探討現(xiàn)今橋梁加固的方法
2015-06-15
引言
近幾十年甚至近百年前修剪的橋梁由于時(shí)間的推移或由于超重車輛通過橋梁使橋梁受到損傷或者損傷進(jìn)一步加劇的現(xiàn)象日漸突出[2]，為使這些舊橋能繼續(xù)發(fā)揮其承載作用，需對其進(jìn)行加固。日本大約有5500座公路橋承載能力不足，他們專門編制了《混泥土工程裂縫調(diào)查及補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)規(guī)程》。我國的橋梁損傷情況也十分嚴(yán)重，但至今尚未見到專門的橋梁加固技術(shù)規(guī)程。
1 橋梁需要加固的原因
1)舊橋梁原有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，不能滿足現(xiàn)在發(fā)展了的車輛通行要求。隨著橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的不斷發(fā)展，公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載已由汽一6級、汽一8級、汽一13級發(fā)展到汽一15級、汽一20級及汽―超20級，并且仍有繼續(xù)增大的趨勢[3]。據(jù)調(diào)查分析，全國的國道、省道和縣級公路的永久大、中型橋梁中，設(shè)計(jì)荷載達(dá)到汽一20級、掛一100級標(biāo)準(zhǔn)的僅占大、中型橋梁總數(shù)的6.53％，汽一10級、履帶50級及以下荷載標(biāo)準(zhǔn)的橋梁占9.17％，其余84.3％的橋梁基本上是汽一13級和汽一15級荷載標(biāo)準(zhǔn)。
2)由于設(shè)計(jì)及施工的缺陷以及各種不利作用(如碳化、氯離子侵入、酸侵蝕、堿集料反應(yīng)、凍融、鹽害等)，使得橋梁結(jié)構(gòu)的混凝土及鋼筋腐蝕嚴(yán)重。
3)橋梁的使用年限長，接近其使用壽命。我國在20世紀(jì)60年代～70年代修建的橋梁，大部分仍在服役，由于年久失修、失養(yǎng)，已不適應(yīng)交通量日益增長的需要。
4)外界不利荷載的影響使得橋梁結(jié)構(gòu)安全性下降。在我國，造成此種情況的最大原因是在公路上行駛的貨車大多數(shù)超載、超限行駛，致使20％以上的橋梁出現(xiàn)安全隱患。
2 橋梁加固的意義
所謂橋梁加固就是對橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)、構(gòu)件及相關(guān)部分采取增強(qiáng)、局部更換或調(diào)整內(nèi)力等措施，使其滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的要求[4]。我國舊橋及有缺陷的橋梁數(shù)量巨大，橋梁加固任務(wù)繁重，加之加固設(shè)計(jì)隊(duì)伍良莠不齊，對橋梁加固的目的和要求不慎明確，往往只注重安全、適用和技術(shù)可靠，而忽略了經(jīng)濟(jì)性、耐久性和環(huán)境保護(hù)等方面的因素。因此對舊橋、危橋的加固維修，以及如何提高其承載力的問題研究、試驗(yàn)與推廣，是非常有必要的。很多資料表明，當(dāng)前有些交通發(fā)達(dá)的國家，橋梁建設(shè)的重點(diǎn)已放到了對舊橋的加固與改造方面，而新建橋梁已降為次要地位。國內(nèi)舊橋加固或改造的經(jīng)驗(yàn)也表明，在一般情況下，橋梁的加固費(fèi)用約為新建橋梁費(fèi)用的10％---20％；雙曲拱橋的加固改造費(fèi)用約為新建橋梁費(fèi)用的20％～40％。因此，加速我國舊橋加固或改造技術(shù)的研究，不僅能更好地、及時(shí)地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)，而且能為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益和社會效益。
3 橋梁加固的具體方法
3.1 增大截面加固法
增大截面加固法適用于鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件、鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的加固，以提高受彎構(gòu)件的抗彎承載力、抗剪承載力和剛度：提高受彎構(gòu)件的正截面承載力和剛度。但加固的原結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿足如下要求：1．鋼筋混凝土受彎構(gòu)件不應(yīng)低于C20， 受壓構(gòu)件不應(yīng)低于C15。2．預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件不應(yīng)低于C30。新澆混凝土應(yīng)符合下列規(guī)定：1．新澆混凝土強(qiáng)度級別宜比原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度提高一級，且不低于C25[5]。2．新澆混凝土層的最小厚度、對板不宜小于100mm，對梁和受壓構(gòu)件不宜小于150mm。3．當(dāng)新澆混凝土的厚度小于100mm時(shí)，可采用小石子混凝土或噴射高性能抗拉復(fù)合砂漿。在結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜和新澆混凝土施工條件差的情況下，可采用微膨脹或自密實(shí)混凝土。加固用受力鋼筋直徑不小于12mm，不宜大于25mm。構(gòu)造鋼筋直徑不小于10mm；箍筋直徑不宜小于8mm。
3.2粘結(jié)纖維復(fù)合材料加固法
本方法適用于鋼筋混凝土受壓柱，以提高延性、耐久性的加固；亦可用于梁、板的加固。采用纖維復(fù)合材料加固受壓柱時(shí)，原構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C15。采用碳纖維復(fù)合材料加固梁板時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C25。采用芳綸纖維復(fù)合材料、玻璃纖維復(fù)合材料時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20。采用纖維復(fù)合材料加固時(shí)，必須將纖維復(fù)合材料與構(gòu)件牢固地黏貼在一起，變形協(xié)調(diào)，共同受力。加固時(shí)宜卸除作用在結(jié)構(gòu)上的部分荷載。纖維復(fù)合材料宜黏貼成帶狀，非圍束時(shí)板材不宜超過兩層。
3.3粘貼鋼板加固法
粘貼鋼板加固法是以樹脂粘結(jié)鋼板與混凝土的結(jié)構(gòu)加固法，其施工快速、現(xiàn)場無濕作業(yè)或僅有抹灰等少量濕作業(yè)，對生產(chǎn)和生活影響小，且加固后對原結(jié)構(gòu)外觀和原有凈空無顯著影響。但加固效果在很大程度上取決于膠粘工藝與操作水平，適用于承受靜力作用且處于正常濕度環(huán)境中的受彎或受拉構(gòu)件的加固。
4 結(jié)論
上述這些加固技術(shù)，較好地滿足了我國公路橋梁養(yǎng)護(hù)發(fā)展的需要，在橋梁維修工作中發(fā)揮了積極的作用。但是，由于每一種加固方案都有一定的適用范圍，其適用范圍主要由橋梁需要加固的原因和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境、當(dāng)?shù)鼐唧w條件，尤其是對加固后橋梁的功能要求所決定的。所以很難提出一種能夠解決所有問題的統(tǒng)一方法，在實(shí)際操作中，針對不同的橋型，不同的病害和在不同的環(huán)境下，需要選擇的加固方法也各不相同。
