，二是張拉完成時(shí)澆筑混凝土?？臻g較小不好震搗，這些都是一些非常細(xì)致、費(fèi)時(shí)的事。經(jīng)過與設(shè)計(jì)的幾次磋商，多次變更圖紙。最終達(dá)到了預(yù)期的效果。
最后一個(gè)難題就是噴射混凝土的施工，由于噴射截面較小，混凝土不易附著。此工序?qū)儆诟邏鹤鳂I(yè)，容易造成傷人事故，最后經(jīng)過精心組織，對(duì)一些技術(shù)細(xì)節(jié)認(rèn)真處理，如在梁板處鑿毛，混凝土噴射完成后再進(jìn)行手工抹面處理，設(shè)置安全防護(hù)物，使噴射混凝土達(dá)到了保護(hù)鋼絞線的目的，又美觀大方。
通過參加舊橋加固的施工，我們蕕得了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。與新建橋施工有很大的不同，所有的工序都需要細(xì)致、耐心、認(rèn)真地完成。稍疏忽點(diǎn)，下道工序就無法進(jìn)行。在加固完成后 還進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，通過測(cè)試鋼筋的應(yīng)力一應(yīng)變，證明加固效果顯著，完全可以投入使用。
由于作者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多，懇請(qǐng)讀者給予指正。
