淺析公路橋梁加固新技術(shù)的應(yīng)用

摘 要:橋梁是公路交通的咽喉，其使用功能的好壞直接影響整條線路的暢通。原來(lái)公路橋梁的設(shè)計(jì)荷載、通行能力以及自然環(huán)境等，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代交通的荷載，隨著橋梁使用年限的增長(zhǎng)以及橋梁負(fù)荷的日趨增大，許多橋梁均出現(xiàn)了破損，對(duì)公路橋梁的加固維修已經(jīng)勢(shì)在必行。本文闡述了橋梁加固新技術(shù)是維修橋梁、提高橋梁承載能力的最基本的方法。

關(guān)鍵詞:橋梁加固 公路橋梁 技術(shù)探討 加固施工

中圖分類號(hào):U44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)04(b)-0123-01

橋梁加固，就是通過(guò)一定的措施使構(gòu)件乃至整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。加固改造技術(shù)，是針對(duì)正在使用的舊橋進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)價(jià)、維修、加固或改造等技術(shù)對(duì)策的總稱。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量增大，載重等級(jí)發(fā)生變化，舊橋主要是鋼筋混凝土梁橋和雙曲拱橋，這些橋梁耐久性差和年久老化。通過(guò)橋梁加固后，可以延長(zhǎng)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，能夠緩和橋梁投資的集中性。下面就談?wù)劰窐蛄杭庸痰膸追N新技術(shù)。

1 橋梁加固的目的和原因

1.1 橋梁加固的目的

增加橋面的寬度，提高交通運(yùn)行能力，提高技術(shù)等級(jí)，增加橋梁的承載能力，滿足現(xiàn)代化運(yùn)輸?shù)囊?，特別是大型重型車的與日俱增，對(duì)于提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和承載力，在舊橋加固與維修中成為首要考慮的因素。橋梁加固能滿足現(xiàn)代人的需求以不損害后代人滿足需求的能力，是經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

1.2 橋梁加固的原因

(1)使用荷載超限。隨著城市道路運(yùn)輸量的大幅增加，車輛荷載的超限現(xiàn)象非常普遍，貨運(yùn)機(jī)動(dòng)車單車重量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范的設(shè)計(jì)值，這將直接導(dǎo)致橋梁關(guān)鍵部位承受超過(guò)設(shè)計(jì)允許的荷載而使梁體出現(xiàn)較大裂縫，因此該立交橋腹板等部位出現(xiàn)較多裂縫與大量超載車輛通行有直接的關(guān)系。

(2)施工存在著弊端。橋面板間伸縮間距的施工誤差，后澆柱填料老化，伸縮裝置安裝的不好，橋頭前后橋面凸凹不平。普通鋼筋混凝土本身是帶裂縫工作的，加上周邊空氣濕度等外界因素的影響，部分保護(hù)層厚度不夠的鋼筋就會(huì)產(chǎn)生銹蝕，使原本未超標(biāo)的裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，給橋梁帶來(lái)各種病害。橋面澆筑不良，支撐臺(tái)做的不好。

2 體外預(yù)應(yīng)力加固法

用預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)梁、板進(jìn)行加固的方法，稱為預(yù)應(yīng)力加固法。體外預(yù)應(yīng)力加固法就是設(shè)置在混凝土體外的預(yù)應(yīng)力筋給混凝土施加的預(yù)應(yīng)力，增設(shè)預(yù)應(yīng)力筋能夠提高結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備，達(dá)到提高橋梁承載能力和改善橋梁受力狀態(tài)的目的。具有施工方便、經(jīng)濟(jì)可靠，預(yù)應(yīng)力筋可以單獨(dú)防腐，被廣泛應(yīng)用于舊橋的加固工程中。

2.1 作用原理

在梁的下緣受拉區(qū)設(shè)置預(yù)應(yīng)力材料，通過(guò)張拉對(duì)梁體產(chǎn)生較大的偏心預(yù)應(yīng)力，在偏心壓力的作用下，使梁體產(chǎn)生上拱，部分自重應(yīng)力被抵消，結(jié)構(gòu)變形和裂縫寬度減小、結(jié)構(gòu)受力得到了改善，提高了橋梁結(jié)構(gòu)承載力。在橋梁自重增加很小的情況下能夠大幅度地調(diào)整原結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，提高了結(jié)構(gòu)剛度和抗裂性，提高了橋梁承載力。力筋與原結(jié)構(gòu)只在錨固點(diǎn)與梁連接，類似于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。使主橋得到結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)，梁體剛度增大，恢復(fù)了原設(shè)計(jì)正常使用承載能力。

2.2 加固設(shè)計(jì)

增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力束筋和粘貼鋼板的維修加固方案。當(dāng)橋梁混凝土梁中預(yù)應(yīng)力筋或普通鋼筋嚴(yán)重銹蝕造成結(jié)構(gòu)承載力下降時(shí)，要提高橋梁的荷載等級(jí);梁體裂縫和鋼筋疲勞應(yīng)力幅度，采用體外預(yù)應(yīng)力法進(jìn)行加固。將體外預(yù)應(yīng)力束筋直接通過(guò)穿孔的方式從主墩橫隔板中間直通，再錨固于在邊跨端部增設(shè)的錨固齒板上，每幅橋設(shè)置體外預(yù)應(yīng)力束筋，主梁頂板上按一定間距粘貼鋼板條來(lái)約束裂縫的繼續(xù)擴(kuò)張。改善了橋梁的整體的使用性能，延長(zhǎng)了橋梁的使用壽命。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

在需要加固的受拉區(qū)段外面補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力筋用張拉設(shè)備對(duì)鋼筋進(jìn)行張拉，并將其錨固在梁、板的端部。體外預(yù)應(yīng)力鋼筋易于維修、養(yǎng)護(hù)、加固，體外預(yù)應(yīng)力加固舊橋構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便。加固中人力投入少，施工工期短，對(duì)原橋結(jié)構(gòu)損傷小，不影響橋下凈空，不增加路面標(biāo)高。取消管道灌漿工序能夠?qū)崿F(xiàn)全年施工，預(yù)應(yīng)力筋利用效率高，減小了鋼筋束的摩阻損失，對(duì)抗疲勞有利。為橋梁養(yǎng)護(hù)管理及加固補(bǔ)強(qiáng)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

(1)預(yù)應(yīng)力筋的張拉

預(yù)應(yīng)力筋通常裸置于梁體外面，預(yù)應(yīng)力筋的張拉是在梁體外面進(jìn)行的。為了達(dá)到鋼絞線從松散狀態(tài)到張拉完成后順直不纏繞，正式張拉前先要進(jìn)行預(yù)緊張拉，為保證兩端粘結(jié)段長(zhǎng)度大致相等，要兩端對(duì)稱進(jìn)行預(yù)緊。鋼絞線繃緊且不纏繞，又要保證在高應(yīng)力張拉時(shí)鋼絞線不錯(cuò)位，預(yù)緊張拉力過(guò)大或過(guò)小都達(dá)不到該目的。張拉的方法有:千斤頂張拉法、橫向收緊法和豎向張拉法。

(2)預(yù)應(yīng)力筋的錨固

螺桿式錨夾具是在粗鋼筋端部用滾壓法加工出螺紋，利用螺母對(duì)螺桿的支承作用，張拉后將預(yù)應(yīng)力筋錨固在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的鋼墊板上。

鐓頭式錨夾具是將高強(qiáng)鋼絲或鋼筋的端頭局部鐓粗，使其不能通過(guò)錨具上的錨孔，靠鐓粗頭支承在錨孔端面形成錨固。

錐塞式錨夾具是由帶錨孔的錨環(huán)和截錐體的錐塞組成。將錨塞塞入錨環(huán)，把預(yù)應(yīng)力筋均勻地錨固在錨環(huán)與錨塞之間。

3 高強(qiáng)復(fù)合纖維加固法

高強(qiáng)復(fù)合纖維加固法是采用層壓法用樹(shù)脂膠將高強(qiáng)復(fù)合纖維材料直接粘結(jié)在被加固混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部分，和被加固結(jié)構(gòu)形成整體共同受力，提高結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪以及抗壓承載力，增加混凝土的抗碳化能力。用于混凝土結(jié)構(gòu)加固的高強(qiáng)復(fù)合纖維材料主要有:碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFRP)和玻璃纖維(GFRP)三種，目前加固市場(chǎng)上的纖維復(fù)合材主要是碳纖維材料。

3.1 作用原理

碳纖維加固法是一種將高強(qiáng)度碳纖維織物或預(yù)成型板材通過(guò)改性環(huán)氧樹(shù)脂粘貼于被加固構(gòu)件表面的一種新型加固方法，主要應(yīng)用于受拉和受彎構(gòu)件承載力不足的加固。碳纖維片的強(qiáng)度相當(dāng)于是鋼材的10倍，采用專利技術(shù)編織，纖維束之間留有空隙，有良好的消泡性能，解決了因粘貼時(shí)產(chǎn)生氣泡造成的表層膨脹問(wèn)題。具有輕質(zhì)高強(qiáng)，一般無(wú)需搭接，能適應(yīng)曲面形狀混凝土的粘貼要求，耐腐蝕、耐潮濕、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

碳纖維高強(qiáng)復(fù)合纖維材料具有較高抗拉強(qiáng)度，應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系呈完全線彈性，不存在屈服點(diǎn)和塑性區(qū)的優(yōu)越力學(xué)性能;纖維貼片預(yù)先以剪刀、刀子依所設(shè)計(jì)的尺寸大小裁好。依使用量剪裁尺寸、長(zhǎng)度在2米以內(nèi)最適當(dāng)。為防止保管期間的破損，裁剪數(shù)量只裁所需使用的數(shù)量。碳纖維片自身不生銹、不被酸腐蝕，耐久性強(qiáng)，可抑制混凝土中性化的變化趨勢(shì)，保護(hù)內(nèi)部鋼筋，施工面底漆的干燥程度可以指觸確認(rèn)。

總之，體外預(yù)應(yīng)力加固法和高強(qiáng)復(fù)合纖維加固法是粘貼加固新技術(shù)，適合公路橋梁加固期間盡量不影響橋梁正常營(yíng)運(yùn)的要求。從加固效果，耐久方面來(lái)考慮橋梁加固后運(yùn)營(yíng)效益與經(jīng)濟(jì)性。現(xiàn)場(chǎng)施工無(wú)需重型設(shè)備、施工便利，便于橋下的高空作業(yè)，可在公路橋梁上推廣應(yīng)用。

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