公路舊橋加固、改造方案淺析

王雅欽

(濱州市公路勘察設計院)

1 橋梁檢測

(1)橋梁檢查是進行維修與加固的前提,是決定維修與加固方案可行性與否的可靠基礎。

通過對橋梁全面、細致、深入地現(xiàn)場檢查,查明缺陷或潛在缺陷和損傷的性質、所在部位、嚴重程度及發(fā)展趨勢,弄清產生缺陷、發(fā)生損傷的原因,以便能分析、評價缺陷和損傷對橋梁質量及承載能力產生的影響,并為橋梁加固設計提供具體技術資料。

(2)采用實橋荷載試驗來評定舊橋的承載能力和安全度,并由此確定出加固或改造的方案。荷載試驗評定是對橋梁進行直接加載測試的一項科學試驗工作,可直接了解橋梁在試驗荷載作用下的實際工作狀態(tài)及一些理論上難以計算部位的受力狀態(tài)。

此外,荷載試驗還常常有助于發(fā)現(xiàn)在一般性橋梁檢查中難以發(fā)現(xiàn)的隱蔽病害。

2 舊橋評價

(1)舊橋上部結構加固、改造技術方案。

舊橋上部加固的方法較多,比較常用的有:粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維布加固法、增大結構斷面法、體外預應力法、改變結構受力體系加固法等,要求加固材料符合規(guī)范要求。

①粘貼鋼板加固法。

此方案主要鋼筋混凝土受拉、受壓、受彎構件的加固。

當交通量增加,主梁出現(xiàn)承載力不足,或縱向主筋出現(xiàn)嚴重腐蝕的情況時,梁板橋的主梁會出現(xiàn)嚴重的橫向裂縫。采用膠黏劑(環(huán)氧樹脂)將鋼板粘貼于鋼筋混凝土構件受拉、受彎或薄弱部位,用于代替需增設的補強鋼筋,從而提高構件抗彎、抗剪能力,減少裂縫擴展。達到加固補強、提高橋梁承載能力的目的,這種加固方法受力明確,效果顯著,施工工藝簡便,易于控制質量,施工工期短且?guī)缀醪辉黾咏Y構荷載,不需要破壞被加固的原有結構物。對鋼筋混凝土受彎構件進行正截面加固時,鋼板宜采用條帶粘貼,寬厚比不大于50。

②增大截面和配筋加固法。

本法適用于鋼筋混凝土和預應力混凝土受彎構件、鋼筋混凝土受拉構件的加固。

當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時,通常采用增大構件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法,提高抗彎構件的抗彎承載力、抗剪承載力和剛度。這種方法是在梁底面或側面加大尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗彎強度,從而提高橋梁的承載力。新舊混凝土接觸面處,原構件的表面應鑿成凸凹不小于6mm的粗糙面。

③粘貼纖維復合材料加固法。

本方法適用于鋼筋混凝土受壓柱的加固,也用于梁板的加固。

纖維復合材料具有極高的抗拉強度,利用浸漬樹脂將碳纖維布枯貼于混凝土構件表面,并采取可靠的錨固措施,使其變形協(xié)調,共同受力,達到對混凝土結構構件加固補強的目的。

④體外預應力加固法。

對于鋼筋混凝土或預應力混凝土梁或板,采用對受拉區(qū)施以體外預加力加固,可以抵消部分自重應力,起到卸載的作用,從而能較大幅度地提高梁的承載能力,減小結構變形及裂縫寬度,其體外預應力筋的錨固及構件的連接是加固的關鍵。這種方案自重增加很少,減少了對墩臺及基礎的影響。

⑤改變結構受力體系加固法。

這種加固、改造方法是通過改變橋梁結構受力體系,達到提高橋梁承載能力的目的。如:在簡支梁下增設支架或橋墩,或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接,由簡支變連續(xù)梁等以減小梁內應力,達到提高梁的承載力目的。此外,上部加固改造還包括橋面鋪裝層的加固處理,一般做法是鑿除原橋橋面鋪裝層后重新澆筑一層鋼筋混凝土補強層,既能修補已出現(xiàn)的裂縫、碎裂等病害,又能增強梁板的抗彎能力,改善鉸接梁板的荷載橫向分布,從頁提高橋梁的承載能力。

(2)舊橋下部結構加固、改造技術與方法

橋梁下部構造易產生的缺陷與病害主要有:①基礎結構:不均勻沉陷、基礎的滑移和傾斜,以及基底局部沖空、基礎結構物的異常應力和開裂。②墩、臺身:裂縫、剝落、空洞、老化、鋼筋外露、銹蝕、結構變形、移位等。

針對以上病害,對于舊橋下部加固、改造技術方案主要有以下幾種。

(1)基礎加固、改造技術:①水泥灌漿加固法;②擴大基礎加固法;③增補樁基加固法。

(2)橋墩加固、改造技術:①鋼筋混凝土套箍加固法;②水泥灌漿加固法;③化學灌漿加固法;④加樁(柱)加固法。

(3)橋臺加固、改造技術:①臺后加孔減載加固法;②臺后增設拉桿、撐墻或擋土墻加固法;③鋼筋混凝土圍帶或鋼箍加固法。

另外,橋梁裂縫作為一種常見的病害,容易使鋼筋銹蝕,降低與混凝土的粘結力,降低橋梁的承載力,加快碳化剝落,最終導致結構受力性能惡化,影響到橋梁的承載能力和使用壽命,所以,應及時進行裂縫修補。采用化學灌漿修補混凝土結構所出現(xiàn)的裂縫,能恢復結構的整體性和使用功能,但對于結構承載力不足引起的裂縫除采用化學灌漿修補法處理外,還應采取其他相應的加固補強措施去提高橋梁的承載能力,才能確保橋梁結構安全可靠。采用化學灌漿修補裂縫,主要是靠粘結劑的粘結力將結構內部組織重新結合為整體,恢復應有的強度;另外還能夠阻斷空氣和水分進入梁體,避免腐蝕鋼筋和混凝土。

橋梁病害形成原因不一,形式也多樣,這就要求我們針對不同病害成因采取不同加固、改造方案,要大膽采取新技術、新方法,不斷創(chuàng)新、不斷研究、總結交流,使橋梁加固、改造工作更加卓有成效,推出更多技術可靠、經濟合理的設計方案。

[1]公路橋梁加固設計規(guī)范(JTGTJ22-2008)[M].人民交通出版社.

[2]蒙云,盧波.橋梁加固與改造[M].人民交通出版社,2004.