桥梁加固方法（精选十篇）
桥梁加固方法 篇1
1.1 碳纤维布技术特点
碳纤维布是提高性能的碳纤维经过编织后与环氧树脂等基材胶合凝固或者经过高温固化而形成的一种新型复合材料。与传统的加固技术相比, 外贴碳纤维布加固修补混凝土结构具有明显的技术优势, 主要表现在:
(1) 高强, 高效。由于碳纤维布优异的物理力学性能, 在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度, 高弹性模量的特点来提高结构的承载力和抗拉性能。
(2) 施工便捷, 工效高, 不需要大型的施工工具, 施工占用场地少。成品的碳纤维布是一种织物, 现场使用时可以依据需要用剪刀或者刀片将其任意裁剪, 不需要专门的切割工具。
(3) 不改变结构形式和外观, 而且基本不增加原结构自重及原构件尺寸, 粘贴每平方米重量不到1.0kg。
(4) 施工质量容易保证。由于粘贴的碳纤维布是柔性的, 即使被加固的结构表面不是非常平整也基本可以达到100%的有效粘贴率。
1.2 施工工艺及要求
(见表1)
1.3 加固受力特点分析
(1) 与传统的其它加固方法相比, 使用碳纤维布加固旧桥能最小程度的改变原有结构的应力分布, 保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。
(2) 将抗拉能力优良的碳纤维布, 用粘结材料粘贴到梁体底面, 使其与原结构一起参与受力, 即碳纤维布可以与原结构内布置的钢筋一道共同承受拉力, 以提高旧桥的承载能力。
(3) 沿主拉应力方向, 或与裂缝正交方向, 粘贴碳纤维布, 两边分别设置锚固端, 据此可约束混凝土表面裂缝, 防止裂缝的发展, 从而达到提高构件抗弯刚度, 减少构件挠度, 改善梁体受力状态的目的。
(4) 碳纤维布加固混凝土构件, 在提高其抗弯承载能力的同时, 还可能对抗弯构件的破坏形态产生影响。当碳纤维布用量过多, 构件延性将有所降低。
1.4 检验标准
(见表2)
2 其它碳纤维加固技术简介
2.1 NSMR加固技术
(1) 近表面嵌入式加固技术 (Near-Surface-Mounted Reinforcement, NSMR) 是近几年开发的一种新的碳纤维加固技术, NSMR是将碳纤维板条使用环氧树脂嵌入混凝土保护层中加固混凝土构件, NSMR法的施工工艺是将混凝土保护层切出沿梁纵向的凹槽, 然后将环氧树脂注入槽中, 再将碳纤维板条嵌入槽中, 最后灌入树脂填平凹槽。
(2) NSMR加固技术相对于外贴碳纤维布加固技术的优点有:a与混凝土的粘结得到了加强, 使碳纤维板条的传力更为有效。b可以适应于混凝土构件表面不规则的情况。c碳纤维板条能得到有效的保护, 改善了耐久性能。
2.2 MF-FRP法
近年来, 美国威斯康欣大学提出了一种机械锚固纤维复合材料条带的加固方法MF-FRP (Mechanically-Fastened MF-FRP) 法。MF-FRP法与外贴加固技术的区别在于它是通过机械锚固的方式使纤维复合材料条带与混凝土梁共同参与工作。
(1) MF-FRP法相对于外贴加固技术的优点有:a MF-FRP法不需要处理混凝土表面, 使得加固程序更为简单。b MF-FRP法不影响被加固构件的使用, 外贴加固技术至少需要24小时使环氧树脂粘贴干燥, 加固完一个星期后才能投入使用。c MF-FRP法不需要粘贴U形箍锚固。
(2) 使用材料及注意事项。MF-FRP法使用的加固材料是混杂碳纤维和玻璃纤维的板条, 通常宽度为102mm, 厚度为3.2mm。加固中所用的锚固材料是大头钉或者膨胀螺栓, 打入锚固材料的机械是气枪。使用板条之前, 在混凝土基层每隔一段距离, 预先钻好与锚固材料直径相同的浅孔, 同时在板条的相应位置上也要钻孔, 目的是避免气枪打入锚固材料时, 混凝土发生剥离散落。
(3) 施工顺序。MF-FRP法的施工顺序为:混凝土基层钻深为12mm的浅孔, 同时在碳纤维板条相应的位置钻孔→碳纤维板条裁剪成需要的长度→使用气枪锚固碳纤维板条→树脂填充碳纤维板条与混凝土基层之间的空隙。
3 结论
碳纤维布加固混凝土结构, 应严格遵照有关施工工艺进行, 混凝土表面要相对平整、干燥、无尘, 粘贴时碳纤维布要充分浸润;施工过程中必须严格控制施工质量, 否则会影响加固效果。
摘要：随着交通运输任务量大幅度增长, 行车密度及车辆载重越来越大, 致使桥梁承载能力降低, 桥梁出现不同程度的病害和损伤, 已不能满足交通发展的需要, 严重危及桥梁正常运行。因此亟需对这些桥进行维修加固, 本文介绍了桥梁加固维修中使用的粘贴碳纤维布加固法。
关键词：桥梁,维修加固,粘贴碳纤维布
参考文献
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桥梁加固的主要方法及应用 篇2
采取加固的方法提高桥梁承载力、抗弯能力、抗剪能力、荷载等级等是最经济、最简单和最适用的措施 ,依据不同的桥梁现状和加固要求可以采取不同的方法。本文主要介绍工程中常用的几种方法 ,以与同行交流。
桥梁加固改造的技术途径及设计原则
1.1 主要技术途径
桥梁加固一般是通过对构件的补强和结构性能的改善来恢复或提高现有桥梁的承载能力,以延长其使用年限 ,适应现代交通运输的要求。其改造的主要技术途径有:加强薄弱构件、增加辅助构件、改变结构体系、减轻恒载、加固墩台及基础等。
1.2 加固方案确定原则
一般认为满足以下条件 ,加固方案才基本可行:比重建新桥可以节约大量的投资和材料 ,具有明显的经济效益;桥梁经加固改造之后 ,无论结构性能、承载力还是耐久性方面都能达到使用要求;桥梁的下部结构具有足够的潜力[1]。
桥梁加固的几种常见方法
2.1 加大截面加固法
加大截面法 ,也称为外包混凝土加固法 ,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。这种加固方法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重 ,能够提供更高的承载力。通常情况下 ,以加厚桥面板或加大主梁的梁肋宽度为主。
2.2 预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力的钢拉杆对结构进行加固的方法 ,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁。可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加固 ,其中预应力拉杆加固主要用于受弯构件 ,以梁身为锚固体 , 通过预应力张拉对梁的受拉区域施加外力 ,以抵消结构本身的自重 ,减少车辆荷载作用下的应力 , 能够减少梁体出现过多的裂缝 ,以及减小裂缝宽度。预应力撑杆加固主要用于桥梁下部结构的轴心受压墩柱 ,但在实践中桥梁墩柱加固也很少采用这种方法。
2.3 外部粘钢加固法
外部粘钢加固法是一种采用化学粘结剂将钢板直接粘贴在混凝土构件表面 ,使之与构件形成受力整体 ,以提高承载力、增大延性、刚度和满足正常使用要求的加固方法。
2.4 粘贴 FRP 加固法
粘贴 FRP 加固法[2]是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料 ,用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件表面 ,使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。
目前 ,结构工程中常用的 FRP 材料有玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP)3 种,其中以碳纤维增强复合材料(CFRP)应用更多。本文着重概述采用 CFRP 的加固方法及实际工程应用。
碳纤维布纤维方向分为单向和双向2 种 ,其中以单向布应用为主。碳纤维布具有高的强度重量比和刚度重量比率、良好的抗疲劳性及高的耐久性、耐腐蚀、热膨胀系数低等特点。
当被加固的桥梁结构处于特殊环境时 ,应根据具体情况选用其他防护材料。目前 ,粘贴碳纤维布加固方法往往辅以裂缝灌浆、封闭等方法。
与其他加固方法相比 ,碳纤维布加固技术的优势主要体现在:高强高效 ,可设计性强;基本不改变原结构外观 ,不会对原结构造成损害;运输储存、施工更方便、快捷 ,容易保证施工质量而且后期维护费用低;其化学结构稳定 ,在耐候性、腐蚀性以及抗疲劳性能等方面更加突出。但应用此法对桥梁进行加固时 ,应充分考虑纤维的方向布置 ,合理的材料连接方式、连接尺寸、连接位置粘结材料的性能指标。尤其是施工过程的质量控制 ,一定要按正常的施工程序进行 ,否则会影响桥梁加固效果。
应用实例
某桥于上世纪 70 年代初建成:上部构造为4 孔跨径 L = 16.8 m 的少筋微弯板工字梁组合的装配式钢筋混凝土梁结构 ,无横梁 ,桥面净空为净-7 m + 2 ×0.25 m ,下部构造为钢筋混凝土双柱式灌注桩墩及重力式桥台。
原桥上部构造采用 1966 年 1 月出版的《少筋微弯板与工型梁组合的装配式钢筋混凝土上部构造试用图纸》,设计荷载为汽-13 ,拖-60。
3.1 加固前病害调查
在确定加固方案前 ,对旧桥现状进行了全面调查 ,全桥主梁 4 ×5 片。根据实际损坏情况 ,对2～4 孔的 15 片主梁、微弯板、支座、桥墩(台)及附属结构进行了细致的检查。
3.1.1 主梁
施工质量较差 ,各部位尺寸沿跨径不一致。单根主梁最多发现裂缝 51 条 ,裂缝宽度最宽为4mm。有竖直裂缝 ,也有斜裂缝、水平裂缝 ,斜裂缝与水平方向夹角为 40～80°。竖向裂缝主要分布在主梁腹板下部(主要在跨中8.5m 范围内)且下宽上窄;斜裂缝主要分布在端部 4 m 范围 内;水平裂缝主要分布在梁端。主梁局部钢筋外露 ,产生锈蚀。
3.1.2 其他
微弯板施工质量较差 ,底部非常粗糙,局部有细微裂纹。支座为钢板支座 ,钢板锈蚀严重 ,有大块蚀块脱落。支座附近主梁砼有压碎现象。1 号桥台锥坡破损 ,3 号桥墩发现一处空洞现象。部分栏杆倾斜 ,泻水孔堵塞 ,桥面上梁间隙较大,车辆通过时振动大、噪声大。
3.2 加固设计
根据调查情况 ,笔者主要针对主梁进行加固设计。
主梁采用 CYMAXL3002C 碳纤维片材进行加固 ,主要性能指标有:设计厚度0.167 mm;抗拉强度标准偏差 40 MPa;抗拉强度标准值
4108 MPa;抗拉强度平均值4233 MPa;弹性模量236 GPa。计算中 ,考虑到碳纤维片材与主梁砼之间的密合性 ,对材料的抗拉强度设计值取用折减系数 0.8。经计算 ,主梁跨中底部碳纤维材料厚度需 0.25 mm ,故采用 2 层。加固设计见图1 所示。
3.3 加固要点
(1)支座更换 采用 5 个液压千斤顶将整孔梁一端整体同步顶起 ,更换支座。将梁体顶升后,取出原锈蚀支座 ,将墩台支承垫石处|考试|大|和梁底面清洗干净 ,去除油垢用环氧树脂抹平。支座垫石建议采用树脂砼 ,以迅速增长强度 ,加快施工进度。
新支座安装前应进行全面检查和力学性能检验, 安装过程中不能碰撞新支座。新支座重心对准梁的计算支点 ,使支座受力均匀。
(2)裂缝处治 裂缝宽度 < 0.2 mm 时采用表面涂抹修复,裂缝宽度 > 0.2 mm 时采用化学灌浆修复。
(3)碳纤维材料粘贴 施工时应从梁底至梁肋顶部方向进行。先对混凝土表面作清洗处理 ,配置并涂刷底层树脂、配置找平材料并对构件表面进行清平处理、配置并涂刷浸渍树脂或粘结树脂。粘贴时碳纤维布应与砼表面完全密合 ,粘贴完毕再对其表面进行防护处理。
3.4 评定
对原有桥梁进行汽220 荷载的静|考试|大|载试验 ,测定加固后桥梁控制截面的应力(应变)、挠度等技术参数 ,鉴定其承载能力[3]。
由所测数据分析看出 ,碳纤维加固少筋微弯板工型组合梁的方法切实有效 ,经加固后的主梁具有一定承载潜力。
结语
本文介绍了当前旧桥加固的几种主要方法, 着重探讨了碳纤维材料在旧桥加固中的应用。通过具体的加固实例 ,说明经过碳纤维布加固的桥梁构件能大幅度提高梁板的抗弯、抗剪性能 ,并能提高桥梁构件刚度和延性 ,起到抑制开裂和降低挠度的作用。相信这种新材料、新工艺经过更多的工程实践检验和完善,会有更大的应用前景。
参考文献：
浅析桥梁主要病害及加固方法 篇3
关键词桥梁；病害分析；加固
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0145-01
1桥梁的主要病害
1）现浇板梁桥上部结构主要病害为现浇板出现超宽纵向贯通裂缝，并有水渍出现。出现病害的桥梁龄期跨度较长，建造的桥梁占了绝大多数。桥梁的特点是：跨度较小，但桥梁宽度较大，20世纪80年代及以前建造桥梁长宽比一般小于0.4，双向受力明显，该桥一般有一定的斜度，为典型的斜梁桥，受力情况更加复杂，而囿于当时的设计理论和分析方法，对结构空间受力的复杂性并没有能够充分的考虑；同时，当时设计荷载标准较低，而当前交通超载现象严重（特别是一些交通繁忙的国道），进一步诱发了病害的发生，也是对结构安全的巨大威胁。目前对出现这类病害的桥梁还没有进行妥善的处治，环氧砂浆灌缝只能将裂缝暂时封闭，但不能将该类受力裂缝根治。采用粘贴钢板、碳纤维布增强结构横向刚度的等方法才是根本的治理方法。养护管理部门近年来对桥面进行了大修，重新铺设桥面铺装从一定程度上增强了桥梁的整体刚度，缓解了病害特别是水侵害的发展速度。
2）钢筋混凝土T 梁桥也是病害高发的一种桥型，病桥率达到了40％。除材料退化原因外，施工质量不佳和结构整体性不强是另外两个主要诱因。跨度小于13m的钢筋混凝土T梁桥普遍没有设置跨中横隔梁，其端横隔梁也是与T梁梁体一起预制后采用湿接缝联接，类似铰接，而不是作为一个整体现浇，连接强度明显不足。跨度为16～20m 的钢筋混凝土T 梁桥，虽然在跨中和1/4跨处共设置了3道横梁，但也没有浇注成整体而是采用湿接缝。病害T梁的跨中横隔梁大多存在明显的错位变形，反映出整体强度不足的问题；在T梁翼缘连接处有比较普遍的渗水腐蚀梁体现象，同时在桥面铺装的相应位置也伴有通长的纵向裂缝出现，这都反映出桥梁整体刚度的不足。由于共同受力性能不佳，T 梁本身也出现严重的病害，跨中有超过规范限值的受弯裂缝出现，且有些上下贯通，支点处也有超限的受剪裂缝出现。经与往年的检测结果比较，裂缝还有进一步发展的趋势。对这类病桥，除封闭梁体裂缝、采取必要手段加强梁体本身外，增强桥面铺装、加强T 梁间的横向联系以提高结构的整体性能也是非常有效并且必要的手段。
3）钢筋混凝土铰接板梁。检测桥梁中未发现梁体有超出规范要求的受力裂缝等明显缺陷，其一个普遍性的病害是板梁间铰缝脱落，且大部分伴有渗水腐蚀现象，其中一座还出现铰缝两侧梁体混凝土脱落、钢筋外露的现象，影响了结构的安全和耐久。近年来，伴随所在公路的大修或改造，桥梁的桥面铺装也进行了改造和加强，结构的整体性能变好，铰缝间的渗水现象得到了有效的治理。
2桥梁病害特点
1）从桥梁型式来看，梁式桥梁病害比石拱桥更加严重。在石拱桥的桥龄普遍较老的情况下，其病桥率也远小于梁式桥梁。地基基础状况良好，可有效避免石拱桥中常见的基础病害，且建设可就地取材，具有一定的经济优势，以后可优先选用这种桥型，但建设中应采取措施，保证防水层的有效耐久。
2）在梁式桥梁中，整体式桥梁比多梁式桥梁的病害情况更为严重，而在多梁式桥梁中，钢筋混凝土结构比预应力混凝土结构出现了更多的病害；在钢筋混凝土多梁式桥梁中，所调查的T 梁病害远多于铰接空心板梁。
3）所调查桥梁中，桥面铺装以沥青混凝土居多，桥梁所在道路全部是沥青混凝土铺装。当桥面铺装为水泥混凝土时，其病害程度明显更加严重，而其连接段路面铺装一般也有更为严重的破坏。
3桥梁加固的原因及目的
1）原因：①随着经济的发展、交通量增大，载重等级发生变化；②早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低；③桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等；④近年修建的桥梁，因设计不当或者施工质量差，也存在着加固的问题。
2）目的：①因全国总体危桥数量庞大，若将其拆除重建，不仅要耗费大量资金，而且工期也较长；若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造，桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性，为国家带来巨大的经济和社会效益；②加固设计必须本着“牢固可靠、简便耐用、经济适用”的基本原则。
4桥梁加固的主要方法
1）加固方案的选择。加固方案与诸多因素有关，常考虑的主要因素有：①桥梁结构形式；②桥位地形、水文、自然状况；③桥梁现状分析研究结论；④施工技术水平；⑤能否封闭交通；⑥预期加固效果；⑦资金投入量等。合理的加固方案是将上述加固方法优化组合，体现出加固效果及经济效益。应注意以下两点：不同的加固方法有对应的设计计算方法；加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约，如原结构配筋率、截面尺寸等，不可能无限制地提高承载能力。
2）桥梁上部结构的常用加固方法。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、改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力的目的；②增大截面和配筋加固法。当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增大配筋、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强度，从而提高桥梁的承载力。该法广泛应用于桥梁及拱桥和拱桥拱肋的加固；③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的喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，凝结硬化面形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用；④粘贴钢板加固法。当交通量增加，主梁出现承载力不足或严重腐蚀的情况时，梁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，以钢板代替增设的补强钢筋，达到提高梁的承载力的目的。
5桥梁下部结构的常用加固方法
1）扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或埋深太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。
2） 钢筋混凝土套箍或护套加固法。当桥梁墩台由于基础埋深不够，或因施工质量控制不严等原因，导致墩台开裂时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。
3）桥台新建辅助挡土墙加固法。由于桥台台背水平土压力过大，引起桥台倾斜，应在台背之后加建一挡墙，以抵御过大的土压力。
6桥梁加固后的观测和检查验证
桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验，将试验结果与加固设计的计算结果进行对比，来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言，不方便进行荷载试验，通过其频率变化来定量评估桥梁墩台的加固效果。
参考文献
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桥梁结构维修及加固方法 篇4
不管采用任何材料, 任何方法对缺陷进行修补, 都必须将表层已损混凝土清除至钢筋锈蚀范围或露出完好混凝土为止, 其主要方法如下:对浅层或面积较小的损坏部分, 可用手工凿除, 再以水清洗干净;对浅层而面又较大的缺陷, 可用高速射水清除;对损坏面积较大, 且有一定深度或有蜂窝空洞者, 可用气动工具凿除, 个别部位辅以手工凿除, 再以水清洗干净。蜂窝、空洞及较大范围破损的部位, 可采用新鲜混凝土进行修补。修补混凝土一般应与原混凝土标号相同或稍高, 并具有良好的级配与易性, 以利捣实工作。混凝土表层的风化剥落、露筋及小面积破损, 可采用粘结剂进行表面封涂。当混凝土结构破坏较大且深入构造内部一定深度时, 可采用胶结剂浇筑涂层的方法进行修补。混凝土结构中的钢筋, 其锈蚀的维修方法与步骤如下:凿除松脱、剥落等已损混凝土;对钢筋体除锈处理, 清除干净后即行防锈处理;涂以环氧树脂胶液等粘接剂;立模、配料浇筑或喷浆涂抹修补材料;对新喷涂或浇筑混凝土面进行表面处理。
2 桥梁结构物裂缝的修补
桥梁结构由于种种原因, 将会产生裂缝, 降低了结构的美观和整体性, 需要根据具体情况, 参考养护规范中桥梁构建裂缝限值和以下几个方面, 确定是否需要进行修补:发展的裂缝, 缝度在六个月期间增大0.1mm以上时;裂缝宽度虽未增大, 但裂缝数量增多时;裂缝宽度在0.3mm以上时;缝度虽为0.2mm左右, 但对结构产生危险时。常用的修补方法有表面封闭修补法压力灌浆修补法、表面粘贴玻璃布或碳纤维复合材料或钢板、凿槽嵌补、表面喷浆、打箍加固、封闭等修补方法。
3 桥梁上部的结构的加固
钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土桥上部结构的加固。当结构受损或超载而承载能力不足时, 需予以加固, 从投资少, 工效快, 不中断交通, 技术可行, 有较好的耐久性等要求考虑, 用下列所述加固方法进行加固。当具体承载力降代不大时, 在梁顶面 (桥面) 上加铺一层钢筋混凝土面层, 使其与原有主梁形成整体, 达到加厚主梁高度和增大梁的抗压截面的目的, 以提高梁的承载能力。增设纵梁法:在墩台地基安全性能好, 并有足够承载能力的情况下, 可增设新纵梁使之与旧主梁共同受力, 达到提高桥梁承载能力的目的。增设桥墩或改桥为涵的改变结构体系法:通过改变桥梁结构体系, 如在简支梁下增设立柱或桥墩, 缩短桥跨, 或把相邻两跨简支梁加以连接, 变成连续梁。对小桥还可采用桥改涵的形式, 提高承载能力。或将旧梁部分全部卸除, 更换成荷载等级较高的新梁。此法加固效果显著, 施工也较简便, 但造价较高, 影响交通的时间较长。
桥面铺装层的维修与加固。对危害桥梁正常运行的部分进行经常性的养护维修, 应保持桥面清洁, 伸缩缝完好并能伸缩自由, 疏通泄水孔等。桥面板出现表面碎裂、脱落或洞穴现象后, 应采取局部修复的办法维修。修复时, 先将破损部分凿除, 再浇筑新鲜混凝土, 并注意加强养护。如结构负载能力尚且允许, 也可采用加铺一层沥青混凝土修补。
4 墩台基础的维修与加固
墩台基础的维修:水深H<3mm, 可用围堰或套箱法, 以砌石或混凝土填补冲空部分或色褒损坏部分。水深H>3时, 可通过潜水作业将袋装混凝土分层填塞冲空部分过包褒损坏部分。当基础置于风化岩石上, 基底外缘已被冲空时, 应及时清除严重风化部分, 填以混凝土并将周围风化地基用水泥砂浆封闭。墩台基础的加固:当基础承载能力不足或埋置太浅, 而又为刚性实体基础时, 可加砌砌体或增补混凝土, 以扩大原有基底面积的措施予以加固。地基加固:当基底土基松软或深层土质不良而影响基础正常受力时, 可用人工地基加固法加固地基, 常用方法有砂桩法和注浆法等。当软弱地基较厚时, 将钢管或木桩打入基础周围土层后, 然后将桩拨出, 灌入干燥粗砂并捣实而形成桩, 使地基土的密实度得以提高。当易塌孔灌砂困难时, 可采用砂袋套管与冲振法加固地基。注浆法是在墩台中心直向或斜向钻孔或打入管桩, 通过孔眼及管孔压喷注浆于土层之中, 通过浆液凝固把松散土固结或把岩石裂缝填塞的一种地基加固方法。墩台主体加固。当墩台有贯通性裂缝时, 可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。一般在墩台身上中下分设三道围带, 当墩台身有严重裂缝及大面积表面损坏风化和剥落时, 可采用围绕整个墩台身设置钢筋混凝土护套的方法进行加固。为加强围带与墩台身的连接, 在墩台身内应埋置直径10~20cm的钢销, 埋深约20倍的钢销直径即可。桥台滑移倾斜的加固处理:对于埋置式桥台, 当桥台受台背土压力而往桥孔方向产生倾斜或滑移时, 可在桥台前 (桥孔内) 修筑撑壁进行加固;对于小跨径桥梁, 为防止桥台滑移, 可在墩台间加设水平支撑进行加固。
桥面伸缩装置的维修。当软性填料松散脱落时, 应清除原缝隙存留物后重新注入新的填缝料;当铺装层破坏时, 应凿除后重新铺筑;伸缩缝损坏时, 应以更换。松动不平整时, 应重新调平并紧固之;脱出时, 应重新嵌固并调平;老化失效时, 应予以更换;焊接破裂时。应清除垢秽后重新焊牢;钢板出现裂缝或断裂时, 应采取焊接修补。
桥头引道的维修。桥头衔接处路面下沉, 应做填补修理, 使之连接平顺, 不致产生跳车;挡墙护栏损坏时, 应及时修补或更换;护坡冲空或有其它损坏, 应采取修补措施;引道上的涵管, 水渠, 有损坏时, 应及时维修。
悬索, 拉索维修与更换。受损危及承载力时, 应及时更换;索的垂度过大时, 应作紧索处理;锈蚀时, 应除锈涂油;连接件松动时应作紧固处理;鞍座, 索夹移位偏大, 应适时予以调整;减震器失效者应及时更换;避雷航标等设施失灵时, 应及时检修, 加固或更换。
超重车辆过桥的管理与加固。为了使运输特大特重型工业设备的车辆驶过桥梁, 不致引起桥梁损坏甚至发生重大事故, 必须加强超重车辆过桥时的管理工作, 认真采取加固补强措施, 配合超重车辆安全过桥。
为适应超重车辆过桥的要求, 应采取一定的加固措施, 常用的加固措施有:钢筋砼套箍或护套、桥台移动倾斜的处理等, 以保证超载车辆的通过。对于拱桥, 可以采用设置临时拱盔支架, 以分担拱桥荷载等, 保证超载车辆过桥。搭设临时钢木过梁, 对桥梁采取卸载措施。当加固时间较为紧迫时, 可以采用搭设临时钢木过梁对桥进行卸载。方法为在桥面上铺设钢梁或木梁, 大梁上铺设木桥面板等。具体方法如下:全桥跨越法:当超载车辆需要通过单跨小桥时, 为减轻超载车辆过桥时对桥梁的作用, 可在桥面上搭设能直接跨越全桥的钢梁或木梁, 并在加固梁两端设置连接跳板作接坡, 以便车辆上下。此外, 当桥梁原结构较差, 基础承载能力不足时, 也可采用在桥两端另筑新基础, 然后再架梁跨一次跨越过去;部分跨越法:当桥梁跨径较长或多跨时, 又不可能找到可跨越全桥的加固梁时, 可采用分段部分跨越的方法, 在每段加固梁端部下面垫放支垫 (木块) , 用垫块传递受力, 同时垫块应尽量布置在支点附近, 以减少原桥上部主架所产生的弯距。
改建旧桥或另建新桥:当桥梁结构性能较差, 承载力较低, 通过加固很难适应超载车辆过桥要求时, 采取改建旧桥, 重建承载力高的新桥。
对于一些干线上的桥梁或超载车经常通过的桥梁, 积极采取措施, 不断进行技术改造, 以提高路线上桥的承载能力。
摘要：为了保证桥梁结构经常处于完好的技术状态, 延长其使用年限, 满足承载能力和通行能力要求, 除搞好正常养护工作外, 必要时须视情况进行维修或加固, 简述一些常见的桥梁加固方法。
浅谈桥梁加固的几种常用方法及原则 篇5
浅谈桥梁加固的几种常用方法及原则
桥梁的.加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题,而且我国新建桥梁技术发展较快,但桥梁养护维修加固技术的发展相对滞后.文章对影响桥梁稳固的原因进行了分析,介绍了一些桥梁加固的常用方法,最后说明了在桥梁加固方案的选择上要注意的各种因素.
作 者：王金城 作者单位：清远市佛冈县交通局,广东,清远,511600 刊 名：中国高新技术企业 英文刊名：CHINA HIGH TECHNOLOGY ENTERPRISES 年，卷(期)： “”(13) 分类号：U445 关键词：桥梁加固 桥梁病害 桥梁荷裁浅谈桥梁结构的震害类型与加固方法 篇6
关键词：桥梁结构；桥梁震害；抗震研究；抗震加固
一.桥梁结构的震害与特征
桥梁作为连接城市要道的交通枢纽，其重要性不言而喻。根据国内外对桥梁的震害调查，常见的震害类型主要有：桥墩的震害、支座的震害、桥台的震害、主梁的震害。
（一）桥墩的震害：其常见形式为桥墩倾斜、剪断、整体下沉、受压区混凝土开裂以及局部压溃、钢筋裸露变形等。桥墩的开裂位置主要发生在桥墩与基础连接处、桥墩与支座连接处、桥墩截面变化处。
（二） 支座的震害：设计支座时没有完全考虑抗震的构造要求，或由于支座材料和形式上的缺陷，导致支座在顺桥向与横桥向发生大的位移和变形，致使固定支座锚固螺栓拔出、剪断，活动支座脱落，进而引发承载力的传递形式发生变化，对桥梁的其他部位产生不利的影响。
（三）桥台的震害：一般表现为桥台路堤同时延纵桥向坍塌或滑移。桩柱式桥台会发生桩柱倾斜、开裂、压塌和折断。重力式桥台则表现为胸墙开裂，裸露钢筋屈曲，由于自重过大还会发生整体移动、下沉和转动。桥台的位移与倾斜会导致全桥受力体系的改变，使主梁破坏，甚至倒塌。
（四）主梁的震害：一般形式为主梁坠落。主梁坠落主要还是由于桥梁其他结构发生破坏引起的。如：桥梁墩台沉降、倒塌，支座破坏，梁体碰撞。地震一般不会引起主梁结构本身破坏。
二.桥梁设计中应注意的问题
（一）桥位的选择
桥位的选择是桥梁设计中最为重要的一部分。进行桥梁结构抗震设计时首先要选择好桥位。桥位的选址应避开粘土层等受力不好的土层区域，选择基岩、坚实的碎石类地基和硬粘土地基。当发生一些特殊情况，导致桥梁必须修建在这些受力不好的区域中时，应适当增加桥梁的长度，将桥台设置在土体受力性能、稳定性能好的区域。同时，加强桥墩的构造要求。
（二）桥型的选择
桥型的选择首先应结合实际具体的情况，充分考虑地形、地貌、地质条件及震害经验来选择桥型。其次，在条件允许的范围内优先选择抗震性能好、便于修复加固的结构体系。
（三）桥孔的布置
桥孔的布置应尽可能的避免大跨与高墩的组合形式，优先考虑等跨径布置。尽量选择体型简单、自重轻、质量和刚度均匀分布，且施工方便的布置方案。因为特殊情况需要在地震后可能形成泥石流沟谷上修建桥梁时，孔跨间距和桥下净高应根据实际区域内地质条件适当增大。
三.桥梁抗震加固方法
在分析由于地震导致的不同程度的破坏的基础上，对桥梁进行加固应该考虑其延展力和承载力的设计，进而提高桥梁结构的抗震性能。
（一）结构连接件的维护
从以往的工程经验来看，致使桥梁失去使用能力多是由于桥梁上下两种结构之间难以承受地震所产生的相对位移所导致的。两种结构发生位移会使连接构件失稳进而引发破坏。桥梁上部结构下落所产生的冲击力将由下部结构直接承受，通常这个力是比较大的。对于这个问题，应该及时和定期的养护和监测支座、伸缩结构。一般的做法是增大支座与主梁接触的截面、安装限制支座发生位移的仪器、增加挡块使冲击力产生时具有缓冲空间。
（二）上部结构的加固
增大截面加固法：在梁板的受弯区域加设受弯钢筋可以大大提高桥梁结构的抗弯性能，这种方法简单有效。需要注意的是，如果受弯钢筋加设过多，梁板将变为超筋构件。为了预防发生这种情况的发生，可以采用加大下部截面的方法来做为限制超筋构件产生的手段。需要注意的是，新加入的结构与原有结构必须形成一个有机的整体，新老结构之间需要设置相应的连接且超过原有结构的承载能力的新增结构不能采用。
转换结构体系法：在原有的简支梁梁端增设受弯钢筋，使其相邻两跨与原简支梁形成多跨连续梁结构。由桥梁工程连续梁的受力特点可知，连续梁的跨中弯矩比简支梁的小，从而达到增大了桥梁承载能力的目的。
（三）下部结构的加固
支座的加固：发生地震时病害多发的部位往往是支座。从材料上来看，容易在地震作用发生破坏的一般是钢支座，其抗震能力较差，而橡胶支座具有较好的抗震能力。一般对于支座的加固手段是将钢支座替换成橡胶支座。对于那些有特殊质量和材料要求的桥梁结构，可以采用隔震支座进行抗震防护。当发生地震时，支座在产生较大水平位移的同时，能够吸收大量的地震能量，从而降低地震对上部结构的影响。
填充墙：针对于多柱桥梁来说，填充墙是一种施工经济、简单有效的方法。其主要目的是使原有结构的横向位移在一定范围内改变。其机理是：增大柱产生横向位移所需要的横向力，进而使全桥的横向位移得到控制，减小了桥梁结构产生塑性铰的可能性，提高了抗震性能。在实现对桥梁结构纵向位移的控制时，不能采用倾斜弧度小的排架填充墙结构，否则控制效果难以达到预期目标。
四、结束语
桥梁抗震是一个系统工程， 随着国家经济建设的快速发展， 大型运输车辆的不断增加，地震的频繁活动等，桥梁抗震方面的工作将面临更大的挑战，我们要高度重视桥梁的抗震研究，逐步改进和提高桥梁的抗震研究水平， 形成一个科学的桥梁抗震评价系统，减少因地震、船撞、车辆振动引起的桥梁损坏，确保桥梁的坚固与稳定。虽然目前我们对桥梁抗震方面的研究已经取得了一定成果和进展，但路漫漫其修远兮，吾将上下而求索，我们应纵观世界桥梁界，继续为我国桥梁事业的发展而努力。
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[4]周海涛. 公路工程抗震减灾技术回顾与展望[J]. 公路交通科技，2010，（9）：27：39-43.
城市桥梁加固技术方法研究 篇7
1 加固技术途径及设计原则[1]
桥梁加固一般是通过对构件的补强和结构性能的改善,来恢复或提高现有桥梁的承载能力,以延长其使用年限,适应现代交通运输的要求。其改造的主要技术途径有:加强薄弱构件、增加辅助构件、改变结构体系、减轻恒载、加固墩台及基础等。
旧桥加固设计仍然以现行的桥梁理论为基础,按照相关规范为标准进行设计。主要遵循以下基本原则进行:1)加固后的桥梁。在使用荷载的作用下,原有的结构和新增结构各部分的强度、刚度和裂缝,均应符合现行设计规范要求。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。3)经检测和计算,原结构的工作应力接近或超过允许值,需要减小原桥的恒载应力,应采取一定的卸载措施。4)采用增大截面法进行旧桥改造时,由于新旧结构的材料性质或混凝土之间的收缩率的不同,结合面处将出现较大的拉应力,出现裂缝而影响结构的整体性。
2 加固采用的主要技术
1)桥面补强层加固法。
当采用桥面补强层加固时,须将原桥面铺装全部凿除或凿毛,然后加铺一定厚度的补强层,以增大主梁有效高度及改善桥梁荷载横向分布能力,从而提高单梁承载能力或桥梁结构整体承载能力。该方法的缺点是在凿除桥面铺装时,一般只能是手工操作,因此,用工量较大,工期较长,并有可能对原结构(如主梁等)造成一定的损伤。
2)加大截面加固法。
加大截面法,也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。这种加固方法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重,能够提供更高的承载力。通常情况下,以加厚桥面板或加大主梁的梁肋宽度为主。
3)增大截面与配筋加固法。
增大截面与配筋加固法,是通过增大构件截面面积或配筋率以提高钢筋混凝土梁的强度、刚度、稳定性的加固方法。该方法一般采用在梁底面或侧面加大尺寸,增配主筋,以提高主梁截面的有效高度,从而达到提高桥梁承载能力的目的。在施工质量可靠的情况下,该技术的加固效果是比较理想的,并且几乎不需要后期养护。然而,由于增大截面法在施工过程中全部的作业需在梁底进行,施工难度较大,且施工质量难以控制。
4)外部粘钢加固法。
外部粘钢加固法是一种采用化学粘结剂将钢板直接粘贴在混凝土构件表面,使之与构件形成受力整体,以提高承载力、增大延性、刚度和满足正常使用要求的加固方法。
5)粘贴FRP加固法。
粘贴FRP加固法是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料,用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件表面,使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。目前,结构工程中常用的FRP材料有玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP)三种,其中以碳纤维增强复合材料(CFRP)应用更多。
6)预应力加固法。
预应力加固法是采用外加预应力的钢拉杆对结构进行加固的方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁,可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加固,其中预应力拉杆加固主要用于受弯构件,以梁身为锚固体通过预应力张拉对梁的受拉区域施加外力,以抵消结构本身的自重,减少车辆荷载作用下的应力,能够减少梁体出现过多的裂缝,以及减小裂缝宽度,预应力撑杆加固主要用于桥梁下部结构的轴心受压墩柱,但在实践中桥梁墩柱加固也很少采用这种方法。
7)体外预应力加固法。
体外张拉预应力束加固法,是加固效果最明显而施工工艺最为复杂的加固方法。该方法的优点是,可在不增加桥梁自重的前提下,有效增加加固后主梁的抗弯刚度并大幅度提高主梁的承载能力,从而降低了墩台基础的加固量。同时,在合理安排施工流程的情况下,该方法可最大限度地减少对桥上交通的影响,甚至可以在有限开放交通的情况下,组织施工。但是该方法最大的缺点是加固后体外预应力束容易腐蚀。
8)改变结构受力体系加固法。
改变结构受力体系,是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的,是一种变被动为主动的加固方法。该方法须对原结构的受力状况进行仔细的现场调查与分析,并对转换后的桥梁结构进行可靠的受力分析,最终确定桥梁结构承载能力的提高幅度是否满足规定交通荷载等级的需要。该加固方法的技术关键是如何有效降低桥梁各控制截面的计算内力。该技术的难点在于相邻梁端负弯矩区的处理问题。
9)增设主梁加固法。
这种方法投资较大,且存在一个新旧桥梁的衔接问题,在车辆荷载作用下,桥面铺装层往往出现沿衔接面方向的通缝,一般很难根治,须对桥面铺装进行反复的修补,不但增加了后期养护的费用,也影响了行车的平稳性。
10)锚喷混凝土加固法。
锚喷混凝土加固,是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。在确保新旧混凝土粘结质量可靠的前提下,锚喷混凝土加固可明显增大主梁刚度,有效提高结构的耐久性,而后期几乎不需要养护费用。
11)增加横向联系加固法。
增加横向联系,也是近几年采用较多的加固方法。该方法是通过增设桥梁横向联系,以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。该技术的缺点是会对原结构造成一定程度的损伤,对于配筋较为复杂的区域或构件,不宜采用该方法加固设计,以免增加加固后的安全隐患。
3 加固改造应注意的问题
1)加固改造技术可靠,耐久性满足使用要求;2)加固费用省,经济效益高(与新建造一座桥梁相比);3)设备简单,施工方便;4)尽量不中断交通或少断交通;5)加固改造材料的性能好,养护工作量少;6)尽量减少对原桥梁结构的损伤。
4 结语
任何加固方案都有一定的适用范围,其适用范围主要由桥梁需要加固的原因和结构的特点、结构所处的环境、当地具体条件,尤其是由加固后桥梁的功能要求所决定的。因此在实际操作中,应针对不同的桥型,不同的病害和在不同的环境下,选择合适、合理的加固方法。
摘要：通过对桥梁加固技术途径及设计原则进行分析,总结了一系列桥梁加固方案以及各自的适用范围、优缺点,并指出桥梁加固改造应注意的问题,旨在通过选择合理的加固方法进行加固设计,以确保桥梁使用安全。
关键词：桥梁,上部结构,加固技术,承载力
参考文献
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[3]张志清.桥梁橡胶伸缩缝设计方法的探讨[J].东北林业大学学报,1998(5):96-97.
桥梁的主要病害及加固方法 篇8
由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性, 致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害, 其具体原因如下:原设计荷载偏低, 交通发展后车辆荷载增大, 桥梁因承载能力不足而产生病害;结构设计中存在缺陷, 如采用桥型结构不当、设计假定不尽合理;桥梁施工质量差, 未按设计要求和施工规程实施;不重视桥梁后期养护工作, 没有及时消除己产生的病害;洪水等自然灾害使桥梁产生损坏;地质条件差, 如滑坡、软基等导致桥梁产生病害。
2 桥梁存在的常见病害
2.1 主拱圈裂缝病害
主拱圈中波纵向裂缝, 检查时常发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝, 肋、波连接处裂缝, 各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝, 拱肋裂缝, 各孔拱肋均有横向裂缝, 有不少是U形裂缝, 这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内, 横系梁裂缝。
2.2 钢筋锈蚀病害
钢筋发生锈蚀时, 锈蚀部分的体积可膨胀至原来体积的10倍以上, 从而对周围混凝土形成挤压, 造成混凝土开裂、剥蚀、使截面有效尺寸减小, 导致结构承载能力下降, 锈蚀剥蚀, 使截面有效尺寸减小, 导致结构承载能力下降。锈蚀的直接后果是钢筋断面面积减小, 对于以钢筋作为抗弯能力。钢筋锈蚀还会降低混凝土对钢筋的握裹力, 锈蚀物外流, 在结构表面形成锈迹, 影响结构美观。
2.3 墩台基础病害
桥梁墩台基础在常年使用过程中, 除了承受上部构造荷载外, 还将承受土压力, 风力, 流水压力, 冰压力和浮力等等各种力的作用。另外, 自然界各种因素的影响作用, 以及由于过桥车辆的日益重型化, 墩台基础经常受到过重荷载的作用, 因此, 桥墩台将会出现不同程度的损坏。
2.4 主梁裂缝及主梁变形病害
主梁裂缝多发生在锚跨中部 (正弯矩区) 梁的下缘及悬臂梁根部 (负弯矩区) 上缘, 后者大都贯穿整个车行道翼板。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂, 属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面, 雨水易从裂缝渗入梁内, 引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
3 公路桥梁加固的方法
3.1 桥面铺装加固
如果是局部破损, 将破损处表面凿毛清理干净后涂刷同标号的水泥砂浆或其它粘结材料, 然后铺筑一层水泥混凝土铺装层。如果桥面板的碎损特别严重, 必须将原有的行车道铺装全部拆除清理干净后重新浇注混凝土桥面板。如有需要, 锚入适量短钢筋, 配置1~2层钢筋网。或者在旧有桥面板上重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层。此方法既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板, 又能加高原有梁板的有效高度, 增加梁板的抗弯能力, 改善铰结梁板的荷载横向分布, 从而提高桥梁的承载能力。
3.2 伸缩缝的维修加固
伸缩缝应注意日常保养, 若有损坏或功能失效, 应依据缺陷程度确定是进行部分修补、部分更换还是全部更换。若铺装层破坏后, 应凿除重新铺筑, 凿除破损部位应划线切割 (或凿) , 清除旧料后再浇筑新面层。若材料老化、断裂、变形、不能正常运行时应及时拆除并更换新型伸缩缝。
3.3 粘贴碳纤维增强塑料加固法
采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面, 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。
3.4 桥下部结构加固法
桥台特别是高度较大的桥台, 受行车荷载和土压力作用, 常见病害有桥台开裂、突起, 翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小、水流不大的石拱桥, 可采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。
3.5 使用渐变混凝土桩减少路堤沉降
使用渐变混凝土桩是根治桥头跳车的有效方法, 渐变的含义是指逐渐改变桥头引道下沉的方法, 将高差突变断面的无穷大纵坡变为有限大纵坡, 使行车变得舒适。混凝土桩是将路基水平面内承受荷载转为竖截面内承受荷载的手段, 即原来由路基承受荷载转换为混凝土桩承受荷载的手段。
3.6 采用加筋土桥台
土工格栅之所以能用于桥头跳车处理, 是利用了格栅变形的连续性及其高强、高弹、大变形特性, 将交通荷载及上部土体的自重荷载部分地传递到桥台, 并将荷载扩散到一个较大的范围, 从而降低对其下部土体的压力, 减小台背填土的总沉降量, 并将台背与填土交界部位的阶梯状沉降变为连续渐变沉降。
3.7 采用桥头搭板减少桥头跳车
设置搭板可以使在柔性路堤产生较大沉降逐渐过渡到刚性桥台上, 使车辆通过时的跳跃现象大为减少, 桥台搭板长度设计应根据路基的容许工后沉降值计算, 常取3-15米, 一般为6-8米, 当桥头引道为刚性路面时, 搭板的纵坡可采用与路面设计纵坡平行方式 (称平置式搭板) ;而当引道为柔性路面时, 则搭板的远台端常置于路面面层与基层之间 (称斜置搭板) ;为避免二次跳车, 还可设置变厚式埋板, 即在搭板的尾端加设一段浅埋的变厚度板, 长约3-5米, 使路面刚度向路堤方向渐变。
3.8 保证桥头的自然沉降期
从施工开始要求所有桥涵台后路基范围内不容许做堆料场、材料加工场地等, 桥台立柱浇筑达到强度或涵洞盖板安装完毕就开始台背填土, 尽量增加桥头填土的自然沉降期。合理确定工期, 根据路基土的力学性质和有关资料显示, 路基第一年要完成全部沉降的70%-80%, 三年内完成90%, 所以从施工工期上在路面基层施工前应保证有1年的自然沉降期。
4 公路桥梁加固的重要性
4.1 在公路桥梁使用期间内, 任何桥梁都会成为旧桥
早期修建的桥梁, 由于当时人们对铺装功能、病害认识有限, 往往存在配筋偏小, 钢筋直径过细, 铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。由于桥梁是建在大地上的特殊产品, 不仅受自然环境的影响 (如大气腐蚀、温度、湿度变化等) , 而且还受到使用环境的影响, 难以避免产生损坏现象。
4.2 从经济上分析, 桥梁加固可以节省大量投资, 收到良好的社会经济效益
4.3 同时桥梁的改造和加固, 不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平, 而且在更大程度上能够消除交通安全隐患从发展中分析, 旧的公路桥梁加固有利于促进桥梁建设的可持续发展。既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力, 使经济、社会、资源和环境保护协调发展。
摘要：随着各种重型车辆、工程用重型运输车的不断出现, 公路桥梁负荷日趋加重, 加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制, 不少混凝土桥梁由于耐久性不足最终导致结构失效, 有相当数量的混凝土桥梁损坏严重, 或处于超期运营状态。若不重视桥梁病害的诊治, 不采取有效的修复加固措施, 任其发展, 必将对桥梁安全性构成威胁。
关键词：桥梁,病害,加固
参考文献
[1]张庆芳, 张志国主编.公路桥梁混凝土结构设计原理[M].天津大学出版社, 2010 (7) .
桥梁病害产生的原因及加固方法 篇9
桥梁结构应具有足够的强度, 以承受作用于其上的重力和附加力;结构各部必须具有足够的刚度, 以使其在荷载作用下不产生过大的挠曲和变形;结构各部尺寸必须具有适当大小, 以使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲, 丧失稳定性。同时结构也要具有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料强度的离散性、制造与施工质量的分散性、计算假定的近似性, 致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害, 其具体原因如下:
1.1 桥梁设计中存在的问题
设计采用的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态又包括两层意义, 一是指结构达到极限承载能力, 结构整体或部分丧失稳定性, 二是指在重复荷载作用下构件由于材料的疲劳而导致破坏的疲劳极限。现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》指出, 对于钢筋混凝土桥梁, 因其结构重量占总荷重比例很大, 活载引起的疲劳影响较小, 因此不考虑重复荷载对结构产生的疲劳影响。这种理论对于桥墩台、主梁等不失为一种有效的方法, 但对于桥梁的一些特殊构件的设计若忽略疲劳状态的设计则极为不妥, 甚至于非常致命。在对我市20世纪80年代前修建的钢筋混凝土T梁桥的检测中, 我们发现绝大多数桥梁主体结构受力状态良好, 但行车道板损坏严重, 分析原因我们认为是行车道板的设计存在问题。对于桥面板来说, 只要作用于桥梁的车辆荷载的一个轮作用在桥面板的最不利位置, 桥面板就达到了最不利荷载, 也就是说在正常使用荷载作用下桥面板达到设计荷载的情况是非常多的, 而且这样的荷载作用不断地在重复进行着, 这在一定程度上加大了桥面板的疲劳损坏, 因此对于桥面板在设计时应进行疲劳强度计算。
1.2 桥梁施工中存在的问题
施工是实践设计的过程, 是设计思想在实际中的检验, 同时施工的质量也将影响桥梁的整体性能, 有时尽管设计正确, 但由于施工方法不当, 施工质量控制不严, 常常导致桥梁的承载能力和耐久性能降低, 不能达到设计的预期目的。
目前施工中存在的问题有:1.2.1保护层厚度不足。混凝土保护层为钢筋提供了良好的保护, 其厚度和分布的均匀性是影响钢筋耐久性的重要因素, 在检测过程中我们发现, 混凝土保护层薄厚不均, 有的位置甚至出现露筋。1.2.2混凝土不够密实。在以往的施工控制中只注重混凝土的配合比设计, 而忽视了对混凝土的另一个重要指标———密实性的控制, 试验检测也没有对混凝土的密实性进行检测, 实际上混凝土强度达到设计要求但往往并不密实。在工程检测中我们发现大部分桥梁使用20~30年后, 混凝土的碳化深度普遍超过2.5cm, 有的甚至达到6cm, 致使钢筋失去保护, 部分钢筋出现锈蚀。1.2.3钢筋混凝土T梁的湿接头。为了增加T梁的横向联系, 一是考虑合理设置横隔梁, 根据桥梁跨径一般设置3~5道横隔梁, 二是预制T梁时预留出横向联系钢筋及预留40~80cm混凝土湿接头。实际施工中在T梁吊装后, 在现场将钢筋连接好, 就地浇筑混凝土形成湿接头, 目的是为了保证T梁间的连接, 使T梁的横向联系与设计模式一致。但施工过程中湿接头的施工质量难以保证, 湿接头混凝土的强度及密实度成为整个桥梁的薄弱环节, 造成T梁间横向联系不强, 使得桥梁在未达到使用年限就已丧失功能。
1.3 养护问题
由于对桥梁养护维修认识不足, 加上近几年道路建设规模大, 资金紧张, 养护工作的现状基本是“养路不养桥”。目前桥梁养护管理工作基本上停留在建立技术档案, 清扫桥面, 疏通泄水管, 修复损坏的栏杆和桥面铺装, 检查也主要是人力目测, 我们每年用于桥梁养护检测上的费用远远低于用于道路上的养护及检测费用。
对于道路来说从峻工验收开始就应进行全面地、定期地检测, 内容包括“弯沉、平整度、密实度、摩擦系数、渗水系数和厚度”等项目, 这些检测确保了道路工程的质量。另外, 竣工后每1~3年对道路做进一步的检测, 及时发现问题及时解决, 一直检测到道路翻修, 道路检测数据为道路的大中修设计提供了可靠的技术数据。
2 桥梁加固增强技术方法
桥梁的增强改造可以分为裂缝修补和对桥梁结构的加固增强, 下面介绍其特点及其适用的场合。
2.1 裂缝修补技术
裂缝修补的目的在于恢复结构物的防水性和耐久性, 主要技术有:2.1.1表面处理:使用砂轮、钢丝刷或类似工具除去混凝土表面裂缝两边宽约5厘米范围内的污物、灰尘等。油污要用稀料擦除。在微裂缝的表面涂抹填料及防水材料, 以提高其防水性和耐久性。对于宽度发生变化的裂缝, 要设法使用有伸缩性的材料。2.1.2注浆法:在裂缝中注入树脂或水泥类材料, 以提高其防水性及耐久性。主要注浆材料是环氧树脂, 多采用低压低速注入法。环氧树脂注入法与钢钉并用, 可以增强裂缝部位的整体性, 是一种防止裂缝继续发展的好办法。2.1.3充填法:这是一种适合于修补较宽裂缝的方法, 具体做法是沿裂缝凿一条深槽, 然后在槽内嵌补各种粘结材料, 如水泥砂浆、环氧砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧树脂硅、沥青及各种化学补强剂等。2.1.4表面喷涂法:喷浆修补是一种在经凿毛处理的裂缝表面, 喷射一层密实而且粘度高的水泥砂浆保护层, 来封闭裂缝的修补方法。喷浆前, 需要把结构表面的剥离部分除去, 再用水冲洗清洁, 并在开始喷浆之前把基层湿润, 然后再开始喷浆。2.1.5粘结钢板封闭法:当钢筋构件产生主拉应力裂缝时, 可对裂缝先进行处理之后, 再在裂缝处粘结钢板, 并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘结方向应和裂缝方向垂直。
2.2 桥梁加固增强技术
本文以最常见的桥梁结构形式的上部结构及其常见的加固方法进行说明。梁式桥上部结构加固增强技术主要有加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法。加大截面加固法采用增大构件的截面面积, 根据荷载大小和净空条件不同, 可分为以加大截面面积为主和加配钢筋为主两种加固方案。外部粘贴加固法系用型钢、玻璃钢等材料通过环氧树脂等粘合剂粘贴在结构外部, 以提高结构承载能力的一种方法。适用于构件尺寸受限制但又必须大幅度提高结构承载能力的场合, 必须保证粘和剂的质量。外部预应力加固法指运用预应力原理, 在增设的构件或原有构件上施加一定初始应力的一种加固方法。采用对受拉区施加预加压力, 可以抵消部分自重应力, 起到卸载、减小跨中挠度、减小裂缝宽度或闭合裂缝的作用。改变结构体系加固法通过增设支撑或桥墩, 把简支变为连续、在梁下增设如钢架等加劲梁或叠合梁, 以减小梁内控制截面峰值弯矩, 提高承载能力的一种加固方法。增设纵梁加固法在桥梁墩、台基础稳定, 并具有足够承载能力的情况下, 可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁, 这些新梁与旧梁连接在一起共同受力。由于应运中的车辆荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布, 使原梁中所受荷载得以减少, 加固后的桥梁承载能力和刚度得以提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时, 兼有拓宽的作用。此法适用于梁体结构基础完好, 而承载能力不能满足要求的场合。
摘要：道桥结构随着使用时间的延续, 受结构使用条件变化及环境侵蚀等因素的影响, 加之设计和施工的不当, 都会使结构受到不同程度的损伤, 造成桥梁病害, 使结构性能退化, 使用功能逐步降低乃至完全丧失。分析了桥梁病害形成的原因及维修、加固方法。
公路中小跨径桥梁典型加固方法评估 篇10
我国公路中小跨径桥梁的结构形式多样, 从材料使用角度有钢桥、组合桥和混凝土桥梁。考虑到目前服役的中小桥梁主要为混凝土结构形式, 这里重点研究混凝土形式的中小跨径桥梁。从结构形式主要有多肋式板梁、T梁和箱梁及整体式箱梁结构, 关注桥梁的上部结构, 通过调研分析可知这些桥梁主要存在如下病害情况。
1.1 多肋式板梁
多肋式板梁包含小铰缝和大铰缝空心板梁, 是我国公路中小桥梁采用最为广泛的结构形式。这些桥梁在服役过程中出现了跨中附近底板纵横向裂缝、支座处腹板斜裂缝、铺装破损及坑槽、钢筋锈蚀和铰缝渗水等病害。病害产生的原因一方面是, 工作性能的设计对于铰缝估算不足、传统设计的铰缝不仅传递竖向剪力, 还能传递横向弯矩作用;另一方面铰缝施工质量由于施工空间和施工水平等原因无法得到保证, 导致重车荷载作用下铰缝损伤乃至破坏, 从而形成单板受力, 严重情况还会导致板梁破坏, 如2011年7月杭州钱江三桥引桥倒塌事故[1]。
1.2 多肋式T梁
T型梁是简支体系桥梁截面利用效率最高的结构形式, T梁之间通过若干横隔板连成整体。T型梁主要病害形式有跨中附近腹板竖向裂缝和U形裂缝, 支座附近至1/4跨径的斜裂缝, 横隔板开裂、破损, 湿接缝开裂渗水, 桥面铺装破损开裂等。T梁病害产生的原因不仅有施工质量的问题, 还有预应力张拉、灌浆等不足, T梁破坏模式既有跨中或支点直接开裂, 也有横隔板失效导致的单板受力现象。
1.3 多肋式小箱梁
多肋小箱梁采用横隔板形成整体, 其病害形式亦有跨中附近腹板竖向裂缝和底板的横向裂缝, 支座附近至1/4跨径的斜裂缝, 横隔板开裂、渗水, 桥面铺装破损开裂等。多肋箱梁病害的主要原因在于预应力的施工和横隔板的施工质量, 这种结构形式应用较晚, 目前病害问题并不突出。
1.4 整体式箱梁
整体式箱梁就是采用箱型断面的桥梁结构, 箱型断面是双向受力中截面利用效率最好的形式, 且闭合的箱型抗扭性能好, 因而广泛应用于中等跨径梁桥中。这种结构形式存在典型病害包括跨中处底板的横向裂缝及腹板竖向裂缝, 在四分点附近的45°斜裂缝和支座底板的斜裂缝。箱梁病害产生的缘由不仅和施工质量、预应力张拉有关, 底板保护层厚度不足和没有横向预应力也是产生病害的主要因素。
不同桥梁结构形式, 产生的病害问题大体一致, 主要内因是施工和设计估计不足, 导致结构没有充足的耐久性和使用性;外因是由于环境的腐蚀、碳化作用造成结构自身强度退化和抗力不足, 而超载车辆、船撞、地震、风等极端荷载的作用, 诱发结构的损伤乃至倒塌。当结构产生病害时, 需要采取有效措施进行修补以防裂缝的增大、扩散和损伤的发展, 因而建立上述不同形式桥梁的病害方法十分必要。
2 桥梁典型加固方法
加固就是将结构的病害进行修复、修补或者采用其他措施抑制病害发展来达到对桥梁构件的补强和改善结构性能, 达到恢复和提高桥梁承载力、延长使用寿命适应现代交通的目的。目前中小跨径桥梁采用的主要加固方法包括增大截面法、粘贴钢板法、粘贴碳纤维、体外预应力加固等常用方法[2]。
2.1 增大截面法
增大截面法就是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土, 达到增大构件受力截面减小应力水平的目的, 是钢筋混凝土桥加固的常用改造技术。根据具体情况, 又可以分为加厚桥面板、植筋法加固和增大梁腋法。加厚桥面板是将原有桥面板凿除并浇筑补强钢筋混凝土层, 由于加厚桥面板会显著增加结构的恒载, 因而主要应用于跨径较小的T形梁和板梁。植筋法是在梁体主筋应力超限情况下, 焊接主筋以降低其应力水平的方法, 使用该方法时需要特别关注焊接中焊缝的剪力验算。增大梁腋法是将梁下翼缘扩大, 以方便在受力区增设主筋及降低受拉区应力水平的方法, 该方法的关键是保证新老混凝土截面的链接性能, 因而需要放样→钻孔→清吹→注胶→植筋→养护系列工艺支持。
2.2 粘贴钢板法
粘贴钢板加固法是将强度高的钢板粘贴于被加固的钢筋混凝土梁受力部位, 不仅能保证混凝土和钢板作为一个新的整体共同受力, 而且能最充分地发挥粘贴钢板强度, 封闭粘贴部位加固构件的裂缝, 从而约束混凝土变形, 有效地提高加固构件的刚度与抗裂性的方法。
粘贴钢板可以任意地依设计需要而粘贴, 有效地发挥粘钢构件的抗弯、抗剪、抗压性能, 其受力均匀, 不会在混凝土中产生应力集中现象。而且粘贴钢板施工周期短, 由清理、修补加固构件表面, 将钢板粘贴于构件上, 到加压固化, 大约1~2天时间。其典型施工过程是:用优质高分子树脂灌注裂缝→清洗并平整粘贴部位表面→植入固定钢板螺栓→打磨粘合面的钢板化兰表层→安装并固定加强钢板 (调好压胶间隙) →用胶泥封边→压入粘钢胶→凝固→钢板防锈处理→外表面钢板缝隙用修补胶填平→涂装。
2.3 粘贴碳纤维
碳纤维 (CFRP) 具有轻质高强、操作简单、易于粘贴、不锈蚀的优点, 可用于抗弯、抗剪、抗压 (偏心受压) 及抗震等多种形式的加固, 对于配筋率较低或钢筋锈蚀严重的旧桥, 加固效果尤为显著。粘贴碳纤维方法和粘贴钢板加固方法的施工工序基本相同, 主要施工流程是:施工准备→混凝土表面处理→找平处理→涂刷底胶→配制浸渍胶→粘贴碳纤维布→表面防护。需要注意的是, 碳纤维加固的计算中需要考虑结构的二次受力 (不能完全卸载) , 且需遵守材料商对于碳纤维和粘贴剂提供的环境使用要求。
2.4 体外预应力加固
体外预应力加固法是采用外加预应力钢拉杆对结构构件进行加固的方法, 特点是通过预应力手段改变原结构内分力布, 调整原结构应力水平, 结构的总体承载能力可显著提高。预应力加固法具有加固、改变结构内力的三重效果, 适用于采用一般方法无法加固或加固效果很不理想的较强应力状态下的大跨桥梁加固。体外预应力加固的计算模式与抗弯构件的计算方法相同, 其典型施工流程是:搭建进入梁体内部的脚手架→进行梁体开孔 (两端和桥面分开进行) →进入梁体, 调查内部情况, 施工放样→测定新增齿板锚块和钢束位置→按照设计图纸核对原结构各部尺寸→新增齿板施工→应力钢束安装→安装传感器→预张拉 (消除弯沉、变形等) →正式张拉 (监控) →安装减震器、施工锚块→最终防护、检查→验收。
3 中小桥梁管养加固策略
对旧桥进行加固, 应该根据桥梁的病害状况采取针对性的加固措施。尽管加固方法多样, 但是各种方法都应遵循以下加固原则:1) 尽量减少对原结构的损伤;2) 技术可靠, 具有长期加固效应, 能满足结构耐久性要求;3) 施工设备简单, 操作方便;4) 材料用量少且费用低;5) 养护工作量少;6) 加固施工时尽量不中断交通。根据上述的加固原则, 四种加固方法应有针对性地进行应用, 提高加固效率、可靠性和经济性。
增大截面加固方法计算简便, 能显著改善原结构的强度和正常使用要求, 同时裂缝可以得到修补, 施工操作简单, 一般施工队伍即能操作。加固后对原有桥梁的外观少许改变。应用此法进行加固时混凝土养护的龄期较长;对环境影响大, 桥下净空有所减少。
粘贴钢板法需要结构胶粘贴, 而结构胶在温度高于60℃时强度开始下降, 试件长期泡在水中强度也有降低, 因而粘贴钢板加固方法不能用于化学腐蚀严重的桥梁中。粘贴钢板法施工简单、工期短、所需费用较为经济, 加固效果明显, 能够确保原结构的空间使用要求。
粘贴碳纤维加固并不能有效地增加承载力, 且碳纤维与钢筋的共同工作会一定程度使构件延性降低, 减小钢筋塑性, 不适合大体量的加固。此外, 碳纤维施工工序简单, 不需要大量的人力, 只需少量的设备, 可塑性强, 施工过程中适宜于复杂环境。由于碳纤维是紧贴在结构上, 结构外观几乎没有变化。
预应力加固能显著改善结构的受力状态, 是对结构性能进行大幅调整的最有效方式, 但是由于结构状态较难识别, 预应力加固存在一定风险, 需要实时监测。预应力加固方法施工工序较为繁琐, 但加固效果具有长期性, 主要应用于结构状态的大幅调整加固。
4 结语
本文探讨了中小跨径桥梁的主要结构形式, 各种结构形式的桥梁在运营期间出现的主要病害问题及其原因, 并分析了目前应用的典型桥梁加固方法, 对这些加固方法的施工工序、加固特点进行了归类, 最后从工程应用层面, 讲述了各种加固方法应用中需要关注的问题, 以及应用的主要桥梁形式和结构状态。希望通过本文的研究, 为中小跨径桥梁加固方式的选择和应用提供理论基础与实践指导。
参考文献
[1]刘美铭.桥梁事故分析[D].西南交通大学, 2013