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混凝土桥梁加固与养护技术

文章出处:人气:-发表时间:2021-10-11 16:24【

concrete bridges reinforcement




近年来,随着我国基础设施建设的不断扩大,国内城市化水平不断提高,人们的出行需求日益丰富,出现了大量的新桥梁。同时,一些桥梁由于荷载增加、设计不合理、施工工艺不规范、后期维修工作不顺利等原因,导致桥梁构件开裂,桥梁承载力下降。桥梁加固方法一般分为改变桥梁受力体系和不改变桥梁受力体系。




1不改变桥梁受力系统的方法


1.1灌浆修复裂缝

桥梁上部构件的病害一般为不规则裂缝或过度裂缝。对于小裂缝(裂缝宽度为0.1~0.15mm),我国普遍采用压力灌浆修补法。首先对裂缝进行及时处理,然后利用比压装置在构件裂缝上注入混凝土浆体,实现裂缝的快速修补。对于大面积裂缝的处理,国内一般选择先去除疏松、磨损的混凝土,然后采用相同等级的混凝土进行浇筑和填充,以达到加固效果。




1.2外包加固墩

桥墩等下桥构件的常见病害是桥墩风化和混凝土剥落。在这方面,我国采用的方法是对桥墩进行加固。方法是拆除桥墩外风化剥落的混凝土,用环氧树脂进行修补,用钢板加固,最后浇筑微膨胀混凝土。外国也曾采用类似的方法加固桥墩。不同之处在于,在拆除混凝土后,桥梁选择安装符合设计要求的套管和喷射混凝土。这表明,桥墩外加固方法具有实际的施工意义。


1.3增加力段

在实际工程中,增加受力截面是桥梁加固的一种常用方法。在这种方法中,在受弯构件的顶部或下部浇筑新的混凝土,并添加相应的钢筋,以提高其承载力和刚度,或改变其固有频率。

当混凝土处于张拉区时,钢筋的主要作用是新加入的钢筋,而混凝土只需负责附加钢筋的粘结和保护。当附加层混凝土处于受压区时,可适当减少钢筋数量,提高经济性。因为在这种情况下,混凝土的作用是增加受弯构件的有效高度,从而提高构件的抗弯和抗剪性能,提高构件的刚度。因此,这种加固效果很好。然而,增加混凝土梁截面的加固方法耗时较长,对附近的生活和交通影响较大,降低了桥梁的跨径空间。


1.4  CFRP加固技术

碳纤维布(CFRP)是一种重量轻、强度高、操作简单、易于粘贴、无腐蚀的增强材料。粘贴碳纤维布可用于各种形式的加固,如抗弯、抗剪、抗压强度、偏心受压、抗震等。该方法适用于混凝土梁桥和板桥的弯剪加固。对于因配筋率低、钢筋锈蚀严重而承载力不足的旧桥,加固效果更显着。应注意的是,在使用这一技术加固桥梁时,必须满足供应商提出的环境要求,如碳纤维片材和粘结剂的温湿度。


碳纤维片材在拉伸直至断裂时仍呈现明显的线性弹性关系。碳纤维片材与钢筋延性的区别在于碳纤维片材是脆性材料。上述结果导致需要限制碳纤维材料的使用。首先,碳纤维布的延性不如钢筋,加筋结构的延性需要受到限制。其次,由于碳纤维片材的延性不足,应力在构件中的再分布将受到限制。


因此,在粘贴碳纤维片材的结构设计中,碳纤维片材不能简单地代替钢筋,必须考虑碳纤维片材的脆性。


2.1   体外预应力加固法

体外预应力加固法是一种无粘结预应力应用方法,其预应力筋设置在桥梁主体结构外或混凝土箱梁体内,无需灌浆。与普通预应力混凝土相比,预应力筋和混凝土的无粘结性不同。


采用方便、经济、可靠的体外预应力技术,可以在不影响桥面通行的情况下进行施工,施工操作简单灵活。简单地添加预应力拉杆可以加固桥梁,增加加筋结构的超静定数,从而提高结构的整体安全性。此外,原有的桥梁结构不受破坏,只需在原有基础上进行加固,因此是安全可靠的。该方法能充分利用高强钢,具有良好的经济性,不增加结构的截面尺寸和重量。


然而,外力筋易损坏、易燃、易振动,限制了外力筋自由长度的发展。其次,锚固区和转向块承受着巨大的局部应力,预应力筋锚固区的梁必须是大截面或加筋。外力筋在体外预应力加固法中的实际偏心率较小,在相同预应力下产生的反向弯矩不如普通预应力混凝土,导致极限状态下的抗弯承载力小于普通预应力混凝土。由于极限状态下的延性不足,体外预应力结构可能在没有预警的情况下失效。


给出了外力加固方法的适用条件。


1)适用于梁截面受弯承载力不足或受拉区钢筋锈蚀的情况。

2)适用于梁刚度不足引起的梁挠度超过规范或拉区裂纹宽度超过规范的情况。

3)适合于横梁斜截面抗剪承载力不足的情况。


2.2置换法

在一些桥梁中,由于施工过程不规范等原因,导致桥梁支座老化、损坏,或者由于设计不合理,从一开始就不正确地设置桥梁支座。以上两个原因导致桥梁本身承受较大的应力,从而影响桥梁的承载能力和耐久性。例如,意大利佩鲁贾的一座钢桁架桥。原桁架桥的桥台和桥墩均为混凝土结构。移动式支座安装在桥台上,固定轴承安装在桥墩上。将钢桁架桥墩上的支座更换为橡胶支座。该桥梁的一阶模态固有频率降低到1.37Hz.可以看出,更换支座可以提高桥梁的承载能力,降低桥梁的固有频率。


2.3 桥梁临时荷载

对于一些桥梁,结构本身的设计和施工是合理的,没有明显的病害,但由于需要通过特殊的设备等原因,结构需要临时加载。“桥梁上的桥梁”结构可用于工程。“桥梁上的桥梁”是指在原桥梁结构上铺设预制公路钢桥,以减轻上部结构荷载的临时荷载分担设施。同时,在铺面钢桥两端架设了引桥。该方法施工简单,提高了桥梁的承载能力,使特殊设备等重载能顺利通过桥梁。而且,拆除方便,不会对桥梁结构产生重大影响。




3加固原理

如上文所述,有许多加固桥梁的方法。对于具体的工程选择,应遵循以下原则。

(1)在决定加固方案之前,必须综合考虑所消耗的资源和时间、对交通的影响、技术上是否可行以及对耐久性的影响。

2)通过增加桥梁构件的截面或修补裂缝,可以提高局部或全桥的承载能力。因此,一般桥梁加固工作的原则是尽量不改变桥梁原有结构。在经济考虑的情况下,只有当普通的加固方法不能满足要求时,才考虑改变结构形式。如果加固加固方法仍不能满足运输要求,则必须对部分或全部桥梁进行改造。

3)在选择桥梁加固方法时,必须考虑旧桥的现状、承载力下降的程度以及未来的交通量。最好是指已成功加固的桥梁的施工。

(4)在采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固之前,应考虑加筋件与原构件的联合作用。




4结论

桥梁的维修加固是世界各国普遍关注的课题。我国过去修建了大量桥梁,但由于桥梁的养护不到位,导致部分桥梁过早出现,不能满足设计和使用要求。在我国新建桥梁建设如火如荼的同时,我们也应该开始重视旧桥的养护和加固,采取多种加固方法来提高桥梁的承载能力和使用寿命。加固方法需要满足施工简单、成本效益高、交通干扰最小的原则。直到今天,桥梁的检测、维护和使用还没有形成一个完整的体系,导致桥梁加固进度落后于桥梁病害。因此,要做好桥梁的日常维护和检查,做好桥梁的预防性养护,减少桥梁病害的发生。


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