新海路小清河大橋維修加固方案比選
2017-03-20
1 工程概況
小清河大橋位于新（河）－海（興）路上，1989年建成通車，橋梁中心樁號(hào)K100+003。橋梁全長(zhǎng)445.40m，橋梁全寬16m，,結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)為22孔20m鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁，下部為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，柱式墩臺(tái)。由于多年運(yùn)營(yíng)通車，T梁出現(xiàn)大量裂縫，橋梁技術(shù)狀況已經(jīng)達(dá)到四類橋，通過調(diào)查，裂縫主要有以下兩種類型。
一類是在 T梁跨中5～15m區(qū)段腹板出現(xiàn)不同程度的豎向開裂，裂縫高度一般在40～90cm之間，部分裂縫貫穿T梁腹板高度；裂縫寬度一般在均小于0.25mm，極個(gè)別裂縫寬度大于0.25mm，最大裂縫寬度達(dá)0.6mm，部分裂縫深度已貫穿上下游側(cè)腹板。
另一類是T梁腹板在支點(diǎn)附近5m區(qū)段內(nèi)存在斜向剪切裂縫，裂縫寬度一般在0.10～0.2mm之間，裂縫長(zhǎng)度一般在50～100cm之間，最長(zhǎng)達(dá)150cm。30%的T梁在支點(diǎn)附近的斜向剪切裂縫延伸到行車道板上，且上下游側(cè)呈對(duì)稱分布。
小清河大橋的承載能力不能滿足通行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)荷載的要求，為消除橋梁安全隱患，保證車輛行人安全，需對(duì)該橋進(jìn)行維修加固。
2 T梁加固方案對(duì)比分析
根據(jù)T梁病害情況，初步擬定在進(jìn)行裂縫封閉和灌漿病害處理以后，采用粘貼碳纖維、粘貼鋼板或體外預(yù)應(yīng)力三種方案中的一種對(duì)橋梁進(jìn)行加固，三種加固方案的承載能力以及剛度均能滿足使用要求，并對(duì)三種加固方案進(jìn)一步進(jìn)行了對(duì)比分析。
2.1 結(jié)構(gòu)分析方面
a)在承載能力極限狀態(tài)下，這三種方案加固后的承載能力都能夠滿足使用要求。
b)在正常使用使用極限狀態(tài)下，體外預(yù)應(yīng)力和粘貼鋼板加固后的橋梁的裂縫在規(guī)范的限值內(nèi)，粘貼碳纖維加固后的裂縫寬度稍微超過規(guī)范限值
c)在正常使用極限狀態(tài)下，通過這三種方案加固后橋梁的剛度能夠滿足規(guī)范要求。
2.2 經(jīng)濟(jì)方面分析
粘貼碳纖維的價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于粘貼鋼板加固、體外預(yù)應(yīng)力加固方案。就經(jīng)濟(jì)效益來說，粘貼鋼板和體外預(yù)應(yīng)力方案要優(yōu)于粘貼碳纖維方案。
2.3 其他方面分析
2.3.1 碳纖維加固方案
具有施工簡(jiǎn)單快捷，對(duì)周圍環(huán)境環(huán)境影響較小，尤其對(duì)小跨徑橋梁能較為明顯的提高其承載能力。施工質(zhì)量能夠較易控制，所需施工周期比較短，參與施工的工種比較少，不需要投入大量的人力，只是需要少量的設(shè)備。施工比較靈活，不需占用大面積的場(chǎng)地，而且由于碳纖維是緊貼在T梁結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)外觀幾乎沒有變化，與原結(jié)構(gòu)基本保持一致。如果橋梁原來的配筋率沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或保護(hù)層剝落造成鋼筋外露，似的一部分鋼筋銹蝕的話，采用此種加固方案可以大大提高其抗彎與抗剪承載能力。而如果原來橋梁配筋率較高或鋼筋沒有銹蝕情況發(fā)生的話，只采用粘貼碳纖維加固方案就不能有效地增加橋梁承載力，滿足不了原有的加固設(shè)計(jì)要求。此時(shí)可以需要采用與其他加固方法聯(lián)合使用的方式。鋼筋與碳纖維的共同參與受力尤其是碳纖維材料用量過多會(huì)使橋梁構(gòu)件延性降低，減小了鋼筋的塑性作用。
2.3.2 粘貼鋼板方案
粘貼鋼板由于質(zhì)量較輕對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)施加的二次荷載較小，施工工藝較為簡(jiǎn)單，對(duì)周圍環(huán)境稍微有些影響，其施工技術(shù)簡(jiǎn)單、可靠，并且長(zhǎng)期的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累使得粘貼鋼板加固的工藝比較成熟，工程質(zhì)量容易得到保證，所需費(fèi)用較為經(jīng)濟(jì)，尤其加固效果明顯；加固施工周期短，鋼板是緊貼橋梁結(jié)構(gòu)布設(shè)因此略增加原結(jié)構(gòu)尺寸，能夠確保橋梁原結(jié)構(gòu)的空間使用要求，尤其是對(duì)于有通航要求橋梁不會(huì)受到影響；并且粘貼鋼板耐久性較好。近些年來該加固方案在橋梁上部結(jié)構(gòu)加固中廣泛采納，是橋梁加固比較常見的方式。不足之處是混凝土表面進(jìn)行清理以及在混凝土結(jié)構(gòu)上進(jìn)行鉆孔植螺栓的時(shí)候，必將對(duì)原結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，因此在施工過程中力求要把損傷程度降到最低，盡可能的按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。
2.3.3 體外預(yù)應(yīng)力加固方案
施加體外預(yù)應(yīng)力加固方案是一種主動(dòng)加固方法，能夠顯著增大構(gòu)件承載能力。施加體外預(yù)應(yīng)力加固不需大型設(shè)備、對(duì)周圍環(huán)境略有影響、需要的工作人員數(shù)量比較少、施工周期不是很長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)效益比較顯著。在整個(gè)加固過程中，可以保證交通暢通或者短時(shí)間的限制交通。而且對(duì)原橋結(jié)構(gòu)損傷比較小，能夠做到不影響橋下凈空。但其施工技術(shù)復(fù)雜程度比較高，必須由操作熟練工人進(jìn)行施工，目前具備此資格的專業(yè)加固隊(duì)伍比較較少，且在施工過程中預(yù)應(yīng)力的張拉難度比較大，影響因素比較多。加固后對(duì)于體外預(yù)應(yīng)力筋的防腐問題目前解決不是很徹底，因此降低了加固橋梁地可靠性，并在一定程度上增加了后期養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用，施加體外預(yù)應(yīng)力一般不是橋梁加固的首選方案。
3 小結(jié)
綜上所述，粘貼鋼板能夠直觀地提高構(gòu)件承載力，施工技術(shù)操作簡(jiǎn)單便捷，對(duì)與周圍環(huán)境略有影響，況且其施工技術(shù)簡(jiǎn)單、可靠，近年來的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)積累使得粘貼鋼板加固的工藝日益成熟，工程質(zhì)量容易得到保證，所需費(fèi)用比較經(jīng)濟(jì)，加固效果明顯，而且耐久性好，近幾年來在鋼筋混凝土橋梁的上部結(jié)構(gòu)加固維修中為已經(jīng)廣泛采納，應(yīng)用比較多的加固方法，鑒于以上幾方面原因，小清河大橋T梁加固方案采用粘貼鋼板進(jìn)行加固。
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