橋梁抗震加固技術的應用分析
2015-12-29
引言
橋梁是交通生命線工程中的重要組成部分，震區(qū)橋梁的破壞不僅直接阻礙了及時救災行動，使得次生災害加重，導致生命財產(chǎn)以及間接經(jīng)濟損失巨大，而且給災后的恢復與重建帶來困難。橋梁作為重要的社會基礎設施，投資大、公共性強、維護管理困難。提高橋梁的抗震性能是減輕地震損失、加強區(qū)域安全的基本措施之一。根據(jù)以往地震中橋梁的震害情況，鋼筋混凝土橋梁常見的破壞形式主要分為上部結構破壞、支座破壞、下部結構破壞和基礎破壞等。
一、梁震害的主要形式
1、上部結構墜毀
由于支承連接件失效或下部結構失效等引起的落梁現(xiàn)象，在破壞性地震中常有發(fā)生，其中絕大多數(shù)是在順橋向發(fā)生落梁。
2、支承連接件破壞
橋梁支座、伸縮縫、剪力鍵、支承連接件等，被認為是橋梁結構體系中抗震性能比較薄弱的環(huán)節(jié)。支座的破壞形式主要表現(xiàn)為:支座移位、錨固螺栓撥出、剪斷、活動支座脫落、支座本身構造上的破壞。
3、橋臺橋墩破壞
墩柱彎曲破壞:彎曲破壞是延性的，多表現(xiàn)為開裂、混凝土剝落壓潰、鋼筋裸露和彎曲等，并產(chǎn)生很大的塑性變形;墩柱剪切破壞:剪切破壞是脆性的，往往會造成墩柱及上部結構的倒塌，震害較為嚴重。橋臺震害:橋臺的震害在地震中是較為常見的，由于地基喪失承載力等引起的橋臺滑移、臺身與上部結構的碰撞破壞和橋臺傾斜。
4、基礎破壞
擴大基礎的震害一般是由地基失效引起，樁基礎的震害，除了地基失效這一主要原因外，還有上部結構傳下來的慣性力所引起的樁基剪切、彎曲破壞，更有樁基設計不當所引起的震害。
二、橋梁震害的原因
目前的橋梁抗震技術在地震中并不能保證橋梁完好無損,根據(jù)過去眾多地震發(fā)生時,橋梁所產(chǎn)生的不同問題和損壞情況,能夠大致總結橋梁震害產(chǎn)生的以下五個原因:
1、地基震害
地震發(fā)生后,會產(chǎn)生強大的能量波,在地震能量波的推動作用下,橋梁地基中的沙土會被液化,這就導致了橋梁的地基失效,橋梁的地基發(fā)生沉降或不均勻沉降的情況,使地面發(fā)生較大的變形,地層也隨之發(fā)生水平滑移、下層、斷裂等現(xiàn)象。如果發(fā)生地基震害,將會使橋梁坍塌,給震后的橋梁修復工作帶來極大的困難。
2、支座震害
不是所有的橋梁設計和建造都能按照高等級地震的要求來建造的,某些橋梁的支座設計,并沒有充分考慮到抗震的需求,所以在某些支座形式和材料上存在著缺陷,在連接與支擋等構造措施上存在不足,導致支座在地震能量的作用下會發(fā)生較大的變形和位移。
3、橋墩震害
當?shù)卣鸢l(fā)生后,橋墩在地震能量的作用下,會發(fā)生不同程度的傾斜、沉降、滑移、開裂、剪斷和鋼筋裸露扭曲等問題,這些問題對在整個橋體的安全形成極大的威脅,嚴重影響到橋梁的平衡和牢固,若不及時修復和解決,橋梁將面臨隨時倒塌和傾倒的情況。
4、梁的震害:這種震害主要是由橋臺震害、橋墩震害、支座震害等引起的,主要表現(xiàn)為主梁墜落,這是最嚴重的震害現(xiàn)象,直接斷開了橋梁的主體橋面,導致道路交通癱瘓,搶修工作困難復雜。
三、橋梁抗震加固技術的應用
1、裂縫修補技術
根據(jù)裂縫的寬度、深度及分布特點，對裂縫寬度在0.15mm以下且裂縫深度較淺的細小裂縫，采用涂刷封閉膠進行表面封閉。對寬度大于0.15mm的裂縫，采用高壓化學灌漿的方法進行治理，即將由化學材料配制的漿液，通過鉆孔埋設注漿嘴，用壓力將其注入結構裂縫中，使其擴散、凝固，達到封閉裂縫的目的。搭設施工平臺→裂縫調(diào)查→裂縫清理→鉆孔→安裝注漿嘴→密封注漿嘴及裂縫口→配制膠液→灌注膠液→確認注滿→膠液固化后拆除注漿嘴→收尾處理→驗收。
2、結構混凝土表面缺陷修補技術
混凝土表面缺陷調(diào)查→缺陷大小面積測量→鑿除缺陷混凝土→去除浮漿雜質(zhì)至密室部位→鑿除面清洗干凈→對鋼筋除銹→配置環(huán)氧樹脂膠液→配置環(huán)氧樹脂砂漿(混凝土)→原混凝土表面涂刷膠液→環(huán)氧砂漿(混凝土)修補→砂輪機打磨修補表面→驗收。
(1)進行修補應對缺陷進行處理，將缺陷混凝土鑿除，去除灰塵、浮渣及松散層等污物，并用有機溶劑將鑿除面處擦洗干凈，保持干燥。
(2)對于缺陷處的鋼筋，必須進行除銹。
(3)環(huán)氧樹脂和環(huán)氧砂漿的配置必須嚴格按照配合比進行配置。
(4)修補環(huán)氧砂漿時，必須施加一定的壓力，用力涂抹。
3、墩身加固技術
搭設支撐支架→頂升梁體→鑿除破壞區(qū)域鋼筋及混凝土→重新焊接橋墩鋼筋→原墩身表面鑿毛、植筋→安裝、焊接鋼套管→灌注混凝土→鋼管外表面防銹處理。
(1)原墩柱表面應充分鑿毛，并清除干凈，以保證新老混凝土間的黏結力。
(2)對于受損嚴重橋墩，橋墩本身已喪失承載力，在加固過程中需要鑿除破壞區(qū)域鋼筋及混凝土，此時需在橋墩兩側(cè)布置臨時支承架，將梁體荷載轉(zhuǎn)為兩側(cè)支承架承擔。同時，需將梁體頂升到設計標高，采用同步頂升技術頂升梁體。
4、梁體加固技術
4.1梁底粘貼鋼板加固技術
粘貼鋼板位置放線→螺栓位置鉆孔→粘貼鋼板區(qū)域混凝土表面處理→鋼板下料、加工→鋼板粘貼表面處理→配置粘貼膠液→鋼板粘貼→固定與加壓→檢驗→膠液固化→完工后表面防腐處理→交付驗收。
(1)對粘貼鋼板區(qū)域混凝土外表面和鋼板表面進行打磨、清理，以增強表面與粘貼膠間的黏結力;粘貼鋼板的專用粘鋼膠，嚴格按比例進行計量，并采用機械攪拌方法攪拌均勻，并在規(guī)定的時間內(nèi)涂抹;采用支撐鋼管與植筋螺栓相結合的方法對粘貼好的鋼板進行加壓，確保鋼板與混凝土表面間的粘貼膠密實。
(2)將原鋪裝層鑿除后，在梁體頂面植入直徑為16mm的鋼筋，鉆孔深度為5cm，按梅花形布置;在灌注C50鋼纖維混凝土前，用壓風機將粘貼面清理干凈，并用水潤濕。
4.2梁體復位及支座修復技術
解除梁體約束→布置頂升平臺→安放液壓千斤頂→頂升梁體→支座震害處理→落梁至聚四氟滑板上→橫向、縱向頂推梁體復位→頂升梁體取出聚四氟滑板→落梁→交付驗收、拆除工作平臺。
(1)在支座調(diào)整之前，首先進行頂升前的各項準備和預演工作，確保頂升的順利進行，并封閉交通。
(2)必須用砂漿或其它合適的材料確保臨時加固鋼板的平整密貼。
(3)頂升前，必須采取一定的措施，以使梁體在一個橋墩(臺)位置處的整體抬升。
(4)千斤頂頂升時，施工人員必須遠離千斤頂，以防發(fā)生意外。
(5)在支座調(diào)整過程中，必須嚴格中斷交通。千斤頂頂升時，必須緩慢頂升，同時安排人員嚴密觀測橋面板的變形和相鄰梁板的情況，如有異常，應立即停止。
5、橋面加固技術
5.1橋面伸縮縫更換技術
切縫→開鑿原伸縮縫→清理槽口→伸縮縫安裝定位→錨固及焊接→伸縮縫內(nèi)填充泡沫板→清理和沖洗結合面→澆注鋼纖維混凝土鋪裝層→養(yǎng)生。
5.2橋面鋪裝鋪筑技術
鑿除橋面鋪裝層→清理橋面→噴灑透油層→瀝青混凝土廠拌和→攤鋪瀝青混凝土→碾壓→涂刷交通標線。
結束語
現(xiàn)代建筑中橋梁抗震加固技術有著重要的作用,如何應對地震時橋梁將會發(fā)生的震害,如何提高橋梁抗震技術,是眾多橋梁設計者和建設者需要共同努力的方向。為保證在今后的地震中,橋梁能夠扛過地震損害,保障道路暢通,國內(nèi)外橋梁建筑專家要齊心協(xié)力,共同研究和制定橋梁抗震技術,不斷提高橋梁的抗震性能,讓建造的橋梁永不倒下。
