鋼筋混凝土梁橋加固改造技術(shù)探討

王 杰

0 引言

目前我國公路、鐵路交通事業(yè)蒸蒸日上,不少高速公路、鐵路已經(jīng)建成并投入使用,還有不少正在建設(shè)的高速公路和其他等級的公路也即將建成投入運(yùn)營。但是,由于施工質(zhì)量和橋梁設(shè)計(jì)等多方面的原因,已運(yùn)營的各類橋梁都存在或多或少的病害及缺陷,嚴(yán)重影響和制約道路暢通及交通運(yùn)輸?shù)男枰?使得橋梁的檢測與加固改造顯得非常迫切。下面簡單介紹幾種鋼筋混凝土梁橋加固改造常用技術(shù)。

1 鋼筋混凝土梁橋上部結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)

1.1 下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿—噴射混凝土加固

鋼筋混凝土梁橋需要加固時(shí),如果橋下凈空能滿足通車、通航的要求,可采用在梁下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿,并噴射混凝土作為保護(hù)層進(jìn)行加固。加固設(shè)計(jì)時(shí)一般采用粗鋼筋作為拉桿兩端錨固在梁頭,中間用單柱、雙柱或多柱支撐,然后噴射一層 5 cm～8 cm厚的混凝土作為保護(hù)層,與原結(jié)構(gòu)組合受力。設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿的情況如圖1所示。

在加固過程中,可通過改變支撐位置和調(diào)整拉桿預(yù)應(yīng)力的方式來滿足提高承載能力的要求。

1.2 預(yù)應(yīng)力鋼絲束—噴射混凝土加固

該方法系沿梁腹側(cè)面按拋物線敷設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲束,在梁底每隔一定距離(50 cm～100 cm)設(shè)置一個(gè)定位箍圈或在梁腹上埋設(shè)定位梢,用來固定鋼絲束的幾何形狀。鋼絲束的兩端穿過梁端翼板上自斜孔伸至梁頂錨固,如圖2所示。

1.3 擴(kuò)大或增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度或剛度

1.3.1 增大梁截面和配筋加固法

當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時(shí),通常采用增大構(gòu)件截面,增加配筋,提高配筋率的方法。該法是在梁受拉邊緣面或側(cè)面增配主筋,使梁的有效高度和抗彎截面加大,提高梁的承載力,該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。

1.3.2 加厚橋面板法

當(dāng)原橋的承載力不足,截面面積過小時(shí),在橋面板上加鋪一層鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層,使其和全梁形成整體,以提高梁的抗彎剛度和抗壓能力,從而滿足橋梁承載力要求。

1.4 粘貼加固技術(shù)

該法借助化學(xué)粘貼劑將鋼板、鋼筋或纖維布粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,可以提高構(gòu)件的抗彎、抗剪能力以及減小裂縫的擴(kuò)展。其最大優(yōu)點(diǎn)在于施工簡便,基本上不減少橋梁的凈空且對橋上交通影響甚小。但它們也有不足之處,如由于玻璃鋼的彈性模量較混凝土低,一般僅為混凝土的1/15～1/20,當(dāng)采用粘貼玻璃鋼補(bǔ)償時(shí),雖可大大提高粘貼層的抗拉強(qiáng)度,但其受力時(shí)玻璃鋼的拉伸長度比混凝土大,因而控制結(jié)構(gòu)變形能力較差;粘貼碳纖維布較昂貴,其加固費(fèi)用為1 000元/m2～1 500元/m2;粘貼鋼板又存在加工成型較為困難及粘結(jié)是否牢固耐久等問題。

1.5 增設(shè)縱梁加固技術(shù)

在墩臺地基安全性能較好并且有承載潛力的情況下,可采用增設(shè)承載力和截面剛度較大的新縱梁。新、舊縱梁在橫向連接為一體,共同受力。由于新增縱梁的作用,調(diào)整了荷載橫向分布系數(shù),從而減輕了原梁的負(fù)擔(dān),間接達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。

1.6 改變結(jié)構(gòu)體系法

這種加固、改造方法是通過改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。如:在簡支梁下增設(shè)支架和橋墩,或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接,由簡支變連續(xù)梁,或在梁下增設(shè)鋼桁架等加勁或疊合梁等,以減小梁內(nèi)應(yīng)力,達(dá)到提高梁的承載力的目的。

2 鋼筋混凝土梁橋下部結(jié)構(gòu)加固改造技術(shù)

擴(kuò)大基礎(chǔ)法,適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋深太淺,而墩臺又是磚石或混凝土剛性實(shí)體式基礎(chǔ)的情況;增補(bǔ)樁基法,適用于墩臺樁基礎(chǔ)深度不足或由于水流沖刷使樁基礎(chǔ)發(fā)生傾斜時(shí),可采用在橋臺外圍加樁,在沉井基礎(chǔ)內(nèi)加樁或在橋墩上、下游加樁并擴(kuò)大原承臺;鋼筋混凝土套箍法,適用于墩臺開裂破損出現(xiàn)貫通裂縫的情況;橋臺滑移傾斜時(shí),可采用支撐,增建輔助擋土墻加固。

3 加固方法的選擇

根據(jù)橋梁病害檢測和評定結(jié)果,橋梁維修加固應(yīng)分為:承載力加固、使用功能加固、耐久性加固和抗震加固四種情況。在實(shí)際工程中,可能是幾種不同性質(zhì)的加固兼而有之,特別是承載力加固和耐久性加固通常是同時(shí)進(jìn)行的。橋梁加固設(shè)計(jì)應(yīng)注意各種加固方法的綜合利用,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力,盡量減輕原梁的負(fù)擔(dān),將加固補(bǔ)強(qiáng)工作量壓縮到最少。

在公路改造設(shè)計(jì)中,很多情況下橋梁加固和加寬是同時(shí)進(jìn)行的。在加寬寬度不大的情況下,盡量將加寬部分與原橋連為一體,使新、舊橋共同工作,利用新加寬部分調(diào)整原橋內(nèi)力,減輕原梁負(fù)擔(dān),間接達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。

4 結(jié)語

對橋梁加固改造的方法很多,各有其利弊。因此,在選擇加固改造方案時(shí),應(yīng)在正確檢測評估病害與使用功能的前提下,在充分研究病害機(jī)理與加固改造要求基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際情況作出選擇,以達(dá)到“安全、合理、經(jīng)濟(jì)”的目的。

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