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加固技术

时间:2022-05-15 10:38:58

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加固技术

第1篇

【关键词】混凝土;加固技术

【中图分类号】TU【文献标识码】A

【文章编号】1007-4309(2012)01-0125-1.5

一、加固改造工程的特点

加固工程顾名思义都是针对既有建筑或构件,无论是在设计或施工方面都具有其特殊性,与新建工程相对比有很大的差别,主要表现为:其一,加固工程有其特有的拆除和清理工作。其二,加固设计既要包括对原结构的进一步验算和结构适应性判断,在确定需加固的情况下进行加固计算,还要综合考虑新旧结构在强度、刚度、同步协调工作以及正常使用寿命等方面的均衡及协调性;其三,加固工程施工常受到现场各种条件的约制,如:施工现场作业面狭小,其他构件的阻挡和干扰等,此外,加固工程多已投入使用,必然存在要求在不影响或少影响生产、使用的情况下实施加固施工,这样势必提高加固工程施工的难度,必要时加固施工应分段、分期进行,甚至某些不可意料的因素可导致施工中断。

二、加固改造的基本原则及加固程序

总体效应原则:加固方案在制定时,应对整个建筑的加固效果进行全盘分析、研究,综合考虑,避免出现局部构件加强而整体抗力下降的不利现象。

构件加固与结构体系加固的原则:当部分构件不能满足结构稳定和结构安全度要求时就必须进行加固,然而结构体系的加固往往容易被忽视。例如对某特定构件实施加固后会引起整个结构的强度和刚度分布情况发生变化,在此情况下不应忽视从整个结构体系安全角度的全局性分析、考虑。此外结构构件之间锚接和连接的加固是否切实有效对结构整体性也存在较大影响。

局部加固与整体加固的原则:在结构受力体系中个别构件加固后不会导致整体受力性能影响时,可实施局部加固,例如重物坠落造成建筑物小范围内个别梁板发生破坏,可直接对已损的的梁板构件进行加固,至原有抗力即可。而当结构整体无法满足结构安全和正常使用要求时,例如地基不均匀沉降导致结构开裂时,宜对结构进行整体验算并实一施整体加固石此外还应注意丁结构整体性或结构整体牢固性是加固方案设计的重要组成部分,并不是说结构经局部或部分构件加固后,此结构整体承载能力就一定得到提高或是安全、可靠的,结构的安全可靠性还取决于原有结构方案及其布置是否合理、构件间连接是否牢固可靠、构造措施是否得当有效等,因此,混凝土结构加固设计时,设计者应对结构的整体性进行全面检查与综合评估,以分析确定整个结构体系是否需作相应的加强,而不应仅关注结构的局部或个别构件。

临时加固与永久加固的原则:临时加固实用年限短,耐久性要求低,其加固标准和要求可适当降低,而永久加固实用年限长,耐久性要求高,其加固标准和要求应设置在较高的水平。

结构抗震设防的原则:处在地震区的结构构件加固设计时,除应考虑其承载力达到要求外,还应复核验算其抗震性能。由于各地抗震设防的等级各不相同,进行加固工程加固设计和施工时应结合本地区的抗震要求实施加固,有些设计者往往容易忽视,因此,设计单位和施工图设计审查单位都应予以充分重视。

设计者应考虑结构刚度变化而可能引发的地震作用效应变化的影响,加固后结构不应存在由于局部加强或刚度突变而形成新的薄弱部位。此外,进行抗震加固设计时还应注意:结构的刚度和强度的分布要均匀,避免出现新的薄弱层;加强薄弱部位的抗震构造;保证结构的受力状态合理性,以防构件脆性破坏,消除不利于抗震要求的强构件弱节点、强梁弱柱等不利受力状态;竖向构件要连续,保证传力途径明晰;加固原有构件或增加构件,要考虑减少整个结构扭转效应的可能性;对原有的不合理结构体系、传力途径等应进行适当改进;综合考虑周边环境和建设场地条件,加固结构应为地震反应力小的结构体系。

现场勘查和相关资料的收集:现场勘查和资料收集是整个加固工程的一项基础工作,便于充分摸清和掌握工程的时间状况,以便作出正确的分析和判断,相关资料包括:原有勘察和设计文件、设计审查意见书、施工技术资料,特别是现场施工保证资料(如:原材合格证明文件、隐蔽工程记录、施工记录等)、质量验收资料和反映使用过程情况的有关资料;此外还应深入现场对工程实际情况实施详细勘查,对发现的问题或业主新的使用要求认真作好调查记录。

质量检测与结构性能鉴定:实施必要的检测可准确获得材料、构件的实际性能指标,可为结构损伤性质、部位、程度的确定提供科学的数据支持,利于对结构完损性和安全性作出正确分析、鉴定,为后续加固方案的设计提供依据。其中完损性主要是以外观检查为主,检查建筑结构的实际损坏状况;安全性则主要是指构件和结构的安全程度,通过内力分析和截面验算结果来反映:此外,在地震区,还应对旧建筑的结构抗震性能进行验算和分析鉴定。

检测工作应由具备相应资质的检测机构完成,并提出符合规范、标准要求的书面检测报告,鉴定工作可由工程的原设计单位或资质等级高于原设计单位的设计单位实施,并在充分分析、验算的基础上提出鉴定意见书,检测报告和鉴定意见书是建筑结构维修加固改造的重要依据之一。

加固方案的选择:制定加固方案时,应综合考虑环境、经济、工期要求等各种相关因素,应严格依据有关的专业技术规范和标准,主要结合结构的使用要求、功能要求和检测鉴定结果,进行多方案的技术经济必选,确定适宜的方案方案。

加固设计:确定了切实可行的加固方案后,应进行进一步深入的加固施工图设计,并提出详细的加固施工图,设计时要着重考虑如何保证新旧结构之间的连接及协同工作,最大限度的发挥新旧结构的共同作用,同是还应考虑实际施工的可行性和安全性。此外加固设计文件使用前还应通过法定施工图设计审查机构的审查。

施工组织设计:加固工程实施前,施工单位应首先认真熟悉结构加固图纸内容,并全面考虑工程现场的实际情况制定切实可行的施工组织设计或专项施工方案,方案应突出可操作性和针对性,确定科学合理的加固施工工法和操作流程,对加固工程施工起到切实的组织和指导作用。

施工:加固工程的施工单位应具备相应专项资质,当前我国建设行政主管部门对部分施工单位颁发了加周工程专项.施工一资质。加一固施工单位应严格依据一施工组织设厂计(方案)进行施工,并做好对施工操作人员的培训和技术交底,在施工中监理、施工单位应严格施工各环节的质量控制。此外,在施工期间,发现问题应及时与监理和设计单位沟通,必要时设计人员应深入现场,了解施工情况,并在必要的情况下结合实际情况对加固设计方案作出相应的调整。

验收:加固工程施工完后,建设单位应组织设计、监理、施工等工程相关参建单位进行工程质量验收,验收前或验收时对加固重要工程或关键部位应进行一些现场检测(如:变形观测、静荷载承载能力检测、超声波探测等)以便定量、准确地反映加固效果,为工程质量验收提供科学的数据依据。

第2篇

桥梁在荷载的长期反复作用下开裂,或因用钢量不足而造成超规范的裂缝,是桥梁建设中常见的一种病害,如果不及时采取措施进行加固维修,位于裂缝处的钢筋将逐渐锈蚀剥落,钢筋截面积将减小,钢筋与混凝土间的结合性能将降低,给结构使用造成安全隐患,因此桥梁加固维修成为一个日益迫切的需求,但由于在国内尚缺乏此方面的技术规范,所以桥梁加固维修技术实践经验的总结和理论的进一步完善已迫在眉睫。

加固原因

1)旧桥梁原有的设计标准低,不能满足现在发展了的车辆通行要求。随着桥梁设计规范的不断发展,公路桥梁的设计荷载已由汽)6级、汽)8级、汽)13级发展到汽)15级、汽)20级及汽)超20级,并且仍有继续增大的趋势。据调查分析,全国的国道、省道和县级公路的永久大、中型桥梁中,设计荷载达到汽)20级、挂)100级标准的仅占大、中型桥梁总数的6.53%,汽)10级、履带50级及以下荷载标准的桥梁占9.17%,其余84.3%的桥梁基本上是汽)13级和汽)15级荷载标准。2)由于设计及施工的缺陷以及各种不利作用(如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、碱集料反应、冻融、盐害等),使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。3)桥梁的使用年限长,接近其使用寿命。我国在20世纪60年代~70年代修建的桥梁,大部分仍在服役,由于年久失修、失养,已不适应交通量日益增长的需要。4)外界不利荷载的影响使得桥梁结构安全性下降。在我国,造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶,致使20%以上的桥梁出现安全隐患。5)新建桥梁由于勘察、设计及施工的问题而无法满足使用要求以及新桥的使用功能发生改变,也是桥梁需要加固的重要原因。6)相对于其它的降低桥梁裂缝的方法较为经济耐用。

常用加固方法

2.1体外预应力加固法

体外预应力结构与体内预应力结构本质的区别在于体外预应力结构的预应力筋布置主体结构之外,因体外预应力索通常为由多根钢绞线组合成的集中钢索,故称为体外预应力索。体外预应力加固通常是在梁底或梁侧下部增设预应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强并分别锚固在梁的两端,通过设置一定的联结构件使预应力拉杆与梁体构成一个析架体系,成为一次超静定结构,施加体外预应力,抵消部分恒载应力,起到卸载的作用,从而较大提高桥梁结构的承载能力。

2.2加大截面加固法

加大截面加固法是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。加大截面加固法一般采用两种方式:1)加厚桥面板;2)加大主梁梁肋的高度和宽度。该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。

2.3粘贴碳纤维布加固法

碳纤维增强复合材料是一种性能优良的混凝土结构加固材料,它具有强度高、密度小、耐腐蚀、抗疲劳等优点其加固法是利用树脂类材料把碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构或构件表面,形成复合材料体,通过碳纤维布与结构的协同工作,达到对结构补强加固及改善受力性能的目的。

2.4粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是以树脂粘结钢板与混凝土的结构加固法,其施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平,适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

坚固耐用;2)施工快速;3)简捷轻巧;4)灵活多样;5)经济合理。

2.5增加横向联系加固法

通过增设桥梁横向联系,改善上部结构的荷载横向分布规律,从而达到提高结构整体承载能力的加固方法。一般用于无内横梁或少内横梁的T形截面及工字形截面梁式桥,工程上常在相邻主梁间增设现浇混凝土横梁或钢横梁来提高横向抗弯刚度。

2.6锚喷混凝土加固法

从隧道施工中转化而来的加固方法,主要用于因支点截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足的混凝土梁的加固维修。

体外预应力加固简介与计算方法

3.1体外预应力加固简介

体外预应力是指对布置于承载结构本体之外的钢束张拉而产生的预应力。体外预应力技术是后张预应力体系的分支,是无粘结预应力结构技术的一种。体外预应力经过20余年的发展和工程应用,目前已形成有粘结体外预应力和无粘结体外预应力两种应用体系,有粘结体系的管道的铺面质量及其水密性容易检查和控制,预应力摩阻损失小;无粘结体系的单根无粘结筋的摩阻损失极小,可采用单根张拉工艺,张拉设备体积小,容易操作,预应力筋有多层防护。因此,其耐腐蚀性和防护性安全可靠;另外,在使用期间可重调预应力值,更换预应力筋。

体外预应力结构的优点:(1)能够调校和控制体外索的应力,便于检查腐蚀情况保证在必要时能够替换钢绞线束;(2)在箱梁的壁内不存在预应力管道,使得混凝土容易浇筑,不会因为预留孔的存在而减低承压能力,因此能尽可能地减小箱梁壁厚,减轻结构自重;(3)对于某类型的结构,如预制箱梁结构,使用体外索可以简化及加速桥梁的建设速度,降低建造成本;(4)简化了曲线预应力筋,减少了摩阻损失。

3.2体外预应力计算方法

3.2.1体外预应力加固体系的力学分析

用力法求解体外预应力加固体系内力时,以活载引起的水平钢筋拉力增量为变量,切断水平筋而得到基本结构,计算得到水平钢筋承担的力之后,可进行体外索的配置,由水平钢筋的张力估算出预应力筋的用量,最后校核计算结果。

3.2.2加固体系正常使用阶段验算

(1)钢筋应力验算:根据应力控制条件来判断是否满足要求。(2)裂缝验算:采用直接控制裂缝宽度的方式计算,求最大裂缝宽度。(3)挠度验算:根据《公路桥涵设计通用规范》(JT-GD60-2004),控制的活载挠度为:fk=fa+fxp≤L/600。

3.2.3求解加固体系的预应力损失

预应力损失的计算主要包括摩阻力引起的预应力损失;锚具变形引起的预应力损失;温差引起的预应力;分批张拉由于混凝土弹性收缩引起的预应力损失;钢筋松弛引起的预应力损失;混凝土收缩与徐变引起的预应力损失。

结术语

各种桥梁加固实例表明,体外预应力加固体系是最常用的桥梁加固方法,其优点是:①受力明确、施工简单、不影响正常交通;②维护修补方便,可以随时更换预应力筋;③能够大幅度提高旧桥的承载能力;④对原桥的结构损伤很小,可以做到不影响桥下净空,且不增加路面标高。

参考文献

1 孙晓燕.服役期及加固后的钢筋混凝土桥梁可靠性研究[D].大连理工大学,2004.3

2 徐栋,项海帆.体外预应力桥梁的力学性能及其影响因素分析〔J〕.桥梁建设, 1999, (3): 1-4, 7.

第3篇

关键词:混凝土桥梁 加固技术

中图分类号:TV331文献标识码: A

到2012年年底,我国公路桥梁达71.3万座、3663万米。对于大量存在安全隐患的桥梁,如果拆除重建,不仅资金耗费巨大,而且造成长时间断绝交通。如能采取有效的加固维修措施,恢复和提高它们的承载能力,消除安全隐患,使其能够继续服役,将会带来巨大的社会经济效益。

1混凝土桥梁病害原因简介

混凝土结构的病害表现形式多种多样,引起病害的原因错综复杂,从引起病害的原因来分析,可以将其划分为两大类:

第一类为由环境作用引起的混凝土结构损伤与破坏。由于混凝土的缺陷(例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等),环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部,与混凝土中某些成份发生化学、物理反应,引起混凝土损伤,影响结构的受力性能和耐久性。

第二类为由荷载作用或设计、施工不当造成的混凝土结构损伤。例如,由于超载作用引起的裂缝,动力冲击作用引起疲劳破坏。构造措施和施工方法不当引起结构裂缝等。

2桥梁补强加固方法

2.1加大截面加固法。增大截面加固法是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。增大混凝土截面一般采用两种方式,一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设汁和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。该法也有明显的缺点,比如混凝土构件的体积增大、自重增加、施工周期加长、施工空间大、现场施工的湿作业时间长等。

2.2置换混凝土加固法。该法的优点与加大截面法相近,且加固后不影响建筑物的净空,但同样存在施工的湿作业时间长的缺点.适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固.

2.3 粘贴钢板加固法。以树脂粘接钢板与混凝土的结构加固法,被用于建筑、工厂、桥梁等土木工程中。该法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响,但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平。适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。该法在公民建中使用较多。

2.4 粘贴碳纤维增强塑料加固法。粘贴碳纤维加固技术采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面时碳纤维与原结构形成新的受力整体,碳纤维与钢筋共同承受荷载,降低了钢筋应力,从而使结构达到了加固和补强效果。粘贴碳纤维加固技术的主要特点是:几乎不增加结构自重和截面尺寸,不改变净空高度,施工方便,对原结构几乎不会造成新的损伤,具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能,根据受力分析可进行多层粘贴进行补强,其方向性也可以灵活掌握。此外碳纤维质地柔软,加固后可用混凝土砂浆涂敷,或根据要求涂装各种颜料,修复补强不留痕迹。可在不改变结构外型的前提下补强各种混凝土结构物,包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展,增加结构的延性。但碳纤维材料价格较高,增加了维修费用。

2.5 体外预应力加固法。体外预应力加固法是指对布置于承载结构主体之外的钢束张拉而产生预应力的后张法。体外预应力体系由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等部件组成。该技术能大大缩短施工工期。但加固后对原结构外观有一定影响,且不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。

2.6 喷凝土加固法。喷凝土加固法是在原有结构上喷涂一层高品质的混凝土,以恢复对钢筋的保护,提高已剥离或变质的混凝土强度,提供美观表面的功能,是目前常用的维修加固双曲拱桥方法。

2.7 有粘结外包型钢加固法该法也称湿式外包钢加固法,特点是受力可靠、施工简便、现场工作量较小,但用钢量较大,且不宜在无防护的情况下用于60℃以上的高温场所.适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸,但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固.

还有锚栓锚固法、增加支承加固法等。

3综合加固技术

由于每种方法各有优劣,因此有必要考虑同时采用几种加固方法对结构进行综合加固,以达到优势互补、综合效果最优的目标。综合加固技术就是同时采用多种加固技术增强结构某一方面的性能。进行综合加固设计时,可以几种方法并重,也可以以一种方法为主,其他方法为辅。关键是利用各种加固方法的互补性。其基本思路可以归纳为:

(1)弥补单一加固方法的缺陷。例如预应力加固法是利用钢绞线、拉杆等以预应力的形式对结构或构件施加反向荷载。它能大幅度提高结构的承载能力并且可以克服应力应变滞后问题。然而,由于预应力筋与被加固结构或构件仅在锚固点和转向块处接触,反向荷载通过锚固点和转向块传到被加固结构或构件上,其产生的弯矩图不够“丰满”,势必影响加固效果。另外一些研究指出,预应力加固的“二次效应”会降低抗弯能力。Mntsuyoshi等人的试验表明,对于设置了2个转向块的梁,梁的抗弯能力会因为二次效应的影响而最大降低16%。因此,有必要考虑辅以其他加固方法。

(2)利用某一方法的特长。例如碳纤维比常规加固材料(钢板等)抗腐蚀能力要强得多,腐蚀性环境中的结构及沿海的混凝土结构大都会受到外界环境的侵蚀,导致结构劣化。

(3)发挥协同工作的优势。单一加固方法都有不足之处,若将两种或多种方法结合到一起,协同工作,其加固性能可能得到完善。例如粘钢板加固法施工工艺较简单,可提高对梁体内钢筋的保护,控制裂缝与挠度。但对梁体表面平整度、清洁度要求较高,而且加固的有效性主要取决于粘结材料的强度及耐久性。锚栓-钢板加固法可摆脱对钢板粘结剂的依赖,对梁体表面清洁度要求不高,施工工艺较简单。但设置锚栓有可能损伤既有钢筋,从而损伤梁体。而粘钢板加固技术在实际应用过程中,常会遇到动载作用下的情况,如公路桥梁、吊车梁、各种抗震结构等。为此,需要研究钢筋混凝土梁在动载下的力学性能。国内有人曾对采用胶粘、膨胀螺栓锚固及胶栓共同粘锚等三种方法加固的梁进行动载对比试验,结果表明:膨胀螺栓加固梁抗疲劳性能较差;胶粘梁抗疲劳性能不稳定,如果破坏时钢板被拉断,粘结不好,循环几万次就因梁端钢板处胶层剪切滑移而破坏;胶栓共同粘锚梁抗疲劳性能较好,破坏发生在梁跨中弯矩最大区段,钢板全部被拉断。胶栓结合梁在循环80万次前,挠度增加甚微,80万~150万次间挠度增加较快,估计胶层有局部破坏,但之后由于两端螺栓起到了较好的锚固作用,挠度变化又趋于平衡。胶栓共同粘锚将胶粘钢板与锚栓-钢板合而为一,在动荷载下发挥协同工作的优势,具有较好的疲劳性能[[[] 徐历娟,钢筋混凝土结构粘钢加固新技术的研究与应用[J].山东冶金,2002(4),44-46.

[2] JTG_T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S]

[3] JTG/T J23-2008,公路桥梁加固施工技术规范[S]]]。

采用综合加固技术对混凝土结构进行加固,可使各种加固方法扬长避短,加固效果明显,可有效地避免二次修复,是结构加固获得最优性价比的合理途径。

4补强加固方法选用原则

1)采用加固方案之前,须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。2 )补强加固是通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。因此桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则,在兼顾经济性的前提下,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式.如果采用补强加固的方式仍不能达到交通运输要求,则必须考虑进行重建桥梁的部分或全部。3 )选择桥梁加固方式时,必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量,最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工。4 )采用扩大或增加桥梁构件断面的方法进行加固前,应考虑增加部分与原有部件的结合效果。

第4篇

关键词:拱桥病害加固

中图分类号:U448.22+1 文献标识码:A 文章编号:

项目概况

由我院设计的G310线商丘(季庄)至开封(市界)段公路改造工程,路基宽度拓宽到24.5m,公路等级由二级提高到一级。沿线有20多座中小跨桥梁,其中绝大多数为跨径为5m左右的圬工拱桥。该路段曾在单侧或双侧进行过加宽,原拱桥结构多为圬工结构,加宽部分多采用混凝土结构。为满足日益增长的交通量需要,本着安全、经济、合理的设计原则对沿线桥梁进行加固利用。

主要病害及原因分析

1.桥面纵向裂缝及产生原因

该项目桥梁桥面均出现不同程度的纵向裂缝,裂缝多位于新旧桥梁接缝处。该类圬工拱桥在温度变化、基础的非均匀沉、降砌缝材料的收缩徐变等非荷载因素的影响下,导致出现纵向开裂,进而放射至桥面,致使桥面产生纵向裂缝。况且沿线拱桥均在一侧或两侧进行过加宽,老桥基础已经过多年的沉降,已趋于稳定;而新建部分基础的后期沉降量会比老桥部分大,从而使新旧桥基础产生不均匀沉降差,使得拱桥及桥面在纵向结合处出现纵向开裂。

2.主拱圈横向裂缝及产生原因

主拱圈横向裂缝多出现于拱圈顶缘,一般为通长裂缝,缝宽在10mm左右,其产生的原因主要有为荷载增长。主拱圈是拱桥的主要受力构件,当时的设计荷载是按照桥梁建设年代的规范规定的荷载标准进行设计的。由于该类桥梁设计年代久远,当时的设计荷载标准相对较低。而随着社会经济的发展,交通流量的日益增加,桥梁承受的荷载远远大于设计荷载,桥梁长期处于超荷载运营状态。从而导致主拱圈的控制截面拉应力过大,产生开裂,主拱圈初始裂缝还会在长期荷载及疲劳、冲击等因素作用下逐渐发展,裂缝宽度不断增大。对于后期加宽的拱桥,加宽部分主拱圈系采用混凝土材料,由于材料收缩徐变和施工等因素,使得新旧拱桥的界面成为薄弱部位而开裂分离,使新增加宽部分主拱与原主拱各自承受荷载;由于新增加宽部分主拱通常宽度较小,在斜交的情况下加宽拱桥的实际力学跨径更接近于斜交跨径,该斜交跨径明显大于拱桥的正交跨径,故在荷载作用下其控制截面的实际应力将明显大于按正交跨径拱桥的计算值,由于实际工作应力明显超出标准值而会在主拱圈内产生裂缝。

三、 常用加固方法

1. 增大构件截面加固法

该项目有些拱桥拱圈厚度只有30cm,对该类桥梁用相同材料增大拱圈厚度到50cm,进而达到提高承载能力、提高结构刚度的目的。在拱顶加固截面的一般程序为:挖开原拱顶填土层直至拱背洗修补拱背凿毛处理再铺钢筋网浇注拱圈加固层。通过此加固方法不仅加固了拱圈,而且利于桥梁排水。

2. 粘贴钢板加固法

对于拱圈厚度满足要求且拱圈裂缝宽度较小的拱桥,采用粘结剂(环氧树脂类)将钢板粘贴在拱圈的受拉边缘或薄弱部位,使之与结构物形成整体,以提高构件的抗弯、抗剪能力,阻止裂缝继续扩展。这种方法施工简便,不影响桥梁净空及结构外形,加固费用低,对既有交通也不会产生影响。

3. 改变结构体系加固法

该方法是指通过改变桥梁结构体系达到减少桥梁主拱圈的内力,是拱桥加固改造中一种行之有效的方法。当拱桥的上部结构恒载重量过大,或基础的承载力不足,迫使拱脚产生水平位移或转动,可以在拱脚增设拉杆。主拱圈产生变形、拱轴线发生变化时,可以调整拱上建筑的布置,改变原拱桥结构体系,以改善主拱圈的受力状况,达到加固改造,提高原桥承载力的目的。常见的改变结构体系加固方法有梁拱结合体系加固法和转换桥形加固法。

4. 体外预应力加固法

对于拱桥,该方法适用于拱圈纵向开裂或横向开裂,以及桥台产生位移、拱顶下挠等病害的处理。目前采用的主要钢板箍套钢筋拉杆加固法,或钢筋混凝土拉杆法。通过顺桥向设置的钢筋混凝土拉杆或钢位杆施加预应力进行加固,具体施工工艺与后张法预应力梁桥的施工方法相同。降低拱脚水平推力,采用钢杆件拉紧法。采用钢拉杆的加固措施,使桥下净空大大幅降低,将会影响通航,故仅用于一般小通航河道上的桥梁。用双银锭腰铁钳入,卡牢相邻拱石的加强拉紧法。对石砌拱桥采用锁牢整体拱圈的办法,可使相邻拱石得到加强,一般采用双银锭腰铁钳入、卡牢相邻拱石加强拉结。石拱桥亦可在拱圈的跨中和1/4处加设三道或多道钢板箍(钢板厚用5m)或钢拉杆,用螺栓在拱底及拱侧钻孔锚固,并将锚固点设在拱圈厚度的1/3处。其锚固孔用膨胀水泥砂泵或环氧砂浆填塞牢固,钢拉杆以一根垂直放置的槽钢作为螺帽衬点,并兼作拉杆连接件。拉杆布置在拱腹及拱上侧墙顶面以下50~60cm处,固定在槽钢上后,通过扭力板手逐步收紧螺帽,向拱圈和侧墙施加预应力,以阻止裂缝继续发展,对桥梁进行加固补强。

5. 钢筋混凝土套箍封闭主拱圈加固技术

钢筋混凝土套箍封闭主拱圈加固技术适用于石拱桥主拱圈的加固,其原理是沿主拱圈外环现浇增设一层钢筋混凝土套箍层,利用断裂力学、截面增大及“套箍效应”三个机理,达到提高拱圈承载力的目的。钢筋混凝土套箍层沿纵向宜采用变截面的形式,截面从跨中至拱脚逐渐变大,这样可以使主拱圈受力更为合理。该方法具有加固增强效果显著、主拱圈受力性能优越、耐久性高等特点。

6. 锚喷加固技术

锚喷技术是在锚入原主拱圈内的锚杆上挂设钢筋网,再施喷加入适量速凝剂的混凝土至结构面层,从而形成复合主拱圈,此方法不但增加了原结构的外形尺寸,还与原主拱圈协调变形,分担部分活载,从而达到提高桥梁承载力的目的。该技术具有:结构整体性强、工期较短、投资小、耐久性好等特点。

结合该项目桥梁的实际情况,通过方案比选及典型拱桥的加固实验,我们最终选择了增大构件截面加固法和粘贴钢板加固法两种方法。

结束语

我国在上世纪70年代修建了一大批拱桥,随着交通量的增长及道路的升级改造,这些拱桥的加固维修问题已经成为大家普遍关注的课题,加固理论、加固方法也是多种多样,只有遵循一套科学的程序和方法,才能够达到技术可行、经济合理、结构安全的目的。

参考文献

第5篇

关键词:公路桥梁抗震加固震害种类加固方法

中图分类号:U448文献标识码: A

前言:我国的经济发展十分迅猛,各项建设都在持续进步。当前桥梁抗震加固方法和理论具有多样化、科学化的特点,技术人员应在桥梁抗震加固中根据具体情况进行针对性的加固,采取相应的抗震加固措施,保证桥梁加固施工的科学性和通行安全性。

一、桥梁抗震加固的意义

如今,世界范围内的地震次数越来越多,很多国家为了使地震灾害降到最低程度,都在不断探索桥梁的抗震加固设计,不断普及桥梁抗震加固设计的重要性。在了解桥梁抗震加固设计的重要性的同时,我们更要清楚的了解桥梁震害的主要原因。只有找到原因,才能找到桥梁的抗震加固的方法。如今我国很多桥梁特别是依据旧规范修建的老桥,或因设计、施工以及使用上的种种原因存在不同程度的损伤,处于无法满通拥挤、车辆猛增的状况,与其选择耗费大量人力、物力去重建这些桥梁,不如采用适当的加固技术,可有效恢复和提高旧桥的承载能力和通行能力、延长桥梁的使用寿命。通过维修和加固旧桥消除交通安全隐患,提高公路通行能力和服务水平、满足现代化交通运输的需求。

二、桥梁的震害种类

2.1 桥台震害:主要表现为桥台与路基一起滑动,移向河心,导致桥头、重力式桥台的胸腔及桩柱式桥台的桩柱发生不同程度的沉降、开裂、倾斜和折断等情况。

2.2 支座震害:某些桥梁的支座设计,并没有充分考虑到抗震的需求所以在某些支座形式和材料上存在着缺陷,在连接与支挡等构造措施上存在不足,导致支座在地震能量的作用下会发生较大的变形和位移。

2.3 桥墩震害:当地震发生后,桥墩在地震能量的作用下,会发生不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋扭曲等问题,严重影响到桥梁的平衡和牢固,桥梁面临随时倒塌和倾倒的情况。

2.4上部结构破坏:对于梁式结构由于地震效应造成结构本身的破坏在报道中见的不多。梁式结构破坏多是在地震作用下支撑连接构件破坏或下部结构失效导致的落梁。而落梁对墩台侧壁的撞击又对下部结构造成破坏。拱式结构主要表现为拱上建筑和腹拱破坏,拱圈在拱脚和拱顶出现裂缝,拱圈隆起变形甚至倒塌。

2.5支承连接件的受损情况:分析桥梁在发生地震的时候,特别容易出现支承连接件受损的现象。桥梁的支承连接件受损就是桥梁的上下部位结构由于强烈的地震发生了相对位移,而这样的相对位移是桥梁的支承连接件所不能够承受的。这样一来,桥梁的支承连接件就如同虚设,不能够发挥人们安装时所预期的作用,最终导致了桥梁的上下部分相分离,桥梁坠毁的后果。桥梁出现支承连接件失效的情况,其主要原因还是在于桥梁设计的时候,没有考虑到桥梁相邻跨之间可能出现的最大相对位移,没有正确的设定好支承连接件的承受范围。

2.6下部结构破坏:一般出现倾斜、倒塌、开裂破坏。钢筋混凝土结构会出现轻微开裂、保护层混凝土剥落、纵向受力主筋压曲,截面变化处核心混凝土压碎等。

2.7软弱地基破坏:地震最先影响的部位一定是桥梁的地基。如果桥梁的地基很容易受到地震强烈的震动之后而发生变软、下沉的情况,使得桥梁的下部结构发生了水平移动或者下沉的动作,那么整座桥梁也随着报废。如砂土的液化和断层等,在地震中都可能引起墩台的毁坏。地基失效引起的桥梁结构破坏,有时是人力所不能避免的,因此在桥梁选址时就应该重视,并设法加以避免。如果无法避免时,则应考虑对地基进行处理或采用深基础。

三、桥梁抗震加固方法

3.1上部结构加固

上部加固的主要目的是防止各种原因引起的落梁破坏。

(1)伸缩缝和铰。加固简支钢梁或预制混凝土梁,最常用的、也是最传统的方法就是使用缆索约束装置,设计缆索时应注意尽可能少地占用梁和下部路面之间的竖向净空。如果期望纵向位移大于有效支座宽度,简支梁的缆索加固方法可以与墩帽支座的加宽相结合。钢梁的另一种加固办法是,用拼接板把腹板联系在一起,使梁在墩帽支座上保持连续。跨中有铰的梁,应增加铰的约束装置。由于在地震中,铰支座会发生局部性损伤,铰支座可用的实际长度要比最初设计的长度要小的多。因此要加宽铰支座或者将框架体系连在一起是很有必要的。

(2)侧向支撑。梁之间的侧向刚度通常由某种横向支撑体系或横隔梁提供。这些侧向支撑体系常用来抵抗风荷载、施工荷载、活荷载所引起的离心力及地震荷载。而且,侧向支撑体系不能承受支座承载能力和剪切键能力那么大的力,结果是支撑体系屈曲。理想的办法是,增加另外几组实际上尽可能接近支座的支撑、加强 肋或横隔梁。

(3)混凝土边梁。边梁是用来提高混凝土桥的纵向能力。这些梁把已有的箱型结构外的相邻排架连接在一起。在单层桥梁结构中,外伸梁在纵向激励下易扭曲。在双层结构中,边梁需要有足够的刚度和强度,以保证塑性铰出现在柱上,减小了下层桥面外伸梁墩帽的扭转需求量

3.2下部结构加固

桥梁的大部分地震损伤破坏发生在下部结构上,因此下部结构加固是整个桥梁抗震加固工程的重点,也是难点。

(1)柱罩。所依据的理论是提高现有钢筋混凝土桥墩的延性、抗剪和抗弯能力。在一些情况下,限制塑性铰区域的径向膨胀应变。实验表明,把径向膨胀应变限制在规定范围内,钢筋的搭接接头就会保持固结而且能产生截面完全塑性弯矩能力。与限制径向应变相反,在提供整个塑性铰区域足够约束的同时,允许发生一定的径向膨胀应变,使得有可能形成铰

(2)填充墙。对于多柱桥梁来说,填充墙是个较好的方法。它有两个明显的优点:不仅提高了柱的横向能力,而且限制了柱的横向位移。通过限制柱的横向位移,便消除了在墩帽中形成塑性铰的可能。费用可能小于前述的其他几个加固方法。值得注意的是,在稍微倾斜或没有倾斜的桥梁排架的纵向能力方面,填充墙不是有效的。

(3)连梁。连梁是用于提高混凝土排架的横向能力的。连梁的功能由它在地面标高以上的位置决定。连梁置于排架底部标高处,以替代现有不足的墩帽。这类连梁的主要功能就是保护现有上部结构,迫使在柱上产生塑性铰。

(4)帽梁的加固。帽梁存在着几种潜在的失效模式。按照墩帽的类型,这些易损性可能包括支座破坏、剪切键破坏、支座宽度不够以及帽梁破坏等。帽梁失效模式包括弯曲、剪切、扭转和节点剪切。

(5)基础加固。通常基础的加固是:增设上覆盖层以提高基础抗剪能力,或均匀加宽基础,增加接触面积以提高稳定性和抗弯能力,还有就是把基础锚固于土中或是通过连接杆穿过基础把承台与桩联系起来。

四、桥梁抗震加固技术发展趋势

从桥梁震害调查中发现,遭受严重破坏和倒塌的桥梁结构,绝大部分是源于落梁和抗弯延性不足,因此强调桥梁结构整体的延性能力,或是在原有规范的基础上,相应地保证桥梁结构整体的延性能力,并通过设计和构造保证桥梁结构的整体延性能力,这已成为世界主要的多震国家地震工程界的共识。从加固的对象上来看,美国、日本等桥梁抗震加固水平最高的国家,已经把加固的重点从以前单一的防落梁构造措施,转移到重视桥墩整体延性上来,以保证加固后的桥梁与新建桥梁的抗震能力相当。

第6篇

【关键词】桥梁;加固;技术

1 引言

桥梁的生命周期都要经历建造、营运和老化三个阶段,虽然桥梁建设初期充分考虑了近、远期经济发展和社会的诸多需求,采用了当时最先进的技术和材料,但仍然难以摆脱历史的局限。随着科技的进步,车辆载重逐渐增大,车速相继提高,人们对行车的安全性和舒适性也提出了更高的要求。但早期建设的桥梁,荷载标准低,施工水平差,经过多年运营桥梁病害相继出现,因此旧桥维修和加固便成为一个急需解决的问题。

目前,世界上发达国家都投入了不小的人力和物力进行旧桥加固技术研究,在兴建新桥的同时,仍然十分重视旧桥的利用价值。我国现时期正在大力发展基础设施,资金需求量大,而要在短时间内重建等级公路上的危桥,不仅需要大量资金,同时也有悖于桥梁建设的可持续发展。下面笔者就根据近几年来在公路路网改造过程中,针对中小跨径桥梁经常采用的一些维修加固方法做一些介绍。

2 外包混凝土加固法

外包混凝土加固法又称增大截面加固法,是指增大构件的截面和配筋,以提高构件的强度和刚度的一种加固方法。此种加固法在增加桥梁横向联系方面应用较多,早期修建的桥梁横系梁或横隔板尺寸都较小,强度和刚度也较弱,在当前较大外荷载作用下, 产生了较大变形,导致横系梁开裂、脱落,无法有效地横向分布荷载。此时采用外包混凝土加固法适当增大横系梁尺寸,随着横向联系的加强,主梁的横向整体受力性能提高,从而增加了桥梁的承载能力,提高了桥梁的刚度和稳定性。

外包混凝土加固施工工序:

2.1 为了加强新、旧混凝土的结合,应对原构件混凝土的缺陷进行清理,并将构件表面凿毛;

2.2 当采用三面或四面外包加固时,应将构件的棱角敲掉,同时除去浮碴和灰尘;

2.3 用高压水冲洗原混凝土表面,在浇筑混凝土前,在原混凝土表面刷一层水泥浆以加强新、旧混凝土的结合。

3 锚喷混凝土加固法

锚喷混凝土是指先将锚杆锚入补强部位结构内,挂设补强钢筋网,然后再喷射一定厚度的混凝土,使其与原结构共同承受外力的组合结构。

此种加固法在浆砌片石板拱桥加固中运用较多,目前低等级公路上的石板拱桥由于早期施工时未按强度和规格要求严格选料,砌筑片石时砂浆不饱满,砂浆配合比控制不严,再加上超重车辆长期作用,普遍存在主拱圈片石风化、石料大小不一、片石被挤压碎裂、石料强度不均匀等现象,砌筑砂浆松动脱落并存在较多空洞,有的拱圈已发现纵向裂缝。针对此种情况采用锚喷混凝土加固既不中断交通,又能很好地解决这些病害。

锚喷混凝土施工工序:

3.1 将拱圈底面人工打毛,并将污染的砂浆完全凿除,然后用高压水冲洗拱底表面;

3.2 在拱圈底面用电钻打锚筋孔,孔深不得小于10cm,锚筋直径不得小于12mm,孔内灰尘要吹洗干净,然后用M12号砂浆或环氧树脂注入孔内,再插入锚筋,使之粘结牢固;

3.3 将钢筋网点焊在锚筋上,焊点不能太少,以免喷射混凝土时钢筋移动;

3.4 喷射混凝土前先将拱圈底面用水冲洗湿润,然后在表面先喷一层M12号砂浆,厚度约1cm,再喷射混凝土,使新老混凝土粘结良好并能填塞片石间孔洞,喷射混凝土后要注意及时养生。

4 桥面补强层加固法

桥面补强层加固法是指先凿除原桥铺装层后,重新浇筑一层钢筋混凝土补强层,使其与原桥结构形成整体。利用梁体截面加高,改善桥梁横向应力分布能力,从而提高桥梁承载能力。

由于桥面铺装层直接承受车辆荷载作用, 应力集中明显,再加上中小跨径桥梁所受应力变化和冲击影响较大。因而它也是最易出现破坏的结构之一,常见病害有:磨耗、露筋、网裂、坑洞等。

原中小跨径桥梁横向大都通过铰缝进行连接,而桥梁设计老规范对铰缝未作明确要求,现经过多年运营,已有铰缝开始出现松动脱落,减弱或失去横向传力功能,这样就给主梁安全运营带来了隐患。

桥面补强层加固法针对此种病害具有施工简便、加固效果明显的特点,尤其适用于中小跨径的梁式桥。其常用方法是铺筑钢筋网与混凝土或钢筋网与钢纤维混凝土。铺筑的厚度和配筋视加固需要而定,一般补强层厚度不小于8cm,以不增加新的恒载为宜,并要注意确保新旧混凝土能成为一个受力整体。

5 粘贴碳纤维布加固法

碳纤维是一种新型材料,具有高强、轻质、耐腐蚀以及施工简便等优点而成为旧桥加固的理想材料。加固混凝土构件时,按构件的不同受力特点,用粘结材料将碳纤维布粘贴于构件表面,实现对构件变形的约束并由此提高构件的承载能力。

此种加固法在增强构件抗弯刚度、减少构件挠度和约束混凝土裂缝扩展方面应用较多。当补强结构外形较复杂,采用外包混凝土或者粘贴钢板加固法时,施工难度很大,且粘贴钢板可能会对原结构造成损伤,此时就可以发挥碳纤维布随结构外形变化任意施工,从而降低施工难度的优点。

5.1 粘贴碳纤维布施工工序:

5.1.1 按加固设计要求,对需要表面处理和粘贴纤维布的部位进行放样定位;

5.1.2 混凝土表面打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出结构新面, 将混凝土表面清理干净,去除灰尘并保持干燥;

5.1.3 用一次性软毛刷或特制滚筒将底胶均匀涂抹于混凝土表面,待胶表面指触干燥时即进行下一步工序施工;

5.1.4 混凝土表面凹陷部位用找平胶填补平整,且不应有棱角,转角处应用找平胶修复为光滑的圆弧;

5.1.5 按设计要求的尺寸裁剪纤维布,配制粘贴胶并均匀涂抹于所要粘贴的部位,用一次性软毛刷或特制滚筒沿纤维方向多次涂刷,挤除气泡,并使胶水充分浸透纤维布。多层粘贴重复上述步骤,待纤维布表面指触干燥时即进行下一层的粘贴。在最后一层的碳纤维布表面均匀涂抹粘贴胶。

5.2 粘贴注意事项:

5.2.1 纤维布粘贴施工宜在5℃~35℃环境温度条件下进行,并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5℃时, 应采取加温措施;

5.2.2 用碳纤维布加固混凝土构件宜采用薄布多层的粘贴方法,使其与粘接材料充分浸润,确保粘接效率。设计时根据各块件处的应力值大小决定碳纤维布的层数。

6 小结

以上为中、小跨径桥梁在常规加固中经常采用的一些方法。由于我国暂时经济能力有限,为保证桥梁安全运营,在一定时期内桥梁维修加固不可避免。

6.1 由于老桥资料不全,实际受力情况与结构计算模型也存在一定的差异,所以桥梁加固在设计单位严格计算、施工单位按图精心施工后,建议仍要对加固后的桥梁进行检测,作好各项数据的详细观测和记录,与理论计算相比较,经分析得出安全可靠的结论后,方能通车。

6.2 对桥梁病害处理要贯彻“建养并重”、“预防为主”的思想。桥梁要进行定期检查和周期性养护,对发现的一些小病害要及时维修,避免病害扩大,失去承载能力。

6.3 现时期桥梁建设要走可持续发展的道路,新建桥梁应考虑其可检测性、可加强性和可更换性。

参考文献:

[1]张继承,中小跨径桥梁常用加固方法[J]. 桥梁施工,2010。6

第7篇

关键词:双曲拱桥 病害 加固 锚喷混凝土

1 桥梁加固改造设计的原则

旧桥加固设计仍然以现行的桥梁理论为基础,采用桥梁《规范》为标准进行设计。旧桥加固改造方案的确定,首先要根据桥梁的现有技术状况,存在的病害,车辆通行的需要,以及将来交通发展的趋势,对加固改造的必要性和可能性作出分析判断。然后对各种加固改造方法的技术经济效益进行比较,选择合理的加固方案。设计时特别要注意以下几点:

1.1 加固后的桥梁,在使用荷载作用下,原有的结构和新增加的结构各部分的强度、刚度和裂缝,均应符合现行设计规范的要求。

1.2 当仅要求提高活载能力时,加固改造工作可以在原结构保持恒载应力状态下进行。此时,原有结构的全部恒载和加固改造后所增加的恒载,均由原结构承担,活载由原结构和新增加的构件或加大后的截面共同承担。

1.3 如果通过检测和计算,原结构的工作应力已接近或已超过允许值,需要减小原桥的恒载应力,应采取一定的卸载措施。

1.4 采用增大截面法进行旧桥加固改造时,由于新旧结构的材料性质或混凝土之间收缩率的不同,引起结构内力的重分布,在新旧材料或新旧结合面处将出现较大的拉应力,极易出现裂缝而影响结构的整体性。因此,必要时应该进行收缩应力的计算;在新旧材料或者新旧结构之间的结合面处采用增加纤维和采用性能相近的材料进行补强。

2 桥梁加固改造的基本途径

桥梁加固一般是指:通过对构件的补强和结构的性能改善,以恢复或提高现有桥梁的承载力,延长使用寿命,适应现代交通运输的要求。目前,国内外对桥梁进行加固改造的技术途径主要有以下五种:

2.1 加强薄弱构件 在桥梁上,对于有严重缺陷的部位,或者因要通行重型车辆而不能满足承载要求的部位,如:梁桥的跨中部位、支座部位、承受负弯矩的部位;拱桥的拱顶、拱脚、1/4拱跨部位;以及其也变截面处等.采取加强措施,进行铺强。在桥梁结构中,特别要注意的是:桥梁的薄弱处一般在受拉区范围内,受压区的情况则比较少。所以,对于薄弱处补强方法,往往采用喷射混凝土、粘贴钢板、玻璃钢,增大主梁或主拱圈截面的方法,增加其强度,以及采用高等强度混凝土或环氧混凝土砂浆封填裂缝,增设预应力钢筋或粘贴附加构件对缺陷进行处理。

2.2 增加辅助构件 在桥梁承载力不足或因为某种原因致使桥梁遭受破损时,可以在原有的结构上增加新的受力构件,如:梁桥中增设主梁、横隔梁;简支梁之间加设辅助构件,使其成为连续梁的工作状态;梁下部采用八字支撑方式,增加跨孔改变受力状态;拱桥中采用梁式结构替代回填料等。

2.3 改变结构体系 根据桥梁的实际状况,采用梁式结构改为拱式结构;拱式结构改为梁式结构;简支梁改为连续梁;单跨结构改为多跨结构;增加支点;铰接支撑改为刚性连接等,通过这些手段达到改善结构薄弱处的受力状态,提高整体桥梁的承载能力。

2.4 减轻恒载 减轻桥梁上部结构的恒载,改善原桥梁的受力状态,提高桥梁的承载能力,特别是在桥梁基础承载力受到限制,不能满足加固上部结构和提高活载承载力时,通过减轻桥梁恒载的办法来提高承受活载的能力,乃一种经济有效的措施。

2.5 加固桥墩、台及基础 在桥梁结构中,有相当的一些缺陷是由桥梁墩、台和基础的病害引起的,因此,需要从其着手进行加固处理。通常采用的办法是:用钢筋混凝土套箍并施加外部预应力加固墩身。对于基础加固措施,常采用加校法和扩大基础法进行处理。

3 双曲拱桥上部结构主要病害

双曲拱桥上部结构的病害较多,主要有:拱波纵向开裂;拱肋升裂;横系梁(横隔板)开裂或脱落;拱顶下沉;侧墙鼓胀外倾等。

3.1 拱波纵向开裂 拱波的纵向开裂是双曲拱桥最常见的病害。发生在施工及运营阶段。由于建设时钢材十分紧张,拱波配筋很少,脱模起吊时稍有不慎都会造成拱波开裂,在荷载作用下,其裂缝将进一步地扩张。再加之双曲拱桥的横向联系刚度太小,活荷载横向分布较差,拱肋受力不均匀,造成各拱肋变形存在较大差异,改变了拱波的受力状态,加剧了拱波的裂缝产生。

3.2 拱肋开裂 拱肋的横向开裂、拱顶下沉一般同时产生,原因主要有3个方面:一是拱肋截面过小,钢筋含量过少,拱肋的承载能力和抗开裂能力不高;二是拱肋受力的不均匀性,导致单肋受力过大;三是基础下沉及倾斜造成的。拱肋的接头也是病害问题较多的部位,容易出现接头钢板锈蚀、混凝土破碎等现象。

3.3 拱肋与拱波结合处开裂 主拱圈环向缝是产生在拱肋、拱波(拱板)结合面上,平行于拱轴线的裂缝。主拱圈环向缝又可分为法向拉力环向裂缝和剪力环向裂缝两种;法向拉力环向缝出现在拱顶附近正弯矩较大的区段,主拱圈截面下部出现拉应力,拱波的结合面位于受拉区,当结合面的拉应力大于结合面的极限拉应力时,即出现法向拉力环向缝。

3.4 横系梁开裂或脱落 双曲拱桥的横系梁(横隔板),一般尺寸都较小,强度和刚度也相应较弱,与横肋联结处的抗剪能力也偏小,当承受较大的外荷载作用时,产生较大的内力和变形,导致横系梁开裂、脱落,无法有效地横向分配荷载,并引起拱肋的受力与变形不均匀,加剧了横系梁的病害产生。横系梁(横隔板)开裂或脱落。

4 双曲拱桥加固方法

4.1 增大截面法 实腹式拱桥存在实腹段,而拱顶截面承载力不足时,如果采取拆除拱上实腹部分加固主拱圈拱背难度大,费工、费时,工程费用高,又要中断交通,在桥下净空容许、或根据水文资料,桥下泄水面积容许缩小时,可在原拱圈下面喷射钢筋网混凝土或紧贴原拱因下面浇注钢筋混凝土新拱圈。

4.2 改变结构体系方法加固 不同的结构体系的受力特点不同,利用这一特点,通过改变原桥上部结构的结构体系,改变结构的内力分布,达到改善结构受力、提高承载力的目的。改变结构体系加固是一种主动加固的方法,适合于双曲拱桥的加固。目前,已经采用不少改变结构形式的方法加固双曲拱桥,典型的有将双曲拱桥改变为衍架拱桥(刚架拱桥)、将双曲拱桥改变为箱型拱桥和改变拱上建筑的结构形式几种方法。

4.3 粘贴加固方法与技术 在荷载作用下,主拱圈产生拉应力,如果超过其承受限度时,将导致主拱圈开裂、破损,丧失承载力,甚至坍塌;除了前述可以通过增大截面法减小主拱圈承受的拉应力,提高原桥承载力的途径外,还可采用环绕砂浆在主拱圈的受拉区段粘贴钢板钢筋,或用环氧脏浆粘贴玻璃纤维布(玻璃钢)、碳纤维布、芳纶纤维布等高强材料,增加主拱圈的强度,提高桥梁的承载力。

5 工程实例

重庆市开县某桥为5孔一13m,矢跨比1/2的石拱桥。桥面净宽7m,是清朝道光年间修建的古为今用的老石拱桥,主拱圈厚宽为60cm,用糯米石灰浆砌筑,石料强度为50号。运营上百年后有三跨主拱圈下缘出现多处纵向贯穿性裂缝,成为危桥。由于重庆市开县白鹤电厂运送发电机等重型设备,荷载重量达到240t左右,需通过该桥,2004年6月28日采用环氧砂浆粘贴钢板进行了加固。加固方法是:在全拱圈范围内,用两层6条宽1m。厚0.6m的钢板采用环氧砂浆分段分层粘贴加固,每段钢板长1.2m,设计采用了少量异形钢板,让每条钢板肋的钢板接缝位置错开,第二层钢板与第一层钢板错开粘贴。粘贴钢板前先用环氧胶浆灌注裂缝,对裂缝进行封闭处理后,再粘贴钢板补强。

6 结论及建议

双曲拱桥由于其自身的特点,产生的病害特征基本一致,在地基承载力许可的条件下,基本可以通过加固提高其承载力。

参考文献:

第8篇

【关键词】桥梁病害;桥梁加固;加固技术

0.前言

随着我国基础设施建设的飞速发展,交通基础设施建设无论从规模上还是建设标准上都有了一个大跨度的提高。桥梁作为道路交通的一部分,随着经济的发展和公路交通量的增大,桥梁荷载呈现以下特点:交通量不断增大;重型车辆和超载现象严重;超限运输的增加等。由于桥梁的承载能力有限,造成了许多桥梁不同程度的损伤,存在安全隐患。 因此,对桥梁的加固与维修非常重要。

1.桥梁加固的内容

桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通行能力的措施。桥梁加固与改建工作的主要内容包括:对服役桥上部构件进行加固;对服役桥下部构进行加固;拓宽桥梁的行车道或人行道;升高桥梁部构造的高度;更换桥梁行车道路面或引桥路面结构。桥梁的加固与改建工作应充分利用原有部件,凡能加固的,则不宜改建。桥梁加固的工作程序一般为:检查桥梁现状及损坏情况;调查桥梁历史技术资料及现有交通状况;提出维修加固或改建方案并进行分析比较;确定方案并付诸实施,即进行维修加固或施工。

2.桥梁加固的具体工作

2.1桥梁病害的成因

(1)以前我国修建的桥梁因为受到当时设计、材料、施工等方面的影响和局限,存在一定的先天不足,安全不足。一般会有断面单薄、安全储备低、双曲拱等,这就需要桥梁加固,对原本存在的缺陷进行修补。

(2)桥梁的耐久性差或年久失修、老化等问题。很多早年修造的砖拱桥就存在这样的问题。

(3)近年修建的桥梁,因施工期短、设计不当、施工质量差等原因,很多的桥梁都出现了多种问题,这也是亟待加固的一部分桥梁。

(4)随着经济的发展,交通量再增大,桥梁的载重又面临新的挑战,这就需要对桥梁进行加固,提前预防事故发生。

(5)还有部分桥没有自身的先天问题,但是随着使用年份的增加,由于雨水冲刷、风化等自然原因致使存在一些病害,就需要进行修补,以延长桥梁使用年限。

2.2桥梁加固实施的原则和难度

2.2.1桥梁加固的难度

(1)桥梁建成后,基本都已使用通车,那么加固要在保证交通畅顺的同时进行,这就为加固工程带来的一定的难度。

(2)很多需要加固的旧桥多是危桥,结构已经很脆弱,这些旧桥因为时间长,很多原有的设计资料和施工记录都不完整了,造成对结构内部不能完全解析,因此存在很多不确定因素,所以这就给旧桥加固带来了很大难度。

(3)有很多过渡时期的旧桥,结构设计时参杂了新老结构体系,还有的桥包括了新老桥体,这就为加固桥梁工作增加了施工难度和工序。

(4)桥梁都有自身的结构,所有的加固都要在原结构基础上进行,这对加固工作带来了局限性。

2.2.2桥梁加固的原则和安全评估

桥梁加固原则就是在遵循先加固,加固不能满足需要的就进行改造,完全失去交通行车能力的就重建。旧桥加固实际上是一项经常性的桥梁施工工程,桥梁的加固是以加大和修复桥梁构件来提高局部或整体桥梁的承载力的施工。桥梁加固一般遵循不改变桥梁原结构的原则;若是桥梁加固不能满足和适应实际的交通需要,那么就要对桥梁进行改造。一般旧桥改造是对旧桥的部分构件进行更换或者改变原桥梁的结构体系,再者就是拆除部分构造重建;对于已经完全不能通车的桥梁只能将旧桥进行拆除,重新设计、建造新桥。

桥梁加固后,对上部结构要进行静载和动载实验,将试验结果与加固前进行比较,再与所要达到的标准进行比较,看加固是否成功。对下部结构,要运用适当的器械进行频率变化的测评,以此确定桥墩加固效果是否合格。

桥梁的加固应在施工完成后对工程进行加固效果的评价,评价通过后桥梁加固才算完成。桥梁加固维修技术发展时间并不长,为了指导桥梁加固工作,应该有一套完整的实用性桥梁检测、评定加固的技术规范,以保证桥梁加固工作科学合理安全。

3.桥梁加固常用技术

桥梁加固技术主要有:增大原结构构件截面,提高原结构的强度和刚度;建立新结构保证桥梁的抗力;改变原结构的受力体系,减少原结构受力;对原结构施加预应力,改善原结构的受力能力。

3.1增大构件截面的方法

①增加主梁截面。适用于主筋截面不足、桥下净空有限、不允许增加梁高的桥梁。这种加固方式可以不受桥下净空的限制,只需截断并接长箍筋,但这种方法对结构的损伤较大,施工工艺较复杂。②增大梁肋混凝土截面。适用桥下净空较高,允许增加主梁高度的桥梁,这种方法会减小桥下净空,对于桥梁的外观影响较大,城市桥梁多不适用这种方法。③加厚桥面板,增加桥面截面。适用于可中断交通的小跨径桥梁,这种加固法增加了自身结构重量增加产生的弯矩,结构承载力提高不明显。

3.2提高桥梁抗力的方法

①粘贴钢板。这种方法中,粘贴钢板加工成形比较困难,需要支护设备,而且在长期使用中维修保养工作量大。②粘贴玻璃钢。适用于通行重型车和大型设备的桥梁进行临时加固。这种方法中玻璃钢的弹性模量较混凝土低,容易发生变形,所以只在临时加固中适用。③粘贴钢筋。这种方法对钢筋进行了防护处理,可以增加梁的抗弯能力。

3.3增加辅助构件,减少原结构受力的方法

①增加主梁。适用于主体结构较为完好但承载力不足的桥梁。这种方法施工时需要中断交通,且工艺复杂、工程量大,对桥梁原结构损伤也比较大。②增加横隔梁。适用因横向联系不足而降低承载力的桥梁的上部结构。这种方法是在桥梁上增设横隔梁,主要是固定主梁上贯通全桥宽的钢筋。

3.4改变结构的加固法

①八字撑架加固。适用于不通航河道之上的桥梁的上部结构。这种方法对桥下净空影响较大,不常用于城市桥梁的加固。②连续体系加固。适用于抗弯能力不足的桥梁。这种方法对交通有影响。

③还有增设大边梁的方法和截面转换方法。

3.5预应力技术

现代桥梁逐渐向轻型、大跨度等方向发展,所以在今后的桥梁加固中,现有的加固技术就受到一定限制,所以预应力技术会被普及。预应力技术主要通过体外预应力来实现,体外预应力的预应力钢束设于混凝土构件的外侧,钢束穿过设在构建端部的挡块和中部适当位置的转向块进行张拉,从而使砼构件获得预压应力。预应力技术包括:下撑式预应力拉杆法、预应力钢丝束法。

3.6对于桥梁出现裂缝等,不需进行大型技术工程的,可进行局部的修补

①表面抹灰补缝。在混凝土表面用水泥浆、水泥砂浆、环氧基液、环氧砂浆等材料在裂缝处涂抹。②表面喷浆补缝。根据裂缝的部位、性质,可分别采用无钢筋素喷浆或挂网喷浆等方法修补裂缝。喷浆修补一般先对裂缝表面进行毛处理,之后喷射一层有一定密度的高强度水泥砂浆封闭裂缝。③压力灌浆补缝。施加一定压力,将浆液灌进裂缝内部,提高结构强度、耐久性和抗渗性。压力灌浆的浆液也有多种,水泥灌浆、沥青灌浆、化学灌浆,可根据桥梁裂缝的实际情况进行选择。

第9篇

三、崩岸治理和护底技术

崩岸主要受河势及堤基地质条件的影响,在凹岸迎流顶冲堤段,水流冲刷抗冲能力差的地层,如粉细砂层、细砂层、粉土层等,最终使堤岸失稳而崩塌。汛期因高水位浸泡、水位骤降和风浪的影响,崩岸更易发生。治理崩岸的主要措施有丁坝导流、退堤还滩、抛石护脚和其他(模袋混凝土、软体排等)平顺防护措施。丁坝是一种间断性的有重点的防护形式,具有调整水流的作用,但也会增加坝头附近河床冲刷的危险,甚至给对岸造成危害,应用时应充分论证并慎重采用。当堤外无滩或滩地狭窄、堤身受到崩岸威胁而保护堤岸又有困难时,可采用退堤还滩的办法,但不可避免地要丧失大片土地,应进行技术经济比较和全面论证后采用。崩岸防护技术主要有:

1.抛石护脚技术

抛石(也可用石笼)护脚是崩岸治理中采用最多的方法,效果明显。但抛石造价较高,且往往抛石时不设反滤垫层,致使抛石下部的地层仍然被水流冲刷,抛石下沉,一段时间后仍要再进行抛石防护。用天然砂石料做抛石的反滤垫层,难度大、造价高且易被水流带走,不大可能采用,随着土工布的推广应用,使水下铺设反滤垫层成为可能,如果抛石时能够铺设土工布反滤垫层,则抛石治理崩岸的效果将大大提高。但目前水下铺设土工布反滤垫层的机具和工艺尚不成熟,有待进一步深入研究。

2.铰链混凝土块防护技术

用钢铰链将混凝土预制块相互连接,形成柔性排体,既可抗冲,又可适应变形,从而达到防护的目的。

3.土工模袋防护技术

土工模袋是由上下两层土工织物制成的大面积连续袋状材料,模袋内充填混凝土或水泥砂浆,充填料凝固后即形成防护体模袋混凝土护坡。根据有无过滤排水点,模袋分为有过滤点模袋和无过滤点模袋。根据模袋之间的连接方式和成型后的形状,模袋又分为铰链型模袋和框格式模袋等。根据模袋的加工工艺和所用材料,模袋又分为机织模袋和简易模袋。土工模袋防护技术具有地形适应性强、整体性好、抗冲刷能力强和施工快捷、经久耐用、价格合理和可以水下施工等优点,防护效果较好。但目前存在的最大困难是水深流急情况下的施工问题,包括施工机械、充灌及沉放工艺等,目前有关单位正在开展这方面的研究和试点工作。

4.土工织物软体排防护技术

土工织物软体排是以土工织物为基本材料做成大片排体形式的防冲防护结构,所用土工织物多为织造土工织物。目前所使用的软体排分两种:压载软体排和充砂管袋软体排。软体排防护效果突出,经济效益显著,是治河工程技术的重大革新。

第10篇

关键词:桥梁混凝土;维修;加固

中图分类号:K928.78文献标识码:A文章编号:

桥梁维修加固技术是对有缺陷、病害的桥梁进行维修、加固。旧桥加固维修工作不同于建新桥,它是一项技术性很强的工作,一方面要求尽可能不破坏或少不损害原结构,另一方面要求加固补强的部分与原结构成为整体,共同工作。常用的加固改造技术方案有:减轻恒载、加固临界杆件、提供新补充杆件、改善原结构受力体系等方法或加固受力构件,达到增大桥梁承受活载的能力。此外,对下部结构稳定、支座和车行道伸缩缝适当清洁、改善外观形状、对表面进行防护美化、加强安全性设施(如改善人行道、栏杆柱及扶手)这对改善服务性能和延长现有结构使用寿命,也都起着重要作用。

1.桥跨结构加固技术

1.1桥面补强层加固法

在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度和抗压截面强度、改善桥梁荷载横向分都能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。

1.2粘贴受力筋(锦纶纤维、钢板、碳纤维)加固法

当交通量增加,主梁出现承载力不足,或纵向力筋出现严重腐蚀的情况时.粱板桥的主梁会出现严重的横向裂缝采用粘结剂及锚栓,将钢板等受力筋粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位.使其与结构形成整体,达到提高梁的承载能力的目的。这种加固方法的特点是:不需要破坏被加固的原结构的尺寸;施上工艺简单,施工质量较容易控制;施工工期短。

1.3增设纵梁加固法(拓宽改建)

在墩台地基安全性能好,并具有足够承载能力的情况下,可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁。新梁与旧梁相连接,共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,使原有梁中所受荷载得以减少,由此使加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时,则兼有加宽的作用。

1.4锚喷混凝土加固法

借助高速喷射机械,将新混凝土混合料连续地喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上,凝结硬化而形成钢筋混凝土,从而增大桥梁的受力断而和补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用。如图1

图1

1.5改变结构受力体系加固法

这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系,达到提高桥梁承载能力的目的。如:在简支梁下增设支架或桥墩,把简支梁与简支梁纵向加以连接,由简支变连续梁,或在梁下增设钢衍架等加劲或叠合梁等.以减小梁内应力,达到提高梁承载力的目的。

1.6增大截面和配筋加固法

当梁的承载力、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗弯承载力,从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。

1.7体外预应力加固法

对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁或板,采用对受拉区施以体外预应力加固,可以抵消部分自重应力,起到卸载的作用,从而能较大幅度地提高梁的承裁能力。体外须应力加固法优点是:(1)在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力状况,提高承重结构的刚度、抗裂性能;(2)由于承重结构自更增加小,故对墩台及基础受力状况影响很小,可节省对墩台及基础的加固;(3)对桥梁营运影响较小,可在不限制通行的条件下加固施工;(4)预应力加固法既可作为桥梁通过重车的临时加固手段,又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。

1.8拱圈增设套拱加固法

当拱桥的主拱圈为等截面或变截面的实体拱板,且墩台无病害,基础沉降满足加固后的要求,同时桥下净空与泄洪面积容许部分压缩时可在原主拱圈下加设一层新拱圈。即紧贴在原拱圈底面上浇注或喷射新混凝土拱圈。

2.墩台基础加固

2.1扩大基础加固法

扩大基础底面积加固法,称为扩大基础加固法。此方法适用于基础承载力不足或埋深不够,而且墩台又是砌筑的刚性实体基础。扩大基础底面积应由地基承载力计算确定。当地基承载力满足要求而缺陷仅仅是基础不均匀沉降变形过大时,采用扩大基础底面积加固的方法,主要由地基变形计算来控制加固设计。

2.2增补基桩加固法

桥梁墩台基底下有软弱下卧层,或基础底面未设置在坚硬的持力层上时,墩台发生沉降;或桩基础深度不足;或由于水流冲刷过大等原因造成桩发生倾斜。采用增补基桩加固是一种有效的加固方法。即在基础周围补加钻孔桩,或打入钢筋混凝土预制桩,与原承台或基础相连,以此提高基础承载力、增强基础稳定性。

2.3钢筋混凝土套箍或护套加固法

当桥梁墩台病害由于基础埋深不够或施工质量控制不严等原因造成的,导致墩台开裂破损时,一般在墩台身上中下分设三道带箍,其间距大致相当于桥墩侧面的宽度。每个带箍的宽度则根据裂缝的宽度和开裂情况而定。一般约为墩台高度的1/10,厚度采用10~20cm。当墩台损坏严重,如墩台身严重开裂或大面积表面破损、风化、剥落时,则可采用围绕整个墩台身设置钢筋混凝土护套的方法加固。

2.4墩台拓宽加固法

当墩台不够宽是,在复核基础承载没问题时,可以利用原墩台加设悬臂帽梁进行加宽。

利用旧桥台基础,在墩台帽挑出悬臂加宽部分,以便安装加宽的上部结构。增设承载力高和刚度大的新纵梁采用植筋加固技术与旧梁连接,共同受力;对跨径较小的有病害及承载力较小的拱桥或板桥,采取拆除旧桥上部,重新预制安装或现浇梁、板;对跨径较大的拱桥或梁板桥,对原旧桥部分应进行提高荷载等级加固后,增设新纵梁或拱肋加宽。 ⑵ 采用增补桩基加固法,增加钻孔桩或打入桩,上接柱式墩台,扩大承台或系梁,使新增桩基与原有桩基共同受力,加宽盖梁,增设纵梁采用植筋技术与旧梁连接。

第11篇

【关键词】桥梁;公路交通;加固;粘贴碳纤维

自改革开放以来,我国的交通设施建设进人了快速发展阶段。桥梁作为交通干线的重要组成部分,是交通畅通的重要保证,所以,保证桥梁的使用性能是具有极其重要意义的。近年来,在经济的快速发展下,我国的公路运输量呈不断增加的趋势。随着运输量的不断增加,很大一部分桥梁由于在建设之初在材料、设计、施工等多方面的影响下,已无法满足不断增加的负荷的要求,桥梁长时间的处于超负荷承力状态,破损情况严重。导致桥梁破损的情况是多方面的,如止前车辆超载情况越来越严重;交通运输量不断的增加;桥梁各构件及材料在长时间的使用过程中出现老化;自然环境侵蚀及地质灾害等都会不同程度的造成桥梁沉陷、裂缝等,严重影响交通运输的安全,所以对这部分破损的桥梁进行加固是必然的趋势。

1.桥梁加固概述

我国目前公路上存在的桥梁很大一部分都是处于上个世纪末期修建的,当时的设计、施工标准及材料的质量标准都处于较低的一个水平,在交通量少,运行的初期通常还不会有较大的问题出现。但经济的发展带动了运输量的激增,这时桥梁的各方面功能就无法满足当前交通运输的需求。目前我国的桥梁中危桥占有一定的比例,这些桥梁较窄,无法满足通车的净空及通行能力的需求,由于在设计和施工时由于存在着不完善的地方,所以长年在自然环境的侵蚀及洪水的冲涮下沉降、拱起、开裂情况严重,再加之超载车辆的增多,使桥梁的安全性无法保证,近几年来,桥梁坍塌所造成的群众生命和财产受到损害的事故频繁发生,使人们对桥梁的安全性提出了更高的要求。

由于很大一部分桥梁都有不同程度的破损情况,但桥梁的整体还较为完好,如果盲目的把所有破损的桥梁都推倒进行重建,不仅需要耗费大量的资金,同时也影响交通的正常运行。所以从经济和保证交通运行的角度上对破损的桥梁进行加固改造,使其具有更高的承载力,延长其使用寿命,这对现代的交通运输将起到极其重要的作用,同时又节约了大量的重建资金,所以桥梁加固所带来的经济效益将是十分显著的。

2.桥梁加固技术的研究现状

所谓桥梁加固技术就是通过一些有效的技术措施,使受损桥梁结构恢复其原有的技术功能,或通过改变结构的传力途径而减少构件的荷载效应,或在已有结构的基础上提高结构的承载能力,以满足新的承载条件和使用功能的要求。桥梁加固技术还可用于新桥梁的建设上,用于加强桥梁稳固属性,减少桥梁维修费用,尽量使其满足若干年后的使用性能。随着我国交通网络的日益完善,面临数量庞大的旧桥、危桥改造工程,只有找到快速、有效、可靠、科学的加固技术才能使交通更加满足于现代化经济对桥梁的承载力要求。随着科技的进步以及人们对桥梁加固技术的研究不断前行,桥梁的结构性加固和非结构性加固以及U型高桥台加固、桥墩加固都得到长足的发展。结构性加固法包括体外预应力加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维(CFRP)加固法、增大截面和配筋加固法、转变结构受力系统加固法、增设主梁加固法、锚喷混凝土加固法以及增长横向接洽加固法等等;非结构性加固法包括钢纤维混凝土修复法、伸缩缝法等;U型高桥台加固法有预应力锚索框架法、锚杆配合钢筋混凝土抱箍法等;桥墩加固法有外包混凝土、粘贴钢板或碳纤维法、回填硬土法、地基注浆法、抬桩法、钢筋混凝土套箍法等。同一座桥梁,由于需要加固的部位不同,采用的加固方法也不同,因此,许多加固方法都是配合着使用,达到对桥梁整体性能的加固目的。桥梁加固技术发展至今,已经处于技术成熟的阶段,对众多的桥梁改造工程起着非常重要的作用。

3.桥梁加固技术的必要性

桥梁修建之后,经过若干年的使用之后,就会出现结构老化、承载能力下降,或者由于修建初标准低,不能满足新交通发展对桥梁荷载的要求,另外,有的桥梁修建时设计标准合理,使用一定时段后,结构基本完好,但桥梁遇到某种特殊情况需要临时加强的,这些桥梁在我国桥梁总数中占有较大的比例,如果不及时对其进行加固,势必影响到我国交通运输业的发展,近而影响到我国区域经济及整个国民经济的发展。其次,由于桥梁在修建时,施工单位为了追求跟前利益而偷工减料,不按图纸施工,使得桥梁在建成后就存在安全隐患,这种桥梁也必须通过对相应部位的加固才能保证桥梁的正常使用。在市场经济的作用下,所有的企业及个人都在把发展的目标定位在经济增长上,因此带来的运输车辆超载问题同样加大了桥梁的破坏范围,使得桥梁的加固迫在眉睫。加固桥梁是增加桥梁的稳固性能,加强桥梁的荷载能力,避免桥梁的坍塌的有效手段,是减少交通事故和经济损失的必要途径。

4.桥梁加固技术的适应性

桥梁加固技术方法很多,每种方法都有自己的适用范陶,应根据桥梁相应部位的损坏情况选择适应的加固技术,有效保证桥梁的加固成功。

4.1碳纤维加固法适应性。碳纤维加固技术采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构,来达到与原桥体共同承受荷载,对原钢筋应力起到加固和补充作用。这种加固方法具有较强的耐腐蚀性、持久性以及可操作性,适应于结构梁、板抗弯、抗剪加固,能够有效加强原构件的荷载,提高稳固性能。

4.2粘贴钢板加固适应性。粘贴钢板加固混凝土技术目前已经很成熟,这种加固技术不改变原结构的尺寸、施工简略、技巧可靠、短期加固效果较好且工艺成熟等优点,在钢筋混凝土桥梁的加固维修中为公路部门广泛采用。这种加固方法适用于补充原结构钢筋量的不足,增强构件的抗性,对所加固构件的刚度提高也具有一定的效果。在混凝土构件表面粘贴钢板时,增加抗剪螺栓效果更好。

4.3化学植筋加固技术适应性。化学植筋加固技术以其高承载力、密封性好及无膨胀力,操作简单方便环保等优点适用于新增构件的钢筋生根工作。

4.4喷射混凝土加固技术适应性。喷射混凝土加固技术是采用压力将预先拌好的特殊料喷射到受喷面上,受喷面上的料经过凝结硬化形成混凝土。这种加固技术发展到现在,以喷射混凝土中掺入三维纤维来提高混凝土性能。这种加固技术适用于桥台、桥墩、梁、桥板的修复和加固。

4.5环氧树脂低压灌缝加固技术适应性。环氧树脂低压灌缝的机械操作性强,粘合力高,具有防侵蚀、防水的优点,而且其参透性能高,在裂缝施工中易于灌缝和涂敷。这种加固技术耐冲抗震,适应于交通量高而频繁的桥梁的混凝土结构(如桥台、桥墩、梁、桥板、护栏、桥拱等)的粘接、修复和加固。

4.6增加体外预应力加固技术的适应性。体外预应力加固技术的应用十分广泛,是加固桥梁的有效方法之一。体外预应力加固技术施工工期短,减小结构变形和裂缝宽度、改善结构受力,能够较大幅度的提高结构承载力,但美中不足之处是加固后的外观差。这种加固技术适用性桥梁的主梁、墩柱的修复和加固。

第12篇

关键字:病险水库;加固;防渗技术

一、现有病险水库防渗加固技术

对于不同类型的病险水库,应根据水库的具体情形选择适合的病险水库的加固防渗技术。在一般意义上,病险水库的防渗加固技术在原则是上堵下排。上堵加固防渗技术是指在水库上游不使用或少使用来水渗入坝体或坝基;下排的防渗加固技术是指渗入坝体或坝基的水在下游通畅排出,但不能带走坝体或坝基的土粒,或是不改变坝体或坝基的变形和强度。具体可根据加固机理以及加固位置的不同, 分为坝前水平防渗技术、 坝体垂直截渗技术和坝后减压排渗技术三种类型的防渗加固技术。

坝前水平防渗一般采用水平铺盖,即在坝基上设置一层透水性能差的材料作为铺盖,以此降低铺盖下卧冲积层内的渗透坡降,使其不超过冲积层的允许渗透坡降,达到维持地基渗透稳定的目的。由于采用水平防渗措施必须放空水库才能进行施工,同时长期蓄水后的水库存在的淤积也会给水平防渗处理带来困难,因此坝前水平防渗措施应用并不广泛。目前常用的防渗处理方式有复合土工膜水平铺盖和弱透水黏性土水平铺盖两种。

垂直的防渗加固措施是为了减少水库坝体以及坝基中的渗流,从而减少透水通道,建立了有效的防渗措施。垂直的防渗加固技术一般通过置换、填充、挤密、化学等方式在水库加固部位形成垂直的防渗墙,从而达到截水目的。在病险水库进行防渗加固时,采用垂直的防渗加固措施将不会放空水库,因此,垂直的防渗技术在水库防渗加固中应用最为广泛,同时,它也是防渗技术措施最多的水库防渗加固技术。常用的垂直防渗技术有:

(1)水平铺设土工膜防渗及垂直铺塑防渗技术。该技术是近年来国内外发展起来的一种将新材料、新工艺用于水工建筑物的防渗新技术,截渗性能高。

(2)混凝土防渗墙防渗技术。该技术国内外发展较早,技术比较成熟,近年来在造槽设备和工艺上有新的发展。

(3)水泥搅拌桩防渗技术。早在1996 年时普通深层搅拌桩做截渗墙就已经试验施工成功。而病险水库中防渗加固技术中的深层搅拌桩机等设备的问世,使防渗墙的施工厚度大大增强,在试验成功后得到了广泛的推广应用,带来了较好的社会效益。

(4)高压喷射灌浆防渗技术。该技术20 世纪70 年代从日本引进,主要用于地基加固, 坝下地基覆盖层、接触带的防渗等, 在大块径、堆石体等地层中也可建造防渗墙。

(5)振动沉模防渗墙防渗技术。振动沉模的防渗技术已被列为国家“九五”期间科技成果重点推广项目,适用于堤防、低坝的防渗加固,能形成超薄混凝土连续墙。

二、主要的防渗措施

1、混凝土防渗墙

混凝土防渗墙施工技术形成历史较短。是通过利用成槽设备在地基或坝体中成槽孔,井用泥浆护壁以防塌孔,成孔后用混凝土置换出孔中的泥浆,筑成墙体。该技术在水利工程中已被广泛采用,是处理透水地基防渗的一种有效的技术措施。混凝土防渗墙主要有以下几个特点:

(1)适用范围较广。对多种地质条件具有较好的适应性,如砂土、砂壤土、粉土以及直径< 10 mm 的卵砾石土层, 都可以用做连续墙,对于岩石地层可以使用冲击钻成槽。

(2)实用性较强。它广泛应用于水利水电、工业民用建筑、市政建设等多个领域。塑性混凝土防渗墙可以在江河、湖泊、水库堤坝中起到防渗加固作用;刚性混凝土连续墙可以在工业民用建筑、市政建设中起到挡土、承重作用。混凝土连续墙深可达100米以上。

(3)施工条件要求较宽松。地下连续墙施工过程中噪音低、震动小,可在较复杂条件下施工,可昼夜施工,加快施工速度。

(4)安全、可靠。地下连续墙技术随着被广泛应用得到了进一步的扩展,逐步完善了接头的连接技术,能较好连接各段,其渗透系数可达到10 - 7m / s以下。作为承重和挡土墙,它可以做成刚度较大的钢筋混凝土连续墙。

(5)工程造价较低。10 cm 厚的混凝土防渗墙造价约为240 元/m 2, 40cm 厚的防渗墙造价约为430元/ m 2,低于其他防渗技术,从而能有效降低工程的造价。

2、高压喷射灌浆。先利用钻机钻孔,把灌浆管置于孔内预定位置,用高压把浆液从喷嘴中喷射出来形成喷射流冲击破坏土层,导入的水泥浆液与被冲切的土体混合掺搅形成凝结体,各钻孔高压喷射灌浆的凝结体相互搭接,从而形成一道连续的防渗墙。高压喷射灌浆施工速度较快,多用于粉土层和砂土层的防渗,不能入岩,深防渗体易开叉,整体性能不及混凝土防渗墙。

3、冲抓套井回填粘土防渗墙 利用冲抓或打井机具,在土石坝渗漏范围内造井,用粘性土料分层回填夯实,从而形成一道连续的套接粘土防渗墙。同时由于夯锤对井壁的土层挤压,使其周围土体密实,提高了坝体质量。

4、冲抓套井回填粘土防渗墙 利用冲抓或打井机具,在土石坝渗漏范围内造井,用粘性土料分层回填夯实,从而形成一道连续的套接粘土防渗墙。同时由于夯锤对井壁的土层挤压,使其周围土体密实,提高了坝体质量。

三、防渗材料的选择

水库的防渗加固技术应选择合适的防渗材料,土工合成材料在我国的应用已具有多年的历史。目前,土工合成材料在技术开发、科研生产、设计施工、应用研究等方面已取得了较大的进展,从而形成了性能和功能较齐全的系列产品和工艺技术形式。在防渗工程上,土工膜及复合土工膜应用较多,无论是在物性、水力特性和环境特性上都经过了许多大小工程的考验,应用20 多年后取样检测性能优良。鉴于上述应用实践经验,为开发研究、推广应用土工合成新材料、新技术,通过借鉴以往工程实践经验,结合防渗结构形式,来选定的土工膜与复合土工膜的规格及有关技术性能指标。0. 50 mm 厚聚乙烯膜在0.5M Pa下24 h不渗水,说明土工膜防渗效果非常理想。考虑到土工膜在制造上的缺陷, 以及在运输、贮存、施工中等不可避免的人为损坏,国内外不少研究机构认为土工膜的渗透系数仍可达到10 ~ 1012 cm / s,能够满足防渗工程的要求。根据以往防渗工程的实践经验和对防渗效果的实际观测结果分析, 认为土工膜是非常理想的防渗材料,采用柔性材料对坝面进行防渗加固在国内尚属首例,如何使坝面形成完整、封闭的防渗体系是该方案的关键和难点.通过深入论证和现场生产性实验,选择适合桥墩水库工程特点的防渗材料和粘结剂,提出了PE复合土工膜快速粘接新技术,为坝面柔性材料防渗技术在同类工程中的应用积累了宝贵的经验。

参考文献:

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