公路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測(cè)與加固

李 樂(lè) / 陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司

公路橋梁工程中預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測(cè)與加固

李 樂(lè) / 陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司

隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，交通業(yè)也在不斷的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土在我國(guó)公路橋梁的修建上被廣泛的應(yīng)用，作為橋梁工程的關(guān)鍵性施工環(huán)節(jié)，其工程項(xiàng)目的質(zhì)量高低將直接影響著整體工程社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮。因此對(duì)橋梁裂縫的檢測(cè)與加固是公路橋梁工程的建設(shè)與后期養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量檢查的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

預(yù)應(yīng)力混凝土；橋梁；檢測(cè)；加固

前言

近年來(lái),隨著強(qiáng)度的增加，對(duì)道路橋梁的承載要求越來(lái)越高，因而預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁得到了較大的發(fā)展，但是盡管取得了顯著的成就，但是也有些問(wèn)題的存在，人們發(fā)現(xiàn)我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁經(jīng)常會(huì)因?yàn)槭┕さ囊蛩囟a(chǎn)生裂縫,而難以達(dá)到，工程設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，進(jìn)而影響橋梁的正常使用功能,還發(fā)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外建成的預(yù)應(yīng)力橋上都存在類(lèi)似的問(wèn)題。因此國(guó)內(nèi)外橋梁工程師都在針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)的研究與分析,希望找到合理科學(xué)有效的解決方法，尋找更加科學(xué)的施工方法。而關(guān)鍵是裂縫的性質(zhì)、橋梁工作狀況和承載能力決定了裂縫的處理措施。因此裂縫的成因分析和對(duì)結(jié)構(gòu)影響程度分析，對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)橋梁裂縫的處理方法起著重要的作用。

1.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的檢測(cè)方法

1.1 對(duì)既有預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁預(yù)應(yīng)力局部破損的檢測(cè)

局部破損檢測(cè)是通過(guò)利用檢測(cè)儀器對(duì)構(gòu)件的局部進(jìn)行損傷檢測(cè)，根絕檢測(cè)獲取的數(shù)據(jù)，分析和判斷構(gòu)件破損性能的檢測(cè)手段。其主要包括以下兩種檢測(cè)方法：

1.1.1 預(yù)應(yīng)力筋直接檢測(cè)技術(shù)。

這種方法是通過(guò)在預(yù)應(yīng)力筋上布置傳感器，通過(guò)傳感器直接測(cè)量預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)。

1.1.2 應(yīng)力釋放法。

基本原理就是通過(guò)對(duì)具有初始約束力的測(cè)試構(gòu)件，采用機(jī)械切割的方法使約束力產(chǎn)生的應(yīng)力被釋放，然后根據(jù)切割前后構(gòu)件應(yīng)力的變化關(guān)系，經(jīng)過(guò)分析得到構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)。

1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫的無(wú)損檢測(cè)

1.2.1 超聲波檢測(cè)。

超聲波法用于非破損檢測(cè)，就是以超聲波為媒介，獲得物體內(nèi)部信息的一種方法。大量的實(shí)驗(yàn)證明超聲波的傳播速度與混凝土抗壓強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系，混凝土的聲波速度可以作為混凝土抗壓強(qiáng)度與密實(shí)度的定量指標(biāo)，進(jìn)而達(dá)到對(duì)混凝土內(nèi)部的缺陷以及位置的準(zhǔn)確檢測(cè)。超聲波法對(duì)掌握混凝土表面產(chǎn)生的裂縫深度，對(duì)耐久性診斷和研究修補(bǔ)、加固對(duì)策有重要意義。

1.2.2 沖擊彈性波法。

一般把彈性體內(nèi)傳播的波總稱(chēng)為彈性波。沖擊彈性波法與超聲波法的原理是一樣的，但遠(yuǎn)比超聲波測(cè)定的裂縫深度深。但是沖擊彈性波法只能檢測(cè)擴(kuò)展方向與表面成直角，沒(méi)有分支的單純裂縫。

1.2.3 聲發(fā)射檢測(cè)法。

聲發(fā)射檢測(cè)法是利用彈性波進(jìn)行聲學(xué)檢測(cè)的方法。用聲發(fā)射檢測(cè)法檢測(cè)裂縫，和以上兩種方法不同的地方是，聲發(fā)射檢測(cè)法智能檢測(cè)正在放生的裂縫，而不能檢測(cè)已經(jīng)發(fā)生了的舊的裂縫。對(duì)正在發(fā)生的裂縫可以檢測(cè)到裂縫發(fā)生的位置、大小、深度、種類(lèi)以及現(xiàn)在擴(kuò)展的情況。

1.2.4 電磁效應(yīng)檢測(cè)法。

電磁效應(yīng)檢測(cè)可以分為渦流、側(cè)漏磁和磁粉檢測(cè)，它是根據(jù)相關(guān)磁場(chǎng)的變化的原理進(jìn)行細(xì)致分析和檢測(cè)的。有研究證明，電磁效應(yīng)檢測(cè)法是根據(jù)磁通量泄漏源里檢測(cè)預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失的。但是該方法的測(cè)試結(jié)果易受到多方面因素的干擾和影響，并且設(shè)備方面有多方限制，這就決定了這種方法不能在工程中得到廣泛的應(yīng)用。

2.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫的加固方法

2.1 塞縫灌漿法

塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫，先先用1:1水泥砂漿勾縫，將構(gòu)筑物的裂縫或者是孔隙與外界封閉，僅留出直徑約6～8mm的進(jìn)漿口（孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6～1.0m，縫小處孔距為0.4～0.6m）以及排氣孔，然后將較低粘度的漿液通過(guò)壓漿泵以一定的壓力降漿液壓入縫隙內(nèi)并使其擴(kuò)散、凝膠固化，以達(dá)到恢復(fù)整體性、強(qiáng)度和耐久性以及抗?jié)B性的目的。通常水泥漿用于石砌墩、臺(tái)和拱圈裂縫，由裂縫的大小來(lái)決定灌漿中是否摻砂，采用水泥漿造價(jià)低、效果好。環(huán)氧樹(shù)脂漿一般用于鋼筋土混凝土結(jié)構(gòu)物，因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好，因此環(huán)氧樹(shù)脂砂漿多用于橋面裂縫。

2.2 體外預(yù)應(yīng)力加固法

體外預(yù)應(yīng)力法的加固原理是在橋梁結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)施加體外預(yù)應(yīng)力，使其產(chǎn)生與原橋的不利彎矩方向相反軸向壓力和彎矩，以抵消部分自重應(yīng)力，減小活載應(yīng)力，從而能夠較大幅度的提高橋梁結(jié)構(gòu)承載能力。目前常用下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法和外部預(yù)應(yīng)力鋼絲束加固法兩種。在合理安排施工流程的情況下，該方法可最大限度地減少對(duì)橋上交通的影響，甚至可以在有限開(kāi)放交通的情況下組織施工，因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)工程實(shí)例較多。

2.3 表面封閉法

2.3.1 表面涂抹通常是在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹(shù)脂保護(hù)膜，在裂縫寬度有可能變動(dòng)時(shí)，可采用具有跟蹤性的焦油環(huán)氧樹(shù)脂等材料。在裂縫多而且密集或者混凝土老化、砂漿離析的結(jié)構(gòu)物上也可大面積涂抹保護(hù)膜。

2.3.2 “V”型或“U”型槽口充填修補(bǔ)在表面涂抹處理不能充分修補(bǔ)的場(chǎng)合，可采用方法如下：在混凝土表面沿裂縫鑿出“V”型或“U”型槽口，然后用樹(shù)脂砂漿充填修補(bǔ)。

2.3.3 鑿深槽嵌補(bǔ)先沿裂縫鑿一條深槽，槽形根據(jù)裂縫位置和填補(bǔ)材料而定，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料，如環(huán)氧砂漿、瀝青、假凝等。

2.3.4 表面噴漿噴漿修補(bǔ)是在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實(shí)而且強(qiáng)度高的水泥砂漿保護(hù)層來(lái)封閉裂縫的一種修補(bǔ)方法。

2.4 .SRAP加固方法

SRAP加固方法是一種新的導(dǎo)入預(yù)應(yīng)力概念的橋梁加固方法。其利用SR增強(qiáng)材料的高強(qiáng)特性和AP樹(shù)脂砂漿防腐防水、粘合力強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)特殊的方法對(duì)SR高強(qiáng)材料施加預(yù)應(yīng)力，從而達(dá)到對(duì)橋梁的加固。預(yù)應(yīng)力的施加:把膨脹螺栓錨固于粱底兩端，軟鋼絲的兩端用螺旋扣環(huán)固定于膨脹螺栓上，通過(guò)把絲扣反向的螺旋扣環(huán)旋緊施加預(yù)應(yīng)力。

SRAP加固方法的特點(diǎn)主要是：AP樹(shù)脂砂漿可以同時(shí)對(duì)混凝土建筑物進(jìn)行修補(bǔ)和加固，粘結(jié)可靠；AP樹(shù)脂砂漿與原混凝土構(gòu)件的機(jī)械性能(彈性系數(shù)、熱膨脹系數(shù))類(lèi)似，力學(xué)性能相同，采用了氧化鋁粉混凝土，增加了耐化學(xué)性能，提高了收縮補(bǔ)償效果，采用了聚糖增粘劑，提高了黏著力和結(jié)合力，使施工性能得到提高，對(duì)硬化材料給予保濕性，具有保濕砂漿的優(yōu)秀性能；AP樹(shù)脂砂漿可噴射，也可涂抹，施工方便；對(duì)加固平面沒(méi)有特殊的平整性要求；自重增加很少；具有較高的疲勞荷載抵抗力。

3.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)我國(guó)現(xiàn)在的預(yù)應(yīng)力橋梁預(yù)應(yīng)力檢測(cè)方法和技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,只有通過(guò)部分區(qū)域的局部破損檢測(cè)和大范圍的無(wú)損檢測(cè)方法相結(jié)合的原則,才能改善和提高橋梁預(yù)應(yīng)力的持久應(yīng)力的高精度有效測(cè)試，有效的增加預(yù)應(yīng)力混凝土的穩(wěn)定性和耐久性。同時(shí),也可以通過(guò)在預(yù)應(yīng)力鋼筋中埋設(shè)智能傳感器的方法,對(duì)在役預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的持久應(yīng)力進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)與監(jiān)控,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫時(shí),我們要正確分析裂縫出現(xiàn)的原因,并對(duì)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和承載能力的影響程度做出科學(xué)的分析判斷,必要時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)救措施，及時(shí)有效的提出安全、適用、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)的加固處理措施，使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件保證應(yīng)有的穩(wěn)定性。

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