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本文目錄一覽:
- 1、城市橋梁的加固技術(shù),?
- 2、橋梁加固工程技術(shù)?
- 3,、粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)及其應(yīng)用,?
- 4,、道路橋梁的加固改造及管理,?
- 5、橋梁加固常用方法機(jī)理和計(jì)算理論?
- 6,、公路建設(shè)中的橋梁加固施工,?
城市橋梁的加固技術(shù)?
許多城市的橋梁,,通過多年的運(yùn)行,,不少橋梁出現(xiàn)了這樣那樣的問題:橋面破損、結(jié)構(gòu)裂縫,、承載能力不足,、傾斜、沉降嚴(yán)重等等,,都嚴(yán)重影響著橋梁功能的正常發(fā)揮,。因此,及時(shí)對(duì)城市橋梁進(jìn)行加固,、修復(fù),、改造、完善,,對(duì)保證城市交通通行,、人們財(cái)產(chǎn)、人身安全等具有十分重要的作用。
一,、城市橋梁加固的特點(diǎn)
城市橋梁的加固不同于新建橋梁,,它是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程,須以原有基礎(chǔ)為立足點(diǎn),,綜合分析其客觀條件,,此外,加固結(jié)構(gòu)多為新舊組合結(jié)構(gòu),,我們?cè)?a title="設(shè)計(jì)" href="/blog/tags-19620.html" target="_blank" class="keywordlink">設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)需要考慮其協(xié)調(diào)性和整體性,,在加固施工時(shí)還要充分考慮到原有結(jié)構(gòu)物的影響。問題橋梁的質(zhì)量因含有不確定因素,,很難深入檢查其質(zhì)量,施工起來(lái)不安全,;橋梁加固施工常常缺乏廣闊的場(chǎng)地,,其施工現(xiàn)場(chǎng)總是較為擁擠、狹窄,,這也給施工帶來(lái)了不便,;另外,還要重視現(xiàn)有交通的暢通性,,即在工程的進(jìn)行過程中,,盡量不中斷或少中斷交通。
二,、城市橋梁加固的基本要求
鑒于橋梁加固工程的客觀特殊性,,其實(shí)施過程應(yīng)從多方面加以重視,遵循多方面的要求:經(jīng)濟(jì)上,,為了使直接經(jīng)濟(jì)效益和間接經(jīng)濟(jì)效益更加明顯,,加固費(fèi)用總體上低于新建結(jié)構(gòu)的費(fèi)用;盡量減小對(duì)城市交通方面的影響,;還應(yīng)該充分考慮環(huán)境因素,,為了適應(yīng)一定的景觀要求,外觀上協(xié)調(diào)新舊兩部分,;最為重要的,,就是技術(shù)方面,因固定的客觀條件,,方案設(shè)計(jì)與施工組織,,其技術(shù)要求都非常高,因此,,要充分利用原有結(jié)構(gòu)構(gòu)件,,盡量減少對(duì)原有結(jié)構(gòu)的損傷,滿足各項(xiàng)使用要求,保證工程的可靠,、安全,、耐久;施工組織和方案設(shè)計(jì),,要盡量保證施工便捷,、快速;還要充分考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的折減,,以便在處理新舊結(jié)構(gòu)時(shí),,保證兩者的整體一致性。
三,、城市橋梁加固的設(shè)計(jì)原則
城市橋梁結(jié)構(gòu)若出現(xiàn)明顯病害并影響行車安全,,必須予以加固,其改造設(shè)計(jì)要遵循以下原則:首先要認(rèn)真調(diào)查原橋的詳實(shí)現(xiàn)狀,,分析其具體病害,,評(píng)定其結(jié)構(gòu)狀態(tài);其次,,加固設(shè)計(jì)應(yīng)緊密結(jié)合施工方法,,確保新舊結(jié)構(gòu)連接可靠,協(xié)調(diào)發(fā)展,;嚴(yán)格遵照《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》,,使得加固后的橋梁在使用荷載時(shí),新結(jié)構(gòu)的剛度,、強(qiáng)度,、裂縫寬度限值等都滿足各項(xiàng)規(guī)范要求;驗(yàn)算加固結(jié)構(gòu)的承載力時(shí),,結(jié)構(gòu)的截面積,,即為實(shí)際有效截面積,因?yàn)榧庸滩糠值膽?yīng)變滯后,,還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)載加固時(shí)的實(shí)際受力情況,;若加固后結(jié)構(gòu)重量增大,則應(yīng)驗(yàn)算被加固結(jié)構(gòu)及橋梁基礎(chǔ),;結(jié)構(gòu)計(jì)算取決于結(jié)構(gòu)上的實(shí)際受力狀況,;若進(jìn)行超靜定結(jié)構(gòu)承載力驗(yàn)算,則考慮結(jié)構(gòu)變形,、實(shí)際荷載偏心,、溫度等因素造成的附加內(nèi)力。
四,、城市橋梁加固的工作步驟及注意事項(xiàng)
維修加固舊橋的步驟主要有:調(diào)查橋梁的現(xiàn)狀并分析病害,;查閱橋梁的相關(guān)歷史資料,,并分析現(xiàn)有交通狀況;提出維修加固方案,,并對(duì)其予以分析比較,;最后確定方案并將其實(shí)施。
加固維修城市橋梁的過程中,,有幾個(gè)問題需要注意:
(1)準(zhǔn)確判斷原有橋梁的實(shí)際承載能力,,提供可靠的依據(jù),更好地服務(wù)于技術(shù)改造設(shè)計(jì),;(2)認(rèn)真分析承載力不足的病因及橋梁病害,,以便采取更好的措施;(3)某些橋梁雖只做上部構(gòu)造的加固,,也要深入調(diào)查研究其下部構(gòu)造的承載能力和現(xiàn)狀,;(4)加固后需要評(píng)定其承載力,對(duì)加固效果進(jìn)行檢驗(yàn),,并定期觀測(cè),,認(rèn)真做好每次記錄,為今后更好地改造橋梁技術(shù)積累經(jīng)驗(yàn),;(5)加固設(shè)計(jì)盡量保證通車便利,,不中斷交通,,盡可能做到施工和通車同時(shí)順利進(jìn)行,。
五、城市橋梁加固的手段
1.加固前的裂縫修補(bǔ)工作
結(jié)構(gòu)的病害多發(fā)生在裂縫上,,當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后,,其美觀性和耐久性均受到嚴(yán)重影響。故裂縫的修補(bǔ)十分重要,,常用的方法有:
(1)表面處理或表面噴漿法,。在微裂縫的表面上涂抹防水材料和填料,如聚合物水泥膏,、彈性涂膜防水材料及水泥填料等,。若裂縫寬度發(fā)生變化,考慮到結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境,,應(yīng)使用延性大的材料,;若裂縫表面經(jīng)鑿毛處理過,可以噴射一層強(qiáng)度高并且密實(shí)的水泥砂漿,,該保護(hù)層可封閉裂縫,,在噴射前,需除去結(jié)構(gòu)表面的剝離部分,,用水沖洗清潔后即可噴漿,。
(2)填充法,。填充法多適用于比較寬的裂縫(0.5mm以上),先沿裂縫鑿一條深槽,,再嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料到槽內(nèi),。若鋼筋砼結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生銹蝕,要先除去鋼筋上的銹,,再涂抹防銹底涂料,,最后充填密封材料。
(3)注漿法,。當(dāng)向裂縫中注入水泥或樹脂類材料時(shí),,可用腳踏或手動(dòng)式輸液泵。為了更好地控制注入量,,我們多采用低壓低速注入法,。為了增強(qiáng)裂縫部位的整體性,注漿法也可以與鋼抓釘并用,。
(4)粘貼鋼板封閉法,。若鋼筋混凝土構(gòu)件出現(xiàn)主拉應(yīng)力裂縫,可在處理完裂縫后,,在裂縫處粘貼鋼板,,并用膨脹螺栓在鋼板上加壓,注意使鋼板的粘貼方向與裂縫方向保持垂直,。
2.橋梁結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的加固技術(shù)
(1)橋梁上部構(gòu)造加固增強(qiáng)技術(shù)
①橋梁上部構(gòu)造加固增強(qiáng)技術(shù)
根據(jù)橋梁的承載能力的減弱程度和今后的使用要求,,梁橋上部構(gòu)造的加固主要有以下幾種方式:
a.擴(kuò)大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面。為了提高結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度,,可以采取增大構(gòu)件的截面面積,,達(dá)到加固目的。
b.外部預(yù)應(yīng)力加固法,。在新增構(gòu)件或原有的構(gòu)件上施加適當(dāng)?shù)某跏紤?yīng)力,,達(dá)到加固目的。依據(jù)預(yù)應(yīng)力材料不同,,可分為外部預(yù)應(yīng)力鋼束法和預(yù)應(yīng)力拉桿加固法,。
c.改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力體系法。為了減少梁內(nèi)控制截面峰值彎矩,、提高承其載能力,,可以通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系,達(dá)到加固目的,??梢园押?jiǎn)支梁橋變成連續(xù)梁橋,或是在簡(jiǎn)支梁下增設(shè)支撐與橋墩,,還可以在梁下增設(shè)鋼析架等疊合梁或加勁梁,。
d.外貼粘貼法,。為了提高結(jié)構(gòu)承載能力,在結(jié)構(gòu)構(gòu)件外部,,通過粘合劑把鋼板,、型鋼、玻璃鋼等材料粘貼加固,。但需要保證結(jié)構(gòu)受力的可靠傳遞,,粘貼鋼板、型鋼或玻璃鋼的中間不得斷開,,兩端須有可靠錨固,,表面需要涂刷防銹漆并用環(huán)氧樹脂封閉。
e.增加主梁法,。若橋梁的墩,、臺(tái)地基穩(wěn)定,只是部分主梁的承載能力不能滿足要求,,或者是橋?qū)挼葞缀纬叽绮粔?,可通過增設(shè)剛度大和承載能力高的主梁,使之與舊梁共同受力,,這樣車輛荷載的橫向分布系數(shù)就會(huì)降低,。
②拱橋上部構(gòu)造加固增強(qiáng)技術(shù)
a.套箍法。若拱橋主拱圈出現(xiàn)嚴(yán)重側(cè)墻外鼓和縱向裂縫,,則可以采用這種方法,。即在拱圈上加設(shè)由鋼拉桿和鋼板組成的板筋箍套,具體的實(shí)施過程為:將帶有螺栓孔的鋼板緊貼在空腹式的拱圈側(cè)面,,拱腹和拱背增加兩三根帶螺絲的鋼拉桿,;為了克服下拉桿因自重而下?lián)?,可多設(shè)幾道U錨桿,;而對(duì)于跨中實(shí)腹段,可將上拉桿布置于之前鑿開的橋面層之下,。上,、下拉桿均安設(shè)好以后,即可收緊螺栓,,側(cè)墻和拱圈的套箍作用力會(huì)變大,。
b.錨噴混凝土加固法。對(duì)于拱頂填料薄的實(shí)腹式拱橋和磚,、砼,、石鋼筋砼空腹式拱橋可采用這種方法。實(shí)施之前,,需除掉混凝土及其它浮層,,再用鑿毛處理并清洗干凈,,鋼銷打入后,布設(shè)鋼筋網(wǎng),,噴射一層砼即可,。
c.橋臺(tái)后加孔減載和增設(shè)抗滑水平支撐加固法。對(duì)于修建在軟弱地基上的雙曲拱橋,,若出現(xiàn)拱座沉陷位移,,上部構(gòu)造出現(xiàn)拱軸線變形,便可采用這種方法,。此法可抵抗拱橋的水平推力,,對(duì)受損部位進(jìn)行修補(bǔ),從而提高橋梁的強(qiáng)度,。具體做法有:加強(qiáng)拱腳部位受損的拱圈(或拱肋),;修建臺(tái)后支撐梁,以抵抗拱橋的水平推力,;臺(tái)后兩端各增加小跨徑引橋,。
(2)橋梁下部構(gòu)造加固增強(qiáng)技術(shù)
①擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法。若基礎(chǔ)埋置太淺或承載力不足,,且墩臺(tái)是磚石或砼剛性實(shí)體式,,這種方法較為實(shí)用。為了擴(kuò)大基礎(chǔ)的承載面積,,可以在剛性實(shí)體式基礎(chǔ)的周圍加石砌砼,,需要注意的是:在拓寬范圍內(nèi)必須先打樁圍堰;挖堰內(nèi)土壤時(shí),,要保證舊墩臺(tái)的安全,,新舊基礎(chǔ)結(jié)合要牢固,可以在施工時(shí)增設(shè)錨固鋼筋,。
②人工地基加固法,。
若橋梁基礎(chǔ)下面的天然土基松軟,不易承受大荷載,,或基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降,,可采用人工注漿法或砂樁法。注漿法是在墩,、臺(tái)中心打入管樁或直向鉆孔,,通過管孔及孔眼,用力將各種漿液或加固劑注入土層中,,漿液凝固會(huì)把原有松散的土結(jié)為防滲性能的整體,,堵塞巖石裂縫。砂樁法加固既是將木樁或鋼管打入基礎(chǔ)四周的軟弱土層中,,拔出后再灌入干燥的粗砂,,凝成砂樁,。
③增補(bǔ)樁基加固法。為了增加基礎(chǔ)穩(wěn)定性,,提高基礎(chǔ)承載力,,還可以在樁式基礎(chǔ)周圍打入鋼筋砼預(yù)制樁或補(bǔ)加鉆孔樁。此法適用于樁式基礎(chǔ)加固的場(chǎng)合,。對(duì)單排架樁式橋墩加固時(shí),,若在樁間加樁,就應(yīng)對(duì)原有蓋梁進(jìn)行加固,;若原樁距較小,,可增加兩排樁在原排架的兩側(cè),成為三排式的墩樁,。若橋臺(tái)承載力不足,,可在臺(tái)前增加一排樁并澆筑蓋梁,增澆的蓋梁可單獨(dú)受力,,也可與舊蓋梁,、舊樁及新樁連接在一起,以分擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載,。
六,、結(jié)束語(yǔ)
總之,城市橋梁出現(xiàn)各種病害,,不僅會(huì)威脅到行車安全,,降低橋梁的壽命,還會(huì)影響市容環(huán)境,,所以我們一定要充分重視對(duì)城市橋梁的加固改造工作,。應(yīng)在日常中加強(qiáng)對(duì)橋梁的檢測(cè)和維護(hù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,,并采取經(jīng)濟(jì)合理的加固措施,,提高橋梁的質(zhì)量,保證城市交通的安全暢通,。
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橋梁加固工程技術(shù)?
橋梁加固工程技術(shù)現(xiàn)狀是怎樣的,?有哪些技術(shù)要點(diǎn),?請(qǐng)看中達(dá)咨詢整理的文章。
隨著大型承重車輛的增多橋梁加固工程,,部分橋梁的初始設(shè)計(jì)承重已經(jīng)無(wú)法滿足交通運(yùn)輸?shù)囊?strong>橋梁加固工程,,而且我國(guó)很多橋梁是上世紀(jì)修建的,,一直沿用至今,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用,,積累的大大小小的毛病,,橋梁加固改造已經(jīng)成為交通建設(shè)的重要內(nèi)容。橋梁加固是指通過措施,、施工來(lái)提高橋梁構(gòu)件的承載能力和使用性能,,其最終目的是為了能夠保證橋梁的正常通行,將一些安全隱患及時(shí)扼殺以提高其運(yùn)行安全性,。橋梁作為我國(guó)交通建設(shè)的重要組成,,其重要性不言而喻,為了能夠保證橋梁的行車能力,,提高橋梁的安全穩(wěn)定性,,加固工程必不可少。下面筆者就我省情況對(duì)橋梁加固改造進(jìn)行了分析,,僅供參考,。
1我省橋梁現(xiàn)狀
我省處于長(zhǎng)江影響范圍以內(nèi),橋梁數(shù)量眾多,,但是其中大部分是于上世紀(jì)修建,,至今已經(jīng)使用了幾十年,有鑒于當(dāng)時(shí)橋梁施工能力的限制以及較低的設(shè)計(jì)要求,,很多橋梁所能承重的荷載已經(jīng)無(wú)法跟上時(shí)代的腳步,。截止至2012年,我省危橋數(shù)量數(shù)以千計(jì),,總長(zhǎng)逾萬(wàn)米,,橋梁加固改造時(shí)間緊、任務(wù)重,,是我省交通建設(shè)的重要內(nèi)容,。
2橋梁改造技術(shù)
橋梁改造有局部改造和整體改造,要根據(jù)橋梁的危險(xiǎn)程度來(lái)判斷,,目前橋梁改造大方向是改造梁體,,如果橋梁隱患實(shí)在嚴(yán)重?zé)o法通過結(jié)構(gòu)替代來(lái)加固就只有拆除重建。橋梁加固技術(shù)主要有常規(guī)型和預(yù)應(yīng)力型,,其中常規(guī)加固技術(shù)又分為三種:
1)利用新的結(jié)構(gòu)代替原有結(jié)構(gòu)的抗力不足,;
2)改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)受力變小,;
3)擴(kuò)大增加原有結(jié)構(gòu)面,,在原結(jié)構(gòu)上提高強(qiáng)度和剛度。
預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)則是通過對(duì)梁體進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加強(qiáng),來(lái)起到改善原結(jié)構(gòu)受力性能的效果,。
2.1常規(guī)加固技術(shù)
2.1.1增加梁體法
在鑿開梁肋下部保護(hù)層后,,使底板的主筋露出,將原有箍筋進(jìn)行切割剔除,,再進(jìn)行梁體主筋的加焊,,最后在進(jìn)行底部混凝土澆筑,這種技術(shù)的加固原理在于增加主筋的截面,,適用于主筋截面較小和橋下凈空較小的橋梁,,雖然這種施工技術(shù)不增加梁端高度,保證橋下凈空,,但是由于其施工形式屬于半損壞型,,對(duì)梁體的影響十分巨大,這就導(dǎo)致了在施工中增加了大量不安全因素,,并且在施工中工藝十分復(fù)雜,。
2.1.2粘貼鋼板
粘貼鋼板法是通過對(duì)所需粘貼部位使用鋼板進(jìn)行的表面處理,在結(jié)合環(huán)氧樹脂膠漿將鋼板與混凝土梁體粘貼連接,,最后施以加壓處理使鋼板和混凝土表面形成一個(gè)統(tǒng)一整體,,以保證橋梁的抗彎、抗剪能力的提高,。但這項(xiàng)加固方法的對(duì)粘貼鋼板的工序十分困難,,而且需要進(jìn)行滿堂腳手架才能用于施工,一旦施工周期加長(zhǎng)就會(huì)增加維修保養(yǎng)的工作量,,造成費(fèi)用的增加,,而且目前以我國(guó)技術(shù)所生產(chǎn)的粘結(jié)材料上看,耐久性是整個(gè)工藝中的一大難題,。
2.1.3粘貼玻璃鋼
在需要加固的部位將粘貼鋼板工序,,完成后的表面進(jìn)行清理,再利用環(huán)氧樹脂膠漿將多層玻璃纖維布?jí)轰伋刹Aт?。最后利用成型的玻璃鋼粘貼在結(jié)構(gòu)下表面,。這種方式十分適用于長(zhǎng)期有大型及重型車輛通過的橋梁。因?yàn)椴Aт摽梢岳米陨淼膹椥詫④囕v施于梁體的力進(jìn)行回彈,。對(duì)混凝土面起到很好的保護(hù)作用,,但是由于在玻璃鋼要低于混凝土表面的彈性模量,所以在雙重荷載作用下容易產(chǎn)生大幅度的變形,,在加上玻璃鋼受氣候環(huán)境影響較大,,易發(fā)生老化問題。
2.1.4粘貼鋼筋
在需要加固的部位將粘貼鋼板工序完成后的表面進(jìn)行清理,,再利用氧樹脂膠漿將點(diǎn)焊成排柵的鋼筋粘貼在混凝土梁體表面,,并對(duì)鋼筋進(jìn)行防銹處理,。這就是粘貼鋼筋施工法,。這樣做的效果在于增加主梁對(duì)車輛的抗力,,以達(dá)到加固的目的
2.2預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)
隨著荷載等級(jí)的不斷提高,橋梁工程逐漸向輕型、大跨度方向發(fā)展,預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,在今后的橋梁加固中,現(xiàn)有加固技術(shù)可能在很大程度上受到限制,因此,有必要開發(fā)和研究預(yù)應(yīng)力技術(shù)在舊橋改造中的應(yīng)用,。用預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固主要是通過后張法中的體外預(yù)應(yīng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)的,其施工工藝:體外預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)于砼構(gòu)件的外側(cè),鋼束穿過設(shè)在構(gòu)件端部的擋塊和中部適當(dāng)位置的轉(zhuǎn)向塊進(jìn)行張拉,從而使砼構(gòu)件獲得預(yù)壓應(yīng)力,。此法的主要目的是簡(jiǎn)化預(yù)應(yīng)力工藝,但結(jié)構(gòu)的受力特性比常規(guī)的粘結(jié)預(yù)應(yīng)力砼差,鋼材用量也較大,目前主要用于較大跨度的橋梁工程或維修加固工程中。下面介紹兩種預(yù)應(yīng)力加固技術(shù),。
2.2.1下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿法
當(dāng)橋下凈空能夠滿足通車,、通航要求時(shí),可采用在梁下設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿的方法進(jìn)行加固。設(shè)計(jì)時(shí)一般采用粗鋼筋作為拉桿,兩端錨固在梁端,中間采用單柱或多柱支撐,使梁受到預(yù)應(yīng)力的作用,。施加預(yù)應(yīng)力的主要方法:
1)橫向收緊法,。將拉桿分兩層布置于梁底兩側(cè),在靠近梁的支座附近向上彎起,與固定在梁端的錨固板焊接。在拉桿的彎起處用短柱支撐,在縱向每隔一定距離設(shè)置一道撐棍和緊鎖螺栓,再通過收緊器將拉桿橫向收攏而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力,;
2)縱向張拉法,。將預(yù)應(yīng)力拉桿沿梁底布置,兩端向上彎起,錨固于梁端,然后直接張拉梁底的水平拉桿,使拉桿產(chǎn)生預(yù)拉力,梁體因此受到預(yù)應(yīng)力的作用。
2.2.2預(yù)應(yīng)力體外加固技術(shù)
體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)作為結(jié)構(gòu)加固最有效的手段之一,,目前正廣泛地應(yīng)用于舊橋加固方面,。
體外預(yù)應(yīng)力分為錨具、體外索,、錨固塊及轉(zhuǎn)向塊,、減震裝置、施工機(jī)具等5個(gè)組成,,有關(guān)說(shuō)明如下:
1)錨具:由于體外預(yù)應(yīng)力體系僅靠錨固端傳力,,因此體外預(yù)應(yīng)力錨固體系的可靠性和安全性比一般體內(nèi)預(yù)應(yīng)力錨固體系要高,尺寸也較大,;
2)體外索:多采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線,,環(huán)氧噴涂帶PE的單根鋼絞線具有良好的耐腐蝕性能,非常適用,;
3)錨固塊以及轉(zhuǎn)向塊:錨固塊和轉(zhuǎn)向塊必須和原結(jié)構(gòu)有效連接,,傳遞應(yīng)力,目前主要鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)型式兩種,;
4)減震裝置:用于轉(zhuǎn)向塊與轉(zhuǎn)向塊或者錨固塊與轉(zhuǎn)向塊之間的體外索自由長(zhǎng)度較大的位置,,主要目的是減少體外索在動(dòng)荷載作用下的振動(dòng);
5)施工機(jī)具:張拉機(jī)具根據(jù)張拉的要求分單孔千斤頂和整體千斤頂,。單孔千斤頂用于施工空間狹小或單孔分絲張拉的體外索,,整體千斤頂用于整體張拉的體外索。
預(yù)應(yīng)力體外加固技術(shù)施工案例——箱梁底板索的安裝
底板索效率不是很高,,在一些特殊的結(jié)構(gòu)中才會(huì)使用,,它的最大優(yōu)點(diǎn)是不需要設(shè)置轉(zhuǎn)向塊,施工較為簡(jiǎn)單,質(zhì)量能夠得到保證,,但是布索位置會(huì)受到一定的限制,,所以不是很常用。
施工工序:安裝預(yù)埋鋼管→齒板混凝土澆筑→連接外套管→穿布鋼絞線→對(duì)稱張拉→安裝防震塊→管道壓漿→封錨壓漿,。
3總結(jié)
綜上所述,,橋梁工程加固技術(shù)雖然方法各異,但總體方向萬(wàn)變不離其宗,,具體該選用何種方法需要根據(jù)橋梁被破壞的程度以及其周邊水文地質(zhì)情況來(lái)決定,。湖北省被長(zhǎng)江橫跨,江河眾多,,橋梁數(shù)量在全國(guó)數(shù)一數(shù)二,,同時(shí)在建的工程也非常多,橋梁加固改造還是任重道遠(yuǎn),,身為一名相關(guān)技術(shù)人員,,需要加強(qiáng)自身對(duì)橋梁加固的理解和認(rèn)識(shí),掌握多種方法,,因地制宜,,合理利用,同時(shí)開拓創(chuàng)新新的施工技術(shù),,為我省的橋梁加固而努力,,為推動(dòng)我國(guó)的橋梁建設(shè)行業(yè)而奮斗。
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粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)及其應(yīng)用?
粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)是怎樣的,?有哪些優(yōu)點(diǎn),?請(qǐng)看中達(dá)咨詢編輯的文章。
長(zhǎng)期以來(lái),,由于運(yùn)營(yíng)中的橋梁隨著時(shí)間的推移,橋梁會(huì)逐漸陳舊老化,承載能力降低,特別由于設(shè)計(jì)施工等方面的缺陷,可能造成新建橋梁承載力和變形不符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,。因此,橋梁加固工程在工程界受到廣泛重視。粘貼鋼板法作為橋梁加固的一種重要技術(shù)手段,,近年來(lái)在橋梁加固工程中逐漸得到應(yīng)用,。這一技術(shù)能適用于多種橋梁結(jié)構(gòu)及不同的結(jié)構(gòu)部位,。
一、粘貼鋼板法橋梁加固技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)
粘貼鋼板加固法作為應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)的一種新的專用技術(shù)方法,。同時(shí)它是針對(duì)于粘鋼加固法而開發(fā)的可以替代粘鋼加固的新的工藝方法,。它能夠與粘鋼加固相同的原理是用鋼板代替鋼筋, 將鋼板固定到混凝土的表面, 使鋼板和混凝土構(gòu)件聯(lián)合受力, 相當(dāng)于增加了混凝土構(gòu)件的配筋量, 起到提高構(gòu)件承載力的效果不同點(diǎn)在于粘鋼法用建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板粘貼于混凝土表面, 錨貼鋼板加固方法是采用專用的異型鉚釘將鋼板和混凝土錨接, 更加有效地保證鋼板和混凝土的協(xié)同工作。同時(shí),,其還可以根據(jù)橋梁病害與缺陷所在部位,確定鋼板的規(guī)格和粘貼形式,將鋼板粘貼在被加固的橋梁結(jié)構(gòu)受力部位的外邊緣,以便充分發(fā)揮粘貼鋼板的作用,同時(shí)密封粘貼部位的裂縫和缺陷,約束構(gòu)件的變形,從而有效地提高了加固構(gòu)件的剛度和抗裂性,有效的發(fā)揮粘鋼構(gòu)件的抗彎,、抗剪,、抗壓性能,。
作為一種廣泛應(yīng)用的橋梁加固技術(shù)手段,其主要優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:一是相同條件下, 采用錨貼鋼板加固更能有效提高梁的抗剪承載力, 提高鋼板的強(qiáng)度利用率,;二是錨貼鋼板加固梁的破壞屬于延性破壞, 粘鋼加固梁的破壞屬于脆性破壞, 說(shuō)明錨鋼加固方法在提高梁承載力的同時(shí), 改善了梁的延性, 提高構(gòu)件及整個(gè)結(jié)構(gòu)的可靠度指標(biāo),;三是錨貼鋼板加固法施工方便, 施工質(zhì)量更容易得到保證;四是錨貼鋼板加固由于在施工過程中在鋼板內(nèi)產(chǎn)生一定的預(yù)拉應(yīng)力, 有利于提高被加固結(jié)構(gòu)抵抗重復(fù)荷載的作用。
二,、粘貼鋼板法加固技術(shù)的一般設(shè)計(jì)要求
在橋梁加固實(shí)踐過程中,,關(guān)于這一技術(shù)手段的設(shè)計(jì),應(yīng)做如下幾點(diǎn)要求:
⒈要提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力,。一般應(yīng)設(shè)計(jì)在構(gòu)件的受拉區(qū)的表面粘貼鋼板,使鋼板與原結(jié)構(gòu)形成整體來(lái)受力,此時(shí)以鋼板與混凝土粘結(jié)處的混凝土局部抗剪切強(qiáng)度控制設(shè)計(jì),。合理與安全的設(shè)計(jì)應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服變形前,粘結(jié)處混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。
⒉要加固和增加結(jié)構(gòu)的抗剪切強(qiáng)度,。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的主拉應(yīng)力區(qū)斜筋不足,為了加固和增加結(jié)構(gòu)的抗剪切強(qiáng)度,可將鋼板粘貼在結(jié)構(gòu)的側(cè)面,并垂直于剪切裂縫的方向斜向粘貼(斜度一般為45°~60°),以承受主拉應(yīng)力,。
⒊補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),鋼板可作為鋼筋的斷面來(lái)考慮,將鋼板換算成鋼筋,也可根據(jù)實(shí)際情況將鋼板換算成原有的某種材料(如在石拱橋中的條石等),。原有構(gòu)件承受恒載與活載,增加的鋼板承受原有構(gòu)件承受不了的那部分活載,。
⒋構(gòu)造設(shè)計(jì)要求。在進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí),加固用的鋼板可按實(shí)際需要采用不同的形狀,但鋼板的厚度必須比計(jì)算出的厚度大些,。用于抗彎能力補(bǔ)強(qiáng)的鋼板尺寸應(yīng)盡可能薄而寬,、厚度一般為4~6mm,較薄的鋼板可有足夠的彈性來(lái)適應(yīng)構(gòu)件表面形狀。用于提高抗剪能力的鋼板厚度宜厚,其設(shè)計(jì)依實(shí)際情況而定,一般宜采用10~15mm,。
⒌鋼板長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求,。應(yīng)將鋼板的兩端延伸到低應(yīng)力區(qū),以減少鋼板錨固端的粘結(jié)應(yīng)力集中,防止粘結(jié)部位構(gòu)件出現(xiàn)裂縫或粘貼鋼板被拉脫現(xiàn)象的發(fā)生。
⒍充分考慮整體受力問題,。粘鋼法加固橋梁,如何確保鋼板和被加固構(gòu)件形成整體受力是加固成功與否的關(guān)鍵,所以,在補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)時(shí),除應(yīng)考慮鋼板具有足夠的錨固長(zhǎng)度,、粘結(jié)劑具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性外,為避免鋼板在自由端脫膠拉開,端部可用夾緊螺栓固定,或設(shè)置U形箍板、水平錨固板等,并在鋼板上按一定的距離用螺栓固定,確保鋼板與混凝土之間的粘結(jié)力滿足強(qiáng)度的需要,。
三,、錨貼鋼板加固法具體施工工藝
一般來(lái)說(shuō)錨貼鋼板加固工藝流程: 鋼板條制作→ 混凝土面和鋼板面處理→ 配膠→ 涂膠→ 鉆孔、打鉚釘固定鋼板→ 檢驗(yàn),。
⒈鋼板條制作,。 根據(jù)錨貼鋼板要求的規(guī)格和尺寸將鋼板制作成鋼板條, 并按鉚釘鉚接位置在鋼板上鉆孔,。鋼板條的制作要求基本平整, 如果制成鋼箍時(shí)要求成型后的鋼板箍比構(gòu)件外包尺寸大 1~1.5mm。
⒉混凝土表面處理,。 輕微鑿掉混凝土松散層, 使混凝土表面大致平整, 然后用角向磨光機(jī)將與鋼板粘結(jié)面相連的混凝土打磨平整, 并用鋼絲刷將表面浮渣刷去, 粘貼鋼板前用空壓機(jī)將粘結(jié)面吹干凈,。對(duì)于混凝土表面凹陷過大的部位, 應(yīng)用修補(bǔ)材料將表面處理平整。
⒊鋼板表面處理,。 將鋼板用磨光機(jī)打磨至金屬光澤,然后用粗砂輪片進(jìn)行粗糙打磨, 打磨紋路與鋼板受力方向垂直,。
⒋配膠和涂膠。結(jié)構(gòu)膠配制好后, 用抹刀涂在已處理好的混凝土面上, 厚度以 1~3mm 為宜, 中間厚兩邊薄,然后將鋼板粘貼至預(yù)定的位置,。
⒌鉆孔,、打鉚釘固定鋼板。鋼板粘貼于預(yù)定位置后,應(yīng)立即進(jìn)行打鉚釘孔,、打入異形鉚釘, 異形鉚釘全部打入后, 通過鉚釘對(duì)鋼板拉伸作用, 保證鋼板沿受力方向拉緊, 并將鋼板牢固地鉚接于加固構(gòu)件上, 結(jié)構(gòu)膠通過擠壓從鋼板邊緣擠出,。
⒌質(zhì)量檢驗(yàn)。鋼板與建筑結(jié)構(gòu)膠材料, 應(yīng)該有相關(guān)材質(zhì)證明書及產(chǎn)品合格證, 并對(duì)鋼板,、結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢驗(yàn),。鉚釘現(xiàn)場(chǎng)抽樣, 在實(shí)驗(yàn)室作單個(gè)鉚釘抗剪力試驗(yàn), 單個(gè)鉚釘抗剪力大于 40kN 為合格。
結(jié)論
總之,,粘鋼加固橋梁是一項(xiàng)技術(shù)性強(qiáng),、要求高、行之有效的橋梁加固補(bǔ)強(qiáng)方法,它施工周期短,、進(jìn)度快,、不需要大型設(shè)備、不需要很大的作業(yè)空間,、不中斷交通節(jié)省投資,對(duì)通車工期要求嚴(yán)格的橋梁是一種行之有效的加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)手段,。
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道路橋梁的加固改造及管理,?
道路橋梁的加固改造及管理是非常重要的橋梁加固工程,了解加固的初衷才能落實(shí)細(xì)節(jié)所在,,每個(gè)環(huán)節(jié)的處理都非常關(guān)鍵,。中達(dá)咨詢就道路橋梁的加固改造及管理和大家說(shuō)明一下,。
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展,過去年代修建于各地城鎮(zhèn)和各級(jí)公路上的橋梁,,負(fù)擔(dān)著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量,。當(dāng)時(shí)社會(huì)發(fā)展較緩,缺乏前瞻和預(yù)見,,橋梁投入運(yùn)營(yíng)使用之后,,運(yùn)營(yíng)管理的長(zhǎng)期滯后,管養(yǎng)制度建設(shè)和隊(duì)伍建設(shè)長(zhǎng)期被忽視,,管養(yǎng)費(fèi)用被擠占,、挪用,運(yùn)營(yíng)車輛長(zhǎng)期普遍超載和嚴(yán)重超載未得遏制,,橋梁的技術(shù)狀態(tài)未得到及時(shí),、細(xì)致的觀測(cè)掌握,。在寒冬酷暑,、暴雨烈日、洪水沖刷,、車船撞擊的多年影響下,,使得為數(shù)眾多的農(nóng)用、公路及城市橋梁,,發(fā)生了各種大大小小的病害,,如橋面破損、欄桿斷裂,、伸縮縫損壞,、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫,、砼剝落,、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結(jié)構(gòu)裂紋銹爛,、墩臺(tái)斷裂位移,、擋墻傾斜錯(cuò)位、錐坡下挫坍塌,、墩臺(tái)基底沖空,、橋頭路基沖塌、河床護(hù)底沖翻以及河道被沖刷嚴(yán)重變遷而危及橋頭路基等,,已經(jīng)破壞了橋梁的正常良好狀態(tài),。這種不良狀態(tài),除將大大縮短橋梁的使用壽命之外,,有的已經(jīng)威脅著過往人車的安全而成為危橋,,成了政府,、管理部門和人民群眾關(guān)注、擔(dān)心的大事,。
一,、橋梁病害成因
橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度,以承受作用于其上的重力和附加力,;結(jié)構(gòu)各部必須具有足夠的剛度,,以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形;結(jié)構(gòu)各部尺寸必須具有適當(dāng)大小,,以使其承受軸向壓力時(shí)的構(gòu)件不發(fā)生屈曲,,喪失穩(wěn)定性。同時(shí)結(jié)構(gòu)也要具有較高的耐久性,。由于作用荷載的隨機(jī)性,、材料強(qiáng)度的離散性、制造與施工質(zhì)量的分散性,、計(jì)算假定的近似性,,致使在長(zhǎng)期使用過程中橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害,其具體原因如下橋梁加固工程:
1.原設(shè)計(jì)荷載偏低,,交通發(fā)展后車輛荷載增大,,橋梁因承載能力不足而產(chǎn)生病害。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在缺陷,,如采用橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng),、設(shè)計(jì)假定不盡合理。
3.橋梁施工質(zhì)量差,,未按設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)程實(shí)施,。
4.不重視橋梁后期養(yǎng)護(hù)工作,沒有及時(shí)消除己產(chǎn)生的病害,。
5.洪水等自然災(zāi)害使橋梁產(chǎn)生損壞,。
6.地質(zhì)條件差,如滑坡,、軟基等導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害,。
二、橋梁加固的一般流程
在橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生病害后,,需要采取措施進(jìn)行加固維修或者更換,。橋梁加固工程一般應(yīng)遵循以下工作程序:
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定—加固方案確定一加固設(shè)計(jì)一施工組織設(shè)計(jì)一施工一驗(yàn)收。
結(jié)構(gòu)可靠性鑒定,,主要是對(duì)病害結(jié)構(gòu)的病情診斷,。加固方案好比處方,加固設(shè)計(jì)是現(xiàn)行規(guī)范及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)加固方案的深化過程,。加固施工是對(duì)被加固結(jié)構(gòu)按加固設(shè)計(jì)進(jìn)行加固的施工過程,,對(duì)于大型結(jié)構(gòu)加固,,為確保質(zhì)量和安全,施工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計(jì),。
三,、橋梁加固增強(qiáng)技術(shù)
橋梁的增強(qiáng)改造可以分為裂縫修補(bǔ)和對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的加固增強(qiáng),下面介紹其特點(diǎn)及其適用的場(chǎng)合,。
(一)裂縫修補(bǔ)技術(shù)
裂縫修補(bǔ)的目的在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)物的防水性和耐久性,,主要技術(shù)有:
1.表面處理法,在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料,,以提高其防水性和耐久性,。對(duì)于寬度發(fā)生變化的裂縫,要設(shè)法使用有伸縮性的材料,。
2.注漿法,,在裂縫中注入樹脂或水泥類材料,以提高其防水性及耐久性,。主要注漿材料是環(huán)氧樹脂,,多采用低壓低速注入法。環(huán)氧樹脂注入法與鋼釘并用,,可以增強(qiáng)裂縫部位的整體性,,是一種防止裂縫繼續(xù)發(fā)展的好辦法。
3.充填法,,這是一種適合于修補(bǔ)較寬裂縫的方法。具體做法是沿裂縫鑿一條深槽,,然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料,,如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿,、膨脹水泥砂漿,、環(huán)氧樹脂硅、瀝青及各種化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑等,。
4.表面噴涂法,,噴漿修補(bǔ)是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實(shí)而且粘度高的水泥砂漿保護(hù)層,,來(lái)封閉裂縫的修補(bǔ)方法,。噴漿前,需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去,,再用水沖洗清潔,,并在開始噴漿之前把基層濕潤(rùn),然后再開始噴漿,。
5.粘結(jié)鋼板封閉法,,當(dāng)鋼筋砼構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時(shí),,可對(duì)裂縫先進(jìn)行處理之后,再在裂縫處粘結(jié)鋼板,,并用膨脹螺栓對(duì)鋼板加壓,。鋼板粘結(jié)方向應(yīng)和裂縫方向垂直。
(二)橋梁加固增強(qiáng)技術(shù)
1,、橋梁上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
(1)橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層,,一般先鑿除橋梁面,使其與原有主梁形成整體,,達(dá)到增大主梁有效高度,、改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達(dá)到提高橋梁的承載能力的目的,。
(2)增大截面和配筋加固法
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,、增大配筋、提高配筋率的加固方法,,這種方法是在梁底面或側(cè)面加大尺寸,、增配主筋、提高梁的有效高度和抗彎強(qiáng)度,,從而提高橋梁的承載力,。該法廣泛應(yīng)用于橋梁及拱橋拱肋的加固。
(3)錨噴砼加固法
借助高速噴射機(jī)械,,將新砼混合料連續(xù)地噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上,,凝結(jié)硬化面形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面和補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性,,使其能承受更大的外荷載作用。
(4)粘貼鋼板加固法
當(dāng)交通量增加,,主梁出現(xiàn)承載力不足或出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況時(shí),,梁板橋的主梁會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。采用粘結(jié)劑及錨栓,,將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位,,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,,達(dá)到提高梁的承載力的目的,。這種加固方法的特點(diǎn)是:
①需要破壞被加固的原結(jié)構(gòu)尺寸;
②工藝簡(jiǎn)單,施工質(zhì)量較容易控制,;
③施工工期短,。
(5)增設(shè)縱梁加固法
在墩臺(tái)地基安全性能好,并具有足夠承載力的情況下,,可采用增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁,,新梁與舊梁相連接,共同受力,。由于荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布,,使原有梁中所受荷載得以減少,由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高,。當(dāng)增設(shè)的縱梁位于主梁的一側(cè)或者兩側(cè)時(shí),,則兼有加寬作用。
為保證新舊砼能夠共同作用,,必須注意做好新舊梁之間的橫向連接,。
(6)拱圈增設(shè)套拱加固法
在原主拱圈腹面下增設(shè)一層新拱圈,即緊貼原拱圈底面上,,澆注或錨噴混凝土新拱圈,,外形上就像是在原拱圈下套做了一個(gè)新拱圈。
2,、橋梁下部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
(1)擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法
此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋深太淺,,而墩臺(tái)又是磚石或砼剛性實(shí)體式基礎(chǔ)時(shí)的情況。擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強(qiáng)度驗(yàn)算確定,。
(2)增補(bǔ)樁基加固法
當(dāng)橋梁墩臺(tái)基底下有軟臥層時(shí),,墩臺(tái)發(fā)生沉陷;對(duì)此采用增補(bǔ)樁基加固法是一種常用而且有效的方法,。這種方法是:在樁式基礎(chǔ)的周圍補(bǔ)加鉆孔樁等,,以此提高基礎(chǔ)的承載力,增強(qiáng)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性,。
(3)鋼筋砼套箍或護(hù)套加固法
當(dāng)橋梁墩臺(tái)由于基礎(chǔ)埋深不夠,或因施工質(zhì)量控制不嚴(yán)等原因,,導(dǎo)致墩臺(tái)開裂時(shí),,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)貫通裂縫,可采用鋼筋砼圍帶或鋼箍進(jìn)行加固,。
(4)橋臺(tái)新建輔助擋土墻加固法
由于橋臺(tái)臺(tái)背水平土壓力過大,,引起橋臺(tái)傾斜,應(yīng)在臺(tái)背之后加建一擋墻,,以抵御過大的土壓力,。
(5)墩臺(tái)拓寬加固法
利用橋梁基礎(chǔ),靠墩臺(tái)蓋梁挑出懸臂加寬部分,以便安裝的上部結(jié)構(gòu),。此種情況為只加寬墩臺(tái)上部的蓋梁,,墩臺(tái)身和基礎(chǔ)則不需予以加固。
(三)橋梁結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)——錨噴
隨著施噴機(jī)具的發(fā)展以及速凝劑的采用,,人們把噴射鹼與錨桿,、鋼筋網(wǎng)等配合起來(lái)使用,促進(jìn)了錨噴技術(shù)的完善,。實(shí)踐證明,,錨噴技術(shù)完全可以應(yīng)用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固增強(qiáng)。噴射硅的性能噴射硅在工藝材料及結(jié)構(gòu)等方面與普通現(xiàn)澆硅相比有許多優(yōu)點(diǎn),。施工中需加入速凝劑,,因而又具有快凝、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn),;錨噴技術(shù)不用或只用側(cè)向模板,,其運(yùn)輸、澆注,、搗固合并為一道工序,、設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小,、施工機(jī)械化程度高,、速度快、效率高,、節(jié)省勞動(dòng)力,;可設(shè)計(jì)性強(qiáng),即按照加固整治的實(shí)際需要可在拱腹下施噴形成各種結(jié)構(gòu)類型,;不中斷交通,。
四、公路橋梁的管理
加強(qiáng)公路橋梁的管理并進(jìn)行維修和加固,,使其處于正常的工作狀態(tài),,充分發(fā)揮橋梁的作用,是公路管理部門的一項(xiàng)主要任務(wù),。對(duì)于橋梁的超限運(yùn)輸管理工作具有工期短,、要求高、工程量較小,、前期工作量大等特點(diǎn),,公路超限運(yùn)輸一般是為國(guó)家或省的重點(diǎn)建設(shè)工程服務(wù),我們的初步經(jīng)驗(yàn)是:
①對(duì)于經(jīng)常過大件的路段,,應(yīng)對(duì)改路段上的大小橋梁進(jìn)行重點(diǎn)檢查和管理,,收集原始檔案材料,,掌握其動(dòng)態(tài),針對(duì)其技術(shù)和承受能力編制相應(yīng)的加固處理方案,,需要報(bào)批的及時(shí)按程序報(bào)批,;
②在施工中針對(duì)其技術(shù)嚴(yán)格按照業(yè)主已批準(zhǔn)的加固方案進(jìn)行施工,注意抓重點(diǎn),、制約工程:
③重視加固工程的原始資料的收集和整理工作,,為今后的加固工程積累經(jīng)驗(yàn);
④充分調(diào)動(dòng)基層單位的積極性,,正確處理責(zé),、權(quán)、利的關(guān)系,。公路橋梁的維修加固同樣屬于橋梁工程,,不能重建輕養(yǎng),橋梁的加固比新建還難,,因?yàn)闃蛄旱木S修加固,,沒有現(xiàn)成的規(guī)范,更沒有可供使用的標(biāo)準(zhǔn)圖,,橋梁的病害又錯(cuò)綜復(fù)雜,,病害原因難以確定。因此應(yīng)充分重視公路橋梁的管理工作,,加大資金投入,,使其保持良好的工作狀態(tài),確保公路運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>
橋梁工程的同行們?cè)阼F路,、城建,、公路系統(tǒng)從事著橋梁、水文,、建筑和其它土木工程的養(yǎng)護(hù)維修,、科研、試驗(yàn),、檢定,、大修加固、施工,、設(shè)計(jì)以及建設(shè)管理工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn),,已積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。希望同行們對(duì)為數(shù)眾多的病橋,、危橋有所分析和研究,并實(shí)施加固設(shè)計(jì)和施工,,對(duì)為人們工作的超期服役的橋梁,,實(shí)行“救死扶傷”,讓中國(guó)傳統(tǒng)文化中的有德之物——橋梁,健康地繼續(xù)為人們工作和造福,。
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橋梁加固常用方法機(jī)理和計(jì)算理論,?
1、前言
隨著歲月的流逝,,任何一座“新”建的橋梁經(jīng)過若干年大自然的侵蝕和使用,,終將成為一座“舊”橋;橋梁的加固與維修同重建新橋相比具有更高的經(jīng)濟(jì)效益,,對(duì)橋梁的加固以及如何提高其承載力問題的研究試驗(yàn)與推廣,,已經(jīng)引起世界性的關(guān)注。橋梁的加固利用和改造是一個(gè)永久性的技術(shù)課題,,已成為橋梁工程建設(shè)中既古老,、又年輕的新興學(xué)科,是一項(xiàng)既綜合繁雜,,又在不斷發(fā)展創(chuàng)新,、逐步完善的技術(shù);也是橋梁建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分和關(guān)鍵技術(shù)之一,。
近年來(lái),,橋梁加固工程越來(lái)越多,但目前橋梁加固的設(shè)計(jì)計(jì)算理論還不夠成熟和完善,,至今未有專門的橋梁加固規(guī)范,。
2、橋梁加固常用方法和計(jì)算理論
2.1改變受力體系加固法
2.1.1 改變受力體系加固機(jī)理
改變結(jié)構(gòu)的受力體系能大幅度減小計(jì)算彎矩,,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,,達(dá)到加強(qiáng)原結(jié)構(gòu)的目的。包括在梁的中間部位增設(shè)支點(diǎn),,增設(shè)托梁(架),,拆除墩柱(簡(jiǎn)稱托梁拔柱),將多跨簡(jiǎn)支梁變?yōu)檫B續(xù)梁等方法,。
如當(dāng)有大件車輛通過橋梁時(shí),,為避免短期的過載給橋梁造成永久的損傷,可用增設(shè)支點(diǎn)的方法加固,。
按增設(shè)支點(diǎn)的支撐剛度,,改變受力體系可分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種;按支撐時(shí)的受力情況,,可分為預(yù)應(yīng)力支撐和非預(yù)應(yīng)力支撐,。所謂剛性支點(diǎn),,是指增設(shè)的支撐件剛度較大,以致被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的新支點(diǎn)在外荷載的作用下,,豎向位移小到可以忽略,;有時(shí)盡管新支座由較大的豎向位移,但由于在外荷載作用下,,原結(jié)構(gòu)支座也同樣有變位,,新舊支座的相對(duì)位移很小,這種新支點(diǎn)也屬于剛性支點(diǎn),。所謂預(yù)應(yīng)力撐桿,,是指在施工時(shí),對(duì)支撐桿件施加預(yù)壓應(yīng)力,,使其對(duì)被加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件施加預(yù)頂力,,它不僅可保證支撐桿件良好的參加工作,而且調(diào)節(jié)被加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力,。
2.1.2 改變受力體系加固計(jì)算
改變受力體系加固法的一般計(jì)算步驟如下:
(1)計(jì)算并繪制加固時(shí)原構(gòu)件在剩余的那部分荷載作用下的內(nèi)力圖,;
(2)若施加預(yù)頂力,根據(jù)所設(shè)時(shí)的加固后的內(nèi)力圖,,確定預(yù)頂力的大小,,按原結(jié)構(gòu)的計(jì)算繪制在支點(diǎn)預(yù)頂力作用下梁的內(nèi)力圖;
(3)按加固后的計(jì)算簡(jiǎn)圖,,計(jì)算并繪制在新增荷載及加固時(shí)卸除荷載作用下的內(nèi)力圖,;
(4)將上述三項(xiàng)內(nèi)力迭加,繪制梁各截面的內(nèi)力包絡(luò)圖,;
(5)計(jì)算梁各截面的實(shí)際承載力,,并繪制梁的材料圖;
(6)調(diào)節(jié)預(yù)頂力值,,使梁的內(nèi)力圖小于梁的材料圖,;
(7)根據(jù)支點(diǎn)的最大支承反力,設(shè)計(jì)支撐構(gòu)件,,其多為軸心受力構(gòu)件,,可按鋼筋混凝土規(guī)范與鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì);
(8)計(jì)算預(yù)應(yīng)力撐桿的頂撐控制量,。
當(dāng)用縱向壓縮法對(duì)預(yù)應(yīng)力撐桿系統(tǒng)施加預(yù)升力時(shí),,其預(yù)升量
ΔL=Lε+a(2-1)
式中,L—撐桿長(zhǎng)度;εa —撐桿端部與被加固構(gòu)件混凝土間的壓縮量,可取2~4mm,?!獡螚U在預(yù)應(yīng)力作用下引起的應(yīng)變;
2.2增大截面加固法
2.2.1增大截面加固機(jī)理及適用范圍
增大截面加固法通常稱為外包混凝土加固法,它是增大構(gòu)件的截面和配筋率,用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度,、剛度,、穩(wěn)定性和抗裂性,,也可用來(lái)修補(bǔ)裂縫等,梁式橋和拱式橋等橋梁均可采用該方法加固,。
根據(jù)被加固構(gòu)件的受力特點(diǎn)和加固目的要求、構(gòu)件部位與尺寸,、施工方便等可設(shè)計(jì)為單側(cè),、雙側(cè)或三側(cè)加固,以及四周外包加固。根據(jù)不同的加固目的和要求,又可分為加大截面為主加固和加配鋼筋為主加固,或者兩者同時(shí)采用的加固,。加大截面為主的加固,為了保證補(bǔ)加的混凝土正常工作,亦需適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋,。加配鋼筋為主的加固,為了保證配筋的正常工作,需按鋼筋的間距和保護(hù)層等構(gòu)造要求決定適當(dāng)增大截面尺寸。加固中應(yīng)將新舊鋼筋焊接,或用錨桿聯(lián)結(jié)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋和原構(gòu)件,同時(shí)將舊混凝土表面鑿毛清洗干凈,確保新舊混凝土良好結(jié)合,。
增大截面加固法使用普通混凝土,強(qiáng)度等級(jí)不低于C20,當(dāng)加固層較薄,鋼筋較密時(shí),可用細(xì)石子混凝土,在條件許可的情況下亦可采用鋼纖維混凝土加固,配置的鋼材除普通混凝土外還可采用型鋼和鋼板等,。
增大截面加固法的缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)工作量大,養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng),并對(duì)結(jié)構(gòu)外觀和凈空有一定的影響。
2.2.2增大截面加固計(jì)算
采用增大截面加固橋梁,其承載力計(jì)算受到原構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變的影響,不能簡(jiǎn)單地作為整體截面用有關(guān)公式計(jì)算,。在加固計(jì)算中,首先應(yīng)確定加固前構(gòu)件的實(shí)際應(yīng)力應(yīng)變水平,并考慮新混凝土與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作的程度,然后進(jìn)行合理的計(jì)算,。
2.2.2.1 受彎構(gòu)件加固計(jì)算要點(diǎn)
受彎構(gòu)件外包混凝土加固設(shè)計(jì),應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況,分別采用受壓區(qū)或受拉區(qū)兩種不同的加固形式。
(1)受壓區(qū)外包混凝土加固
一般用剛架拱,、桁架拱等拱橋的斜腿,、斜撐或弦桿的加固。采用受壓區(qū)加固的受彎構(gòu)件,其承載力,、抗裂度,、鋼筋應(yīng)力、裂縫寬度及變形計(jì)算和演算可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB J10-89)中關(guān)于疊合構(gòu)件的規(guī)定進(jìn)行,。
實(shí)驗(yàn)研究表明,在相同彎矩作用下,二次受力疊合梁的受拉筋應(yīng)力,、撓度和曲率都比相同截面和配筋的一次受力整澆梁的相應(yīng)值大得多。其次,二次受力疊合梁在第一次受力時(shí)是由疊合前的原混凝土承受壓力,。而在二次受力時(shí),主要由后澆混凝土承受壓力,。這使后澆混凝土受壓應(yīng)變比相應(yīng)整澆梁小,因此,加固計(jì)算必須考慮疊合梁二次受力的特點(diǎn)進(jìn)行較復(fù)雜的計(jì)算。
(2)受拉區(qū)外包混凝土加固
受拉區(qū)外包混凝土加固方法,一般用于梁式橋跨中部位,、拱式橋的拱頂?shù)酌婧凸澳_頂面等受拉區(qū),。
對(duì)于在受拉區(qū)采用外包混凝土,增加鋼筋加固的受彎構(gòu)件,其截面受力可按規(guī)范中一般受彎構(gòu)件的規(guī)定計(jì)算。但應(yīng)考慮以下不同點(diǎn):
①新加部分承載力應(yīng)乘以共同工作系數(shù)ψ進(jìn)行折減,對(duì)于正彎矩截面受彎構(gòu)件ψ=0.9;對(duì)于斜截面受剪構(gòu)件ψ=0.7~0.9,;
②加固結(jié)構(gòu)截面受壓區(qū)高度與一般受彎構(gòu)件是不同的,;
③當(dāng)新加鋼筋與原鋼筋相距較遠(yuǎn)時(shí),受拉區(qū)混凝土可能會(huì)出現(xiàn)較大裂縫,應(yīng)采取適當(dāng)措施,滿足使用要求。
2.2.2.2 偏心受壓構(gòu)件加固計(jì)算要點(diǎn)
當(dāng)用外包混凝土法加固鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件時(shí),應(yīng)按整體截面以現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)公式進(jìn)行其正截面承載力計(jì)算,。其中,新增混凝土和縱向鋼筋的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按下列規(guī)定予以折減,。
(1) 受壓區(qū)新增混凝土和縱向鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.9的系數(shù);
(2) 受拉區(qū)新增縱向鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘以0.9的系數(shù),。
2.2.2.3 增大截面加固加固計(jì)算
在澆筑疊合層之前,,構(gòu)件上作用有彎矩M1,,截面上的應(yīng)力如圖b所示,稱為第一階段受力,。待疊合層中,。
的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,構(gòu)件進(jìn)入整體工作階段,,新增荷載在構(gòu)件上產(chǎn)生的彎矩為M2,,由疊合構(gòu)件的全高h(yuǎn)承擔(dān),截面應(yīng)力如圖c,,稱為第二階段受力,,在總彎矩Mz=M1+M2的作用下,截面應(yīng)力如圖d所示,。
2.3碳纖維布加固法
2.3.1碳纖維布加固機(jī)理
工程材料的進(jìn)步及新材料的出現(xiàn)歷來(lái)是土木結(jié)構(gòu)工程發(fā)展的先驅(qū)和動(dòng)力,。碳纖維材料的出現(xiàn)和成功應(yīng)用于土木工程的加固和補(bǔ)強(qiáng)上,使土木工程加固技術(shù)研究更上一個(gè)臺(tái)階,。碳纖維是一種新型材料,因其質(zhì)輕,、耐腐蝕、片材很薄,、抗拉強(qiáng)度高而被廣泛應(yīng)用,。碳纖維布(片)加固法亦被視為梁式橋加固補(bǔ)強(qiáng)、提高承載能力,尤其是當(dāng)高度受限制時(shí)的首選加固方法,其施工工藝也很簡(jiǎn)單,。
2.3.2碳纖維布加固法受力分析與設(shè)計(jì)計(jì)算
2.3.2.1 加固受力特點(diǎn)分析
(1)與傳統(tǒng)的其它加固方法相比,,采用碳纖維布加固橋梁能最小程度的改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布,保證在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力,;
(2)將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結(jié)材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上,,使其與原結(jié)構(gòu)一起參與受力,即碳纖維布可以與原結(jié)構(gòu)內(nèi)布置的鋼筋共同承受拉力,,以提高橋梁的承載能力,;
(3)沿橋梁的主拉應(yīng)力方向(或與裂縫正交方向)粘貼碳纖維布,兩端分別設(shè)置錨固端,;據(jù)此可約束混凝土表面裂縫,、防止裂縫再擴(kuò)展,從而達(dá)到提高構(gòu)件抗彎剛度,、減少構(gòu)件撓度,、改善梁體受力狀態(tài)的目的;
(4)目前可用于橋梁結(jié)構(gòu)加固用的碳纖維布,、單向碳纖維交織布,、雙向碳纖維交織布及單向碳纖維層壓材料等,可根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)部位和受力特點(diǎn)與方向等,選擇相應(yīng)的碳纖維布進(jìn)行加固,;
(5)碳纖維布加固混凝土構(gòu)件,,在提高其受彎承載力的同時(shí)還可能影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過多時(shí),,構(gòu)件的破壞形態(tài)將由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐?。與此同時(shí),由于碳纖維為完全彈性材料,,它與鋼筋的共同工作會(huì)減弱鋼筋塑性性能對(duì)構(gòu)件延性的影響,。碳纖維布用量過多,構(gòu)件的延性將有所降低,。因此,碳纖維布用于鋼筋混凝土梁式橋加固補(bǔ)強(qiáng)時(shí),,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理使用,;
(6)由于碳纖維布加固后在最后破壞時(shí)的突然性(拉斷或剝離等脆性破壞),其承載力極限狀態(tài)不能按普通鋼筋混凝土的定義,,一般應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的2/3進(jìn)行抗彎承載力計(jì)算,;
(7)試驗(yàn)研究證實(shí),碳纖維布能夠提高混凝土梁抗剪承載力,,其作用機(jī)理與箍筋類似,,同時(shí)還能明顯改善構(gòu)件的變形性能,增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力,;
(8)碳纖維布與混凝土基層界面,,可分為兩個(gè)界面區(qū),即混凝土層與粘結(jié)樹脂界面區(qū),、粘結(jié)樹脂與碳纖維布界面區(qū),。粘結(jié)性能的本質(zhì)是接觸面間的相互作用,宏觀上表現(xiàn)為液態(tài)聚合物浸潤(rùn)表面后形成的機(jī)械鎖結(jié),,微觀上表現(xiàn)為分子擴(kuò)散后相互纏結(jié)作用,,或化學(xué)鍵作用,或靜電吸引作用,,或其復(fù)合作用,。
2.3.2.2 碳纖維布加固計(jì)算要點(diǎn)
(1)采用碳纖維布加固橋梁,目前一般的計(jì)算方法是將碳纖維布按照一定的標(biāo)準(zhǔn)(例如強(qiáng)度或容許應(yīng)力)近似換算成一定用量的鋼筋,,然后按照傳統(tǒng)的鋼筋混凝土受力分析模型進(jìn)行理論分析,。雖然是近似計(jì)算方法,但理論分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合得很好,,因此在一般情況下是適用的,。
(2)碳纖維布加固用量,可按式(2-3)估算。
Acf=As(Ry/Rcf) (2-3)
式中,,Acf ——碳纖維布用量(面積),;As——為抵抗不足彎矩所需的鋼筋面積;Ry——鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度,;
Rcf ——碳纖維布抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度,。
(3)除按上式估算的碳纖維布加固用量(面積)外,還必須考慮必要的錨固長(zhǎng)度和搭接長(zhǎng)度所需面積,,以及必要的邊,、角廢料等裁減損耗等。
2.3.2.3 碳纖維布加固橋梁特點(diǎn)
(1)不增加恒載及斷面尺寸
碳纖維布的自重僅為200~300g/m2,,設(shè)計(jì)厚度為0.111~0.167mm,,加上環(huán)氧樹脂系列的粘結(jié)材料的自重也很輕,對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)重量及橋下凈空的影響很小,,可忽略不計(jì),。同時(shí),碳纖維布可以多層粘結(jié),。根據(jù)加固的要求,,碳纖維布可以在一個(gè)部位重疊粘貼,充分滿足加固的要求,。這一優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)加固補(bǔ)強(qiáng)方式所難以比擬的,。
(2)可適應(yīng)不同構(gòu)件形狀,成型很方便
斜,、彎,、坡及異型結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng),采用傳統(tǒng)的方法,,施工難度大,。采用碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)法,因碳纖維布的隨型性極強(qiáng)的特點(diǎn),,可以隨結(jié)構(gòu)外形變化任意施工,,從而降低施工難度,減少施工成本,,縮短施工工期,,產(chǎn)生極大的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
(3)施工簡(jiǎn)便
特別是當(dāng)箱梁內(nèi)部的作業(yè)空間受到限制時(shí),,碳纖維布加固法是可選擇的一種方法,。該法工藝簡(jiǎn)便,無(wú)需大型設(shè)備,、模板,、夾具及支撐,操作起來(lái)簡(jiǎn)單易行,因而施工所需工作面小,,在作業(yè)空間受限制時(shí),,該優(yōu)點(diǎn)是其它加固方法無(wú)法比擬的。
(4)采用碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng),,對(duì)原結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生新的損傷
碳纖維布加固補(bǔ)強(qiáng)系采用環(huán)氧樹脂系列的粘結(jié)材料進(jìn)行粘貼,,不需要設(shè)置錨固螺栓及開鑿混凝土等,因而不會(huì)對(duì)已經(jīng)損傷的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的破壞,,更可避免鉆孔時(shí)與結(jié)構(gòu)內(nèi)原有鋼筋和預(yù)應(yīng)力索發(fā)生沖突而引起新的問題,。
(5)能有效地封閉混凝土的裂縫
碳纖維布(片)粘貼在混凝土的表面,不僅封閉了混凝土的裂縫,,其高強(qiáng)高模量的特性還約束了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生和擴(kuò)展,,改變了裂縫的形態(tài),使寬而深的裂縫變成分散的細(xì)微的裂縫,,從而提高了混凝土構(gòu)件的整體剛度,。
(6)碳纖維布(片)具有良好的耐化學(xué)腐蝕性
碳纖維布(片)一種復(fù)合材料,幾乎無(wú)腐蝕性和磁性,,具有良好的耐熱性,不僅能經(jīng)得起水泥堿性的侵蝕,,而且當(dāng)應(yīng)用于經(jīng)常受鹽害侵蝕等腐蝕性環(huán)境時(shí),,其壽命也較長(zhǎng)。因而碳纖維布加固法,,在不利環(huán)境下較其它方法更顯出其優(yōu)越性,。
(7)不影響結(jié)構(gòu)的外觀
碳纖維布(片)的厚度很薄,粘貼固化后其表面還可以涂刷一層與原結(jié)構(gòu)外觀顏色一致的涂料,,而不影響結(jié)構(gòu)的外觀,。
2.4粘貼鋼板加固法
2.4.1粘貼鋼板法加固機(jī)理
貼鋼法加固橋梁一般采用環(huán)氧樹脂或建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板、鋼筋或玻璃鋼等抗拉強(qiáng)度較高的材料粘貼在鋼筋混凝土受彎構(gòu)件表面,,使之與結(jié)構(gòu)物形成整體,,從而取得提高構(gòu)件的抗彎能力,以及減少裂縫擴(kuò)展的效果,。該加固方法具有施工簡(jiǎn)便,,粘鋼所占空間小,不減少橋梁凈空,,加固施工周期短,,消耗材料少,粘鋼加固部位,、范圍與強(qiáng)度可視設(shè)計(jì)構(gòu)造需要靈活設(shè)置,,并可在不影響或少影響交通的情況下施工。所以,貼鋼法是常用的加固方法,。
2.4.2粘貼鋼板法計(jì)算理論
2.4.2.1 受彎構(gòu)件的計(jì)算
受彎構(gòu)件截面強(qiáng)度不足時(shí)在受拉區(qū)加固,,可采取在受拉區(qū)表面粘貼鋼板的方法,如圖3,。此時(shí),,按截面受彎承載力計(jì)算,可按照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定進(jìn)行,,其受壓區(qū)高度和截面受彎承載力,。
式中,fy0 —原結(jié)構(gòu)縱向鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,;As0—原結(jié)構(gòu)縱向受拉鋼筋截面面積,;fay—加固鋼板抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值;Aa—加固鋼板截面面積,;—原結(jié)構(gòu)縱向受壓鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,;A’so—原結(jié)構(gòu)縱向受壓鋼筋截面面積;fcm0—原結(jié)構(gòu)混凝土彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,;X—混凝土受壓區(qū)高度,;b0—原構(gòu)件的寬度;h0—原構(gòu)件的有效高度,;—原構(gòu)件的受壓區(qū)保護(hù)層厚度,;0.9—考慮加固鋼板的應(yīng)力滯后、以及撕脫力影響等強(qiáng)度折減系數(shù),。
2.4.2.2 鋼板錨固長(zhǎng)度計(jì)算
(1) 受拉鋼板在其加固點(diǎn)外的錨固粘結(jié)長(zhǎng)度L1 ,按式(2-6)確定,。
L1≥2fayta/fcv (2-6)
式中,Ta—受拉加固鋼板厚度; fcv—被粘混凝土抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,。
公式中數(shù)值2為錨固區(qū)剪應(yīng)力分布不均勻系數(shù),近似按三角形考慮,。
(2) 若鋼板粘結(jié)長(zhǎng)度無(wú)法滿足上述要求,可在鋼板的端部錨固區(qū)粘結(jié)U型箍板,
此時(shí),,錨固區(qū)的長(zhǎng)度應(yīng)滿足下列規(guī)定:
當(dāng)fvb1≤2fcvLu時(shí)
f≤0.5f(2-7)cvb1L1+0.7nfvbbb1 ayAa
當(dāng)fvb12fcvLu時(shí)
f ayAa≤(0.5b1L1+ nbuLu) fcv (2-8)
式中,,n—每端箍板數(shù)量; bu—箍板寬度;Lu—箍板單肢的梁側(cè)混凝土的粘結(jié)長(zhǎng)度;fv—鋼與鋼粘結(jié)抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
2.4.2.3 斜截面粘結(jié)鋼板加固計(jì)算
當(dāng)構(gòu)件斜截面受剪承載力不足時(shí),按下圖所示方法粘結(jié)并聯(lián)U型箍板進(jìn)行加固,。
如圖5,,此時(shí)斜截面受剪承載力
V≤Vo+2fayAalLu /S (2-9)
同時(shí),必須滿足以下條件:
L≥(2-10) 1.5 u /S
式中,,V—斜截面剪力設(shè)計(jì)值; V0—原構(gòu)件斜截面受剪承載力設(shè)計(jì)值;Aal—單肢箍板截面面積; S—箍板軸線間距,。
2.5錨噴混凝土加固法
2.5.1錨噴混凝土的定義
“錨噴混凝土”實(shí)際上由兩部分組成,首先是將錨桿錨入擬補(bǔ)強(qiáng)部位結(jié)構(gòu)內(nèi),,掛設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng),,然后再噴射一定厚度的混凝土,,形成與原來(lái)結(jié)構(gòu)共同承受外載作用的組合結(jié)構(gòu)。所以,,錨噴混凝土是借助噴射機(jī)械,,利用壓縮空氣將新混凝土混合料,通過管道高速噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上,,待其凝結(jié)硬化形成一種鋼筋混凝土,。
錨噴混凝土不需振搗,而是在高速噴射時(shí),,由水泥與骨料的反復(fù)連續(xù)撞擊而使混凝土壓密,,同時(shí)又可采用較小的水灰比(常為0.4~0.45),使其與混凝土,、磚石,、鋼材產(chǎn)生較高的粘結(jié)強(qiáng)度,所以新舊混凝土結(jié)合面上能夠傳遞拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,。
2.5.2錨噴混凝土加固機(jī)理
錨噴混凝土加固橋梁的方法是“新奧法”隧道施工法在橋梁加固中的應(yīng)用,,其加固橋梁的原理就是通過新增加混凝土與受力鋼筋和原結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合,組成“錨噴混凝土(內(nèi)含補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng))—錨桿—原結(jié)構(gòu)”的整體組合結(jié)構(gòu),。通過錨噴加固層與原結(jié)構(gòu)緊密粘結(jié)在一起,,既阻止了原結(jié)構(gòu)由于裂縫等原因造成的局部應(yīng)力集中病害,又恢復(fù)了原結(jié)構(gòu)變形的協(xié)調(diào)性,,使其能夠承受更大的外荷載,。
2.5.3 錨噴混凝土加固設(shè)計(jì)原則
根據(jù)加固原理,錨噴混凝土加固橋梁實(shí)際上仍是加大構(gòu)件截面加固法,。所以,加固設(shè)計(jì)原則仍按加大構(gòu)件截面的方法進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算,。其設(shè)計(jì)原則為:
(1)恒載內(nèi)力(包括新噴射的混凝土)按原構(gòu)件的截面模量進(jìn)行計(jì)算,,即新噴的混凝土恒載仍作用于原構(gòu)件上;
(2)活載內(nèi)力用加大后的組合體截面模量計(jì)算內(nèi)力,,即新舊混凝土作為一個(gè)整體計(jì)算,,對(duì)不同的混凝土標(biāo)號(hào)和新增的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋按其彈性模量進(jìn)行截面換算;
(3)仍按彈性理論進(jìn)行計(jì)算,;
(4)強(qiáng)度驗(yàn)算按照噴射截面占原截面的比率,,考慮是否按組合截面進(jìn)行有關(guān)驗(yàn)算;
(5)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)前,,應(yīng)弄清橋梁的原始情況以及病害原因,,對(duì)橋梁的基本承載能力作出評(píng)價(jià);
(6)采用的噴射混凝土與鋼筋的強(qiáng)度等級(jí),,不應(yīng)低于原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí),。對(duì)于結(jié)合截面處兩種不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土共同作用時(shí),,應(yīng)以較低強(qiáng)度等級(jí)作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行換算。
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公路建設(shè)中的橋梁加固施工,?
公路建設(shè)中橋梁加固工程的橋梁加固施工是非常重要橋梁加固工程的,,施工的初衷就是要清楚的橋梁加固工程了解加固的作用,每個(gè)細(xì)節(jié)都要落實(shí)才能達(dá)到預(yù)期效果,。中達(dá)咨詢就公路建設(shè)中的橋梁加固施工和大家說(shuō)明一下,。
隨著交通運(yùn)輸量大幅度提高,行車密度及車輛載重越來(lái)越大,跨河橋梁和高架橋梁在交通工程中的重要性與日俱增。我們發(fā)現(xiàn)橋梁的混凝土開裂,、剝落,、衰變及鋼筋的銹蝕(管道灌漿不飽滿普遍存在)對(duì)橋梁的損害問題非常嚴(yán)重,已需要大量的資金和技術(shù)來(lái)維護(hù)或改建,已成為迫切需要解決的問題。伴隨著橋梁數(shù)量的增多,,我國(guó)危橋,、險(xiǎn)橋的數(shù)量也在急劇的增多,有相當(dāng)多的橋梁已經(jīng)到了非加固不可的地步了,,研究總結(jié)橋梁工程的加固技術(shù),,確保加固質(zhì)量與施工過程的安全,對(duì)于橋梁加固工程施工具有普遍的指導(dǎo)意義,。
一,、現(xiàn)狀分析
(一)加固橋梁工程由于受原有結(jié)構(gòu)的影響,施工設(shè)施,、作業(yè)環(huán)境,、作業(yè)空間均受到限制,如梁體內(nèi)所有的施工物資設(shè)備均需人工搬進(jìn)搬出,,機(jī)械設(shè)備基本無(wú)法使用,,安全狀態(tài)更加不宜控制。
(二)加固部分與原有結(jié)構(gòu)共同作用,,因此不僅要保證加固部分的施工質(zhì)量,,還要同時(shí)保證原有結(jié)構(gòu)不被破壞。
(三)腹板加固為加固工程的關(guān)鍵施工工序,,腹板加固采用在原來(lái)箱梁內(nèi)側(cè)加澆20cm厚的混凝土,,并在加固腹板內(nèi)施加豎向預(yù)應(yīng)力。豎向預(yù)應(yīng)力采用直徑為25mm的冷拉級(jí)ⅳ鋼筋,,標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度rby=750mpa,,張拉控制力331kn,采用無(wú)粘結(jié)方式,、軋絲錨體系,。
二,、施工前的準(zhǔn)備
(一)電力線路。在箱內(nèi)鋪設(shè)380v動(dòng)力線路一條,,220v照明線路一條,,且每4m設(shè)照明燈一盞,每16m設(shè)簡(jiǎn)易活動(dòng)配電盤一個(gè)(插座若干),。照明及動(dòng)力線路均采用膨脹螺栓固定在梁體頂板下緣(橋中心處),,防止地面潮濕漏電。
(二)疏通,,清理橋梁加固工程:疏通原箱內(nèi)通風(fēng)孔及泄水孔,,不通處采用鉆機(jī)成孔或人工鑿?fù)ū3窒鋬?nèi)與箱外正常通風(fēng),箱內(nèi)不產(chǎn)生積水,。清除箱內(nèi)混凝土殘?jiān)捌渌s物,。
(三)通風(fēng),在箱內(nèi)安裝4臺(tái)排風(fēng)設(shè)施,,保持箱內(nèi)空氣流通,,正常換氣,使箱內(nèi)作業(yè)人員有一個(gè)良好的工作環(huán)境,。
(四)通道,,在0號(hào)、5號(hào)墩t梁側(cè)拼裝3m×21m×15m進(jìn)人進(jìn)料支架,。
(五)設(shè)施:梁體外側(cè)需安裝施工吊蘭五只,。
三、施工方案
(一)裂紋修補(bǔ)
首先對(duì)大于0.02mm的裂紋進(jìn)行標(biāo)識(shí),,沿裂紋方向切“v”型槽,,寬2cm,深1cm.埋設(shè)壓漿咀,,強(qiáng)度達(dá)到要求后,,壓注環(huán)氧樹脂。待環(huán)氧樹脂凝固后,,去除環(huán)氧膠泥,抽檢壓漿飽滿情況,。
(二)施工放樣
1.因本加固工程為在既有結(jié)構(gòu)物上進(jìn)行加固,,考慮施工中的誤差,為保證不損傷原主梁預(yù)應(yīng)力筋,,且達(dá)到加固效果,,施工放樣宜采取相對(duì)平面控制為主。
2.根據(jù)原主梁懸澆施工的特點(diǎn):梁體的外輪廓尺寸,、預(yù)應(yīng)力束定位,、鋼筋及預(yù)埋件位置均以與底板底面相對(duì)位置控制,,故本加固工程以原各施節(jié)段前端底板底面分中點(diǎn)連線為橋中心控制線。
3.本橋里程控制點(diǎn)以5號(hào)墩中心為基準(zhǔn)點(diǎn),,傳至0號(hào)墩中心閉合平差后作為全橋相對(duì)里程控制點(diǎn)(在允許閉合差內(nèi)方可作為放樣依據(jù)),。
4.腹板扦釘孔高程控制按設(shè)計(jì)圖要求控制與主梁頂板底面倒角處相對(duì)尺寸。
5.橫隔梁水平孔放樣時(shí)橫橋向尺寸以實(shí)測(cè)橋中線尺寸為基準(zhǔn)放樣,,高程以梁體頂橋底面為基準(zhǔn)面控制相對(duì)位置,,輔以至梁底板底面距離校核(確認(rèn)避開橫梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力束)。
(三)鉆孔
1.腹板加固φ27mm扦釘孔采用沖擊鉆電錘成孔,,鉆頭直徑為φ27mm,。全橋共計(jì)鉆φ27孔43262個(gè)。設(shè)計(jì)鉆孔深度15cm,,考慮到鉆頭錐度,,成孔時(shí)鉆尖深度應(yīng)不小于15.5cm。鉆孔時(shí)采取措施控制深度,,不得損傷預(yù)應(yīng)力筋,。待孔內(nèi)干燥后,植入φ16mm“l(fā)”型扦釘,,用環(huán)氧膠泥填充密實(shí),。
2.豎向預(yù)應(yīng)力孔施鉆避碰原有預(yù)應(yīng)力措施:豎向預(yù)應(yīng)力筋孔(φ40mm)、混凝土灌注孔(φ82mm),、振搗孔(φ56mm)均采用130型金剛?cè)⌒緳C(jī)成孔,,鉆頭直徑分別為φ40mm、φ82mm,、φ56mm,。全橋腹板加固共需鉆φ40m孔1840個(gè),φ56mm孔432個(gè),,φ82mm孔392個(gè),,原結(jié)構(gòu)主梁為三向預(yù)應(yīng)力體系,預(yù)應(yīng)力束(筋)布置較密,,鉆孔均在預(yù)應(yīng)力束間隙內(nèi)進(jìn)行,,即使放樣施工位置準(zhǔn)確,原橋本身預(yù)應(yīng)力安裝也存在偏差,。特別是在墩中心0號(hào)塊內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力束中心距為200mm,,原預(yù)應(yīng)力束采用φ外85mm波紋管,φ82mm混凝土灌注孔與原預(yù)應(yīng)力束理論間隙僅16mm,,對(duì)放樣及施工要求尤為嚴(yán)格,。因此在鉆孔過程中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整顯得極為重要。
因主梁原預(yù)應(yīng)力束過于密集,,要求鉆孔精度很高,,為保證鉆孔時(shí)不鉆斷預(yù)應(yīng)力束,,鉆孔均采用熟練工人操作,正式開鉆前先組織工人試鉆,,并給工人講解原預(yù)應(yīng)力束的位置,,做到心中有數(shù)。同時(shí)加強(qiáng)工人對(duì)鉆機(jī)性能知識(shí)的培訓(xùn),,加強(qiáng)工人對(duì)鉆機(jī)定位方法的培訓(xùn),,加強(qiáng)工人對(duì)鉆機(jī)給尺進(jìn)尺的培訓(xùn)。
鉆孔時(shí)當(dāng)鉆機(jī)鉆深在9-23cm時(shí)應(yīng)注意力集中,,注意手感和聽覺,,發(fā)現(xiàn)卡鉆或鉆機(jī)晃動(dòng)時(shí),及時(shí)停機(jī)察明原因橋梁加固工程,;應(yīng)及時(shí)取芯觀測(cè)鉆孔的實(shí)際情況,。
孔位調(diào)整:根據(jù)已鉆孔位的具體情況,及時(shí)調(diào)整相鄰鉆孔孔位的位置,,從而準(zhǔn)確判斷梁體內(nèi)預(yù)應(yīng)力的實(shí)際位置,,在現(xiàn)場(chǎng)施工中應(yīng)用效果較好。
鉆孔順序:為上下游交錯(cuò)進(jìn)行,。
(四)新老混凝土結(jié)合措施
1.在原有結(jié)構(gòu)上加澆新混凝土,,如何保證結(jié)合面的傳力是關(guān)鍵,為此采用新老混凝土結(jié)合面鑿毛,,且每隔一定距離植扦釘?shù)姆椒ā?/p>
2.為保證后澆混與原腹板很好地結(jié)合,,以達(dá)到共同受力,原腹板內(nèi)側(cè)及加厚腹板范圍內(nèi)的上下倒角混面要鑿毛,,鑿毛時(shí)須首先去除有礙新老混凝土結(jié)合的雜物,,鑿除裂縫壓漿時(shí)封閉的表面環(huán)氧膠泥,拆除壓漿咀,,剝除封閉膠帶,,最后對(duì)原混凝土面進(jìn)行鑿毛,鑿毛率要求達(dá)到95%,。灌注前應(yīng)將結(jié)合面上灰塵及雜質(zhì)清理干凈,,并用水沖洗風(fēng)干。
3.加強(qiáng)新老混凝土結(jié)合的另一措施是植扦釘,,腹板上布置有梅花型扦釘,,間距約為30cm,扦釘為l型,;與外側(cè)箍筋焊連,上下倒角布置扦釘,,間距約為20cm,,扦釘為直筋,,要求與外側(cè)箍筋焊連;加固腹板端部布置扦釘間距為20cm,,扦釘為l型,,要求與加固腹板外側(cè)水平筋焊連。扦釘采用φ16mm鋼筋彎制,,植入所鉆φ27mm的扦釘中,,植入深度為15cm,用環(huán)氧膠泥錨固,。
(五)混凝土的澆注及養(yǎng)生
模板采用新制鋼模板,,寬60cm,最大高度不超過200cm,以便于人工搬動(dòng),,安裝檢查合格后方可進(jìn)行混凝土的澆注,。腹板加固采用50#微膨脹混凝土,混凝土配合比由試驗(yàn)室根據(jù)設(shè)計(jì)要求和施工需要進(jìn)行配制,,混凝土入模陷度控制在12cm~14cm,,初凝時(shí)間為10h,摻微膨脹水泥以補(bǔ)償混凝土的收縮,,防止產(chǎn)生收縮裂紋,。
由于腹板加厚部分除頂板下灰孔及振搗孔外全封閉,混凝土入模全部靠人工從56mm下灰孔中搗入,?;炷吝B續(xù)養(yǎng)護(hù)14天,混凝土開始灌注時(shí)應(yīng)采取封橋措施禁止一切車輛通行
(六)張拉
梁體內(nèi)外側(cè)的裂紋全部修補(bǔ)壓漿完畢后,,方可進(jìn)行張拉作業(yè),,腹板加固豎向預(yù)應(yīng)力為φ25mm冷拉iv級(jí)無(wú)粘結(jié)鋼筋,端錨固在梁底板底面,,上端錨固在梁頂板頂面,。
(七)封錨按設(shè)計(jì)要求在豎向預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后應(yīng)用環(huán)氧膠泥混凝土對(duì)底板底面軋絲錨頭進(jìn)行封錨。
四,、安全與質(zhì)量
(一)箱內(nèi)工作照明充足,,通風(fēng)設(shè)施良好。
(二)箱內(nèi)電線路多,,箱內(nèi)潮濕,,必須加強(qiáng)用電安全管理,確保用電安全,,高壓電器均設(shè)警示牌,。
(三)不得隨意從底板泄水孔向外傾倒退混凝土渣及雜物等,箱內(nèi)雜物及時(shí)清理干凈。
(四)鉆孔作業(yè)時(shí)主梁底板頂面易產(chǎn)生積水,,應(yīng)有預(yù)先在鋸齒塊間低凹處鉆小直徑排水孔等措施預(yù)防積水,。
(五)腹板加固期間,主橋兩端應(yīng)設(shè)專人指揮交通,,嚴(yán)格控制車載不大于20t,,車速不大于10km/h,車距不小于20m,,超載車輛嚴(yán)禁上橋,。腹板裂縫壓漿期間全橋進(jìn)行交通管制:只允許單輛車在主橋橋面通行,車載不大于20t,,車速小于10km/h,。
(六)每套施工吊籃橋面支架上應(yīng)設(shè)信號(hào)旗、紅燈等警示標(biāo)志,,禁止一切車輛碰撞,,確保吊籃安全。施工吊籃安裝完畢經(jīng)檢查驗(yàn)收后方可使用,,使用期間各受力部位應(yīng)定期檢查,。
(七)由于下方為海河航道,每天有大量漁船從下面經(jīng)過,,因此嚴(yán)禁雜物等往河下拋擲,。
橋梁加固作業(yè)中,我們克服了放線難度大,、精度差的問題,,鉆孔過程中保證了原有預(yù)應(yīng)力體系的完好,混凝土振搗密實(shí),,頂部澆注飽滿,,按計(jì)劃完成了加固任務(wù)。
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