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關(guān)于橋梁加固的探討
2016-08-22 
   1 我國公路橋梁的現(xiàn)狀

   橋梁是公路建設(shè)中的重要結(jié)構(gòu)物,肩負(fù)著跨越海峽、江河、溝谷的連接功能,以及上跨公路、鐵路的連接通道,同時擔(dān)負(fù)著城市立交和高架橋的使命,是保證全線通車的咽喉。近20年來公路建設(shè)得到大力的發(fā)展,據(jù)不完全統(tǒng)計,目前我國建設(shè)好的橋梁已超過了60萬座,躋身于世界橋梁大國行列。由于以前橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低,在自然環(huán)境影響下,超期、超載服務(wù),大部分橋梁處于帶“病”使用。根據(jù)20世紀(jì)90年代末的統(tǒng)計,中國只有40%的橋梁使用年限在25年以上,如今也不會樂觀,而橋梁的設(shè)計使用年限為100年。橋梁的修建跟當(dāng)時經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素相關(guān),我國20世紀(jì)60~70年代修建的雙曲拱橋,因其耗鋼材少,預(yù)制裝配成橋,造價低,施工方便;但是接縫太多,形成薄弱環(huán)節(jié),鋼材投資又嚴(yán)重不足,如今正常使用的太少。近30年來大量修建的鋼筋混凝土箱型拱橋,橋道系病害較多。近20年來修建的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,普遍出現(xiàn)收縮徐變完成后,跨中仍然持續(xù)下?lián)?,腹板、底板、頂板開裂。還有現(xiàn)代化城市發(fā)展的城市立交橋,高架橋,排水不暢,橋面損壞,車輛日益增多,負(fù)荷加重,病害發(fā)展加快??傊S多橋梁都存在不同程度的病害,正需要加固維修。

   2 病害情況和原因分析

   2.1 病害情況

   由于橋梁的類型多樣,所處的地理位置、自然環(huán)境差異性較大,承受的使用發(fā)展變化性更大,故橋梁的病害較復(fù)雜多樣。主要有橋面排水失效,橋面鋪裝、欄桿破損、殘缺,伸縮縫老化、損壞失效,支座老化、變形、開裂失效,橋梁結(jié)構(gòu)開裂、破損,鋼材透蝕,橋梁下?lián)希瑯蛄簭姸?、剛度、穩(wěn)定性滿足不了使用安全的要求。

   2.2 原因分析

  ?。?)設(shè)計結(jié)構(gòu)原因。設(shè)計時沒有充分考慮到橋梁“最不利”狀態(tài)的情況,沒有計入一切可能出現(xiàn)的不利因素,使設(shè)計存在缺陷或不當(dāng),設(shè)計的可靠性不能全面滿足各種使用狀態(tài)。

   (2)施工原因。施工單位為了追求最大化的利益,沒有嚴(yán)格按照設(shè)計要求組織施工,沒有細(xì)化施工工藝,沒有按設(shè)計和規(guī)范要求控制施工全過程的質(zhì)量;施工管理人員和技術(shù)人員的知識水平和責(zé)任心不夠強。(3)材料原因?;炷猎趶姸劝l(fā)展過程會不斷的產(chǎn)生收縮徐變,特別施工周期較短的混凝土結(jié)構(gòu),施工結(jié)束后收縮徐變較大。(4)車輛超載。車輛超載超限嚴(yán)重,且數(shù)量發(fā)展較快,特別重載車高速沖擊,加速了病害的發(fā)展。(5)養(yǎng)護(hù)不到位。養(yǎng)護(hù)意識不夠強,日常檢查、維護(hù)不到位,使病害發(fā)展加快。

   3 橋梁加固的必要性

   根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)和交通運輸?shù)陌l(fā)展要求,橋梁設(shè)計載重標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了從汽-10、汽-13、汽-15、汽-20、發(fā)展到如今的汽-超20標(biāo)準(zhǔn),其中載重標(biāo)準(zhǔn)在汽-20以下的橋梁占多數(shù);驗算荷載也經(jīng)歷了拖-30、拖-60、拖-80及掛-100、掛-120的發(fā)展過程,這樣許多橋梁的原設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)過低?,F(xiàn)在交通量日益增加,車輛超限超載現(xiàn)象泛濫,相應(yīng)的公路橋梁的負(fù)荷不斷加重,一大批橋梁出現(xiàn)不同程度的病害,如變形、破損、開裂、結(jié)構(gòu)老化等,因此造成橋梁的荷載能力明顯下降,有相當(dāng)一部分成為危橋,安全狀況值得高度重視。

   橋梁建在自然環(huán)境中,既受自然環(huán)境影響,又受使用環(huán)境影響,若把有病害的危橋都將其拆除重建,不僅要耗費大量資金,而且工期也較長,同時阻斷交通,增加運輸困難,造成大量的經(jīng)濟(jì)損失;若有計劃、有步驟的對現(xiàn)有橋梁進(jìn)行加固改造,橋梁加固后,可以提高承載力,延長了橋梁的使用壽命,用少量的資金投入,使橋梁能滿足交通量的需求,還可以緩和橋梁投資的集中性,為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)和社會效益。所以加固橋梁是增加橋梁的穩(wěn)固性能,提高橋梁的承載能力,避開橋梁的薄弱段產(chǎn)生坍塌事故,是減少交通事故和經(jīng)濟(jì)損失的必要途徑,也是可行有效的方法。

   4 橋梁加固原理和原則

   4.1 橋梁加固原理

  ?。?)現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)真實可靠,相關(guān)參數(shù)選擇合理,評定方法科學(xué)有效,確定病害級別,加固可行。(2)加固方案可靠,便于施工控制質(zhì)量,滿足恒載要求。(3)加固后產(chǎn)生的二次應(yīng)變在有效范圍,且與原橋結(jié)構(gòu)能共同工作,變化、變形基本同步。

   4.2 橋梁加固原則

   (1)恒載應(yīng)力原則。橋梁在運營過程中,隨著材料的老化、風(fēng)化,承載結(jié)構(gòu)裂縫的開展,截面尺寸的破損以及永久性變形的增大,橋梁本身在恒載作用下其承載能力不能滿足要求;另外,橋梁加固后,由于加固層增加了原橋的負(fù)擔(dān),還應(yīng)驗算橋梁在本身恒載與加固層恒載作用下結(jié)構(gòu)應(yīng)力是否滿足強度要求。(2)組合應(yīng)力原則。在各種最不利荷載組合作用下,原橋結(jié)構(gòu)應(yīng)力必須滿足強度要求,橋梁加固的精髓在于新、老結(jié)構(gòu)層能夠協(xié)調(diào)變形,,共同承擔(dān)活載作用。(3)極限承載力原則。在最不利荷載組合作用下,橋梁加固后其強度和穩(wěn)定性均要滿足要求,也是體現(xiàn)提高橋梁承載力幅度,加固效果是否顯著的原則。

   (4)方便檢查原則。橋梁加固在滿足以上三條原則的情況下,盡量留出方便加固后對原結(jié)構(gòu)層的檢查點或檢查面,以便經(jīng)常觀察加固效果,及時發(fā)現(xiàn)新增病害,快速判斷并采取處理措施,避免垮塌事故。

   5 加固效果評估

   因橋型多樣,建設(shè)時的年代和條件不同,橋梁產(chǎn)生的病害也不同,導(dǎo)致選擇的加固方案各異。加固效果主要跟加固設(shè)計方案的針對性、深度以及施工單位在施工過程中的質(zhì)量控制情況相關(guān)。加固施工完成后,按照設(shè)計要求和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行靜、動載試驗,根據(jù)試驗結(jié)果與設(shè)計比較,然后評估加固效果。主要指標(biāo)就是承載力、安全性、耐久性的提高。

   6 經(jīng)濟(jì)效益分析

  ?。?)一般橋梁加固的費用約為初建時的10%~30%,橋梁經(jīng)過加固后安全儲備提高,使用壽命得到延長,節(jié)約了拆除重建的大筆資金。(2)避免了舊橋拆除重建時阻斷交通,增加了運營困難和帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

   7 結(jié)語和展望

   (1)橋梁初建設(shè)計時,要堅持全壽命成本最低的橋梁設(shè)計原則,同時注重安全、耐久、經(jīng)濟(jì)、美觀、環(huán)保,要不斷更新設(shè)計理念,提高橋梁設(shè)計的可靠性,延長或減少橋梁的加固周期。(2)加固設(shè)計要綜合考慮,加固方案既能保證施工質(zhì)量的控制,又方便加固后的日常檢查。(3)提高工程技術(shù)人員的知識水平和責(zé)任感,堅持精細(xì)化施工,過程可控,保證施工質(zhì)量的可控性和可靠性。(4)注重運營橋梁的檢查和養(yǎng)護(hù),加大投入,避免橋梁垮塌事故。(5)對中、小跨徑梁板橋承載力的提高,多采用主動加固方案,如預(yù)應(yīng)力鋼絲加固。(6)增加加固后的監(jiān)控觀測費用,可以發(fā)現(xiàn)加固后的效果和還存在的缺陷問題,研究改進(jìn)加固方法,發(fā)展更好的材料,探索更有效的工藝技術(shù),如纖維復(fù)合材料的預(yù)應(yīng)力施工;使橋梁加固的適用性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、耐久性更大提高。
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