論公路橋梁病害檢測(cè)原因及加固措施
2015-06-11
0.引言
隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展， 公路橋梁工程數(shù)量及車流量大幅度增加， 對(duì)公路橋梁工程的穩(wěn)定性、 安全性及耐久性提出了更高要求。受施工條件、材料、設(shè)計(jì)及施工工藝等因素的影響，公路橋梁存在的病害種類較多，如何有效檢測(cè)病害、加固橋梁成為提高公路橋梁施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
1.公路橋梁常見(jiàn)病害及成因
第一，原橋設(shè)計(jì)荷載偏低。大多數(shù)公路橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)車輛荷載的要求不高，更缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，所以設(shè)計(jì)的荷載標(biāo)準(zhǔn)不高，再加上實(shí)際應(yīng)用中采用標(biāo)準(zhǔn)較低，所以現(xiàn)有橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低，難以適應(yīng)目前運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展的要求。第二，施工質(zhì)量因素，公路橋梁病害與施工質(zhì)量存在密切關(guān)系，例如鋼筋保護(hù)層較薄、混凝土裂縫及蜂窩病害、構(gòu)件開裂等，雖然這些問(wèn)題在短期內(nèi)不會(huì)對(duì)橋梁運(yùn)行性能產(chǎn)生明顯影響，但是會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的后期維護(hù)及耐久性帶來(lái)嚴(yán)重危害。第三，橋梁使用因素，這與車輛超載運(yùn)輸密切相關(guān)。首先，橋梁超載會(huì)加大疲勞應(yīng)力幅度，造成結(jié)構(gòu)損傷甚至引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞事故；其次，車輛超載所造成的內(nèi)部損傷是不可恢復(fù)的，這會(huì)直接威脅到橋梁正常荷載下的使用，最終嚴(yán)重威脅到公路橋梁的安全性與耐久性。
2.公路橋梁病害的檢測(cè)方法
2.1常規(guī)檢查
常規(guī)檢查的主要內(nèi)容主要包括：檢測(cè)并記錄橋梁的總體尺寸、各構(gòu)件截面尺寸、鋼筋直徑及布置、支座位置等；測(cè)定材料的性能；檢測(cè)公路橋梁的運(yùn)營(yíng)狀況，尤其要對(duì)病害進(jìn)行反復(fù)觀測(cè)檢查，例如橋梁結(jié)構(gòu)的變化情況、混凝土的施工質(zhì)量、局部損傷、裂縫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)；檢查鋼筋的銹蝕情況、橋梁附屬設(shè)施的性能及地基承載力功能等。
2.2鑒定檢查
2.2.1檢測(cè)混凝土強(qiáng)度
混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)方法主要有兩種，無(wú)損檢測(cè)法與鉆取試樣法。前者又可以分為機(jī)械、物理及兩種綜合進(jìn)行的幾種方法。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，只有應(yīng)用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行綜合評(píng)定，才能夠提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。目前超聲波速法與回彈儀這兩種綜合法的應(yīng)用范圍最廣，誤差小于12%。后一種檢測(cè)方法既能做強(qiáng)度試驗(yàn)又能做彈性模量與密度試驗(yàn)，測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性也較高，但是，會(huì)破壞結(jié)構(gòu)、消耗時(shí)間較多、對(duì)試驗(yàn)條件也要求較高。所以一般用于檢測(cè)精度要求高的含筋量較小的大體積混凝土。
2.2.2承載力的檢測(cè)
公路橋梁承載力的檢測(cè)方法主要有三種：第一種是分析計(jì)算法。首先，需要檢測(cè)被檢橋梁結(jié)構(gòu)，然后利用橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算理論及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)來(lái)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算，最終測(cè)定橋梁的安全承載能力。分析計(jì)算法又可以分為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)折算與理論計(jì)算。前者的關(guān)鍵是確定各種系數(shù)、各項(xiàng)系數(shù)的建立必須要通過(guò)廣泛的調(diào)查研究。后者的關(guān)鍵是荷載計(jì)算與材料強(qiáng)度都必須要以實(shí)際檢測(cè)結(jié)果為準(zhǔn)，并將結(jié)構(gòu)的缺陷加到計(jì)算中，從而避免承載力降低。第二種是荷載試驗(yàn)法。這種方法的應(yīng)用范圍較廣，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)荷載試驗(yàn)?zāi)軌蛑苯訖z驗(yàn)橋梁的實(shí)際承載力。荷載試驗(yàn)法有兩種：靜載試驗(yàn)與動(dòng)載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)測(cè)試內(nèi)容主要包括應(yīng)變、撓度及裂縫，測(cè)試結(jié)果需要與預(yù)估值進(jìn)行比較，而不能直接與規(guī)范規(guī)定值進(jìn)行比較。而動(dòng)載試驗(yàn)法主要是分析動(dòng)荷載作用下橋梁載產(chǎn)生的動(dòng)力系數(shù)、自振頻率和阻尼數(shù)據(jù)，從而測(cè)定橋梁的實(shí)際承載力。荷載試驗(yàn)法涉及的影響因素較多，所以試驗(yàn)具有較高難度。第三種是實(shí)物調(diào)查比較法。這種方法屬于根據(jù)實(shí)際交通情況來(lái)檢定橋梁承載力的動(dòng)態(tài)求法。在長(zhǎng)期觀測(cè)被檢定橋梁的基礎(chǔ)上測(cè)得車輛荷載，測(cè)定車輛在通過(guò)橋梁的各主要部位的撓度、應(yīng)變、裂縫等方面的數(shù)據(jù)，然后對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，最終得出公路橋梁可以承受的荷載等級(jí)。
3.公路橋梁的加固措施
3.1非結(jié)構(gòu)性加固措施
3.1.1主梁加固
公路橋梁的主梁加固可以通過(guò)外預(yù)應(yīng)力加固及覆蓋混凝土的方法來(lái)進(jìn)行，這樣能夠有效避免鋼筋受到銹蝕，而且能夠減少溫度對(duì)主梁的破壞及影響，與此同時(shí)，還能夠增強(qiáng)主梁的抗剪能力。其具體做法為利用墩頂上兩孔梁端的多余空間來(lái)設(shè)置現(xiàn)澆橫向懸臂挑梁，挑梁一律使用現(xiàn)澆的橫向式懸臂挑梁，并在上面安裝妥當(dāng)預(yù)制的微彎板。其次，懸臂部分立設(shè)“π”形人行道上梁。橋梁兩側(cè)的人行道梁長(zhǎng)度需要超過(guò)主梁，人行道梁的支承點(diǎn)分別在邊墩挑梁和路堤特設(shè)的支墩上。這樣能夠減少加寬橋臺(tái)的工程量。 第三，在人行道翼緣與舊橋面之間現(xiàn)澆橋面拓寬部分，并在鋪裝橋面層時(shí)現(xiàn)澆行車道。在施工過(guò)程中，需要確保橋面的拓寬部分及鋪裝層需加入鋼筋網(wǎng)，以增強(qiáng)橋梁的整體性。最后，橋梁伸縮縫應(yīng)該設(shè)置在挑梁頂?shù)闹行模熊嚨缆访嫜由煨纬稍谔袅荷?。挑梁上橋面鋪裝層下需要墊設(shè)二層油氈，這樣能夠使其隨著溫度變化而自行收縮，使用聚氨脂材料來(lái)填充伸縮縫。
3.1.2懸臂孔主梁及掛梁牛腿的加固
牛腿是懸臂梁橋的關(guān)鍵部位，也是懸臂梁的薄弱環(huán)節(jié)，其牢固性直接關(guān)系到對(duì)橋梁能否維持安全通行。由于牛腿處梁高突變減小、截面凹折轉(zhuǎn)角多，需要傳遞較大的集中力，在使用過(guò)程中牛腿需要頻繁承受車輛的沖擊力，因而受力較為復(fù)雜。由于目前所使用的各種驗(yàn)算方法較為相似，所以難以全面地反映出其受力情況。在這種情況下，可以將其原牛腿的低標(biāo)號(hào)砼鑿除，改為澆筑鋼纖維砼。在澆筑鋼纖維砼時(shí)，可以將環(huán)氧砂漿涂抹在新老砼結(jié)合面上，從而增強(qiáng)兩者的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)一步防止裂縫產(chǎn)生。
3.2結(jié)構(gòu)性加固措施
3.2.1外加預(yù)應(yīng)力加固措施
外加預(yù)應(yīng)力加固方法就是在橋梁的下緣受拉力區(qū)放置預(yù)應(yīng)力材料，橋梁在受到荷載張拉作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生偏心預(yù)應(yīng)力，向上拉升梁體，降低梁體的自重應(yīng)力，這樣就會(huì)減少結(jié)構(gòu)受到的重力，降低橋梁變形及裂縫等情況的發(fā)生率，最大限度地提高結(jié)構(gòu)承載力。采用外加預(yù)應(yīng)力加固措施，能夠有效地縮短施工工期、降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平、提高橋梁的加固效果等，外加預(yù)應(yīng)力加固措施主要適用于大跨度、重型結(jié)構(gòu)及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀況下的混凝土構(gòu)件。
3.2.2碳纖維加固技術(shù)
碳纖維加固就是使用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布黏到混凝土構(gòu)件的表面。多股連續(xù)纖維與粘結(jié)樹脂在膠合后，通過(guò)“擠壓”與“拉拔”工序就能夠制成碳纖維。日常施工過(guò)程中所使用的粘結(jié)樹脂都屬于膠結(jié)劑，其強(qiáng)度較高，將其涂抹在混凝土的表面，比較容易滲透到混凝土內(nèi)部，并與混凝土混合為樹脂混凝土，這樣能夠提高混凝土的強(qiáng)度，使混凝土與碳纖維緊密結(jié)合起來(lái)，對(duì)混凝土產(chǎn)生壓力作用。此外，鋼筋與混凝土自身的握裹性較強(qiáng)，在碳纖維布的壓力作用下，兩者在受力變形后會(huì)獲得較強(qiáng)的協(xié)調(diào)性，所產(chǎn)生的強(qiáng)度也超出混凝土自身的抗剪強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。
4.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，公路橋梁質(zhì)量對(duì)于交通運(yùn)輸業(yè)有著重要影響，橋梁檢測(cè)具有一定的復(fù)雜性，這對(duì)于施工加固人員提出了較高要求，施工人員必須要具備較高的技術(shù)水平且豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，檢測(cè)人員與施工人員必須要加強(qiáng)配合，做好檢測(cè)工作，這樣才能夠確保對(duì)公路橋梁進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。
