桥梁加固的常用方法

桥梁加固的常用方法（精选八篇）

桥梁加固的常用方法 篇1

关键词：钢筋混凝土结构,桥梁加固方法,加固设计

1 桥梁加固设计方法

1.1 截面加大加固法。

对原构件截面进行增大面积或增配钢筋, 使其刚度与承载力得到一定程度的提高, 或改变其自振频率的一种直接加固设计方法。该方法具有较简单的施工工艺、较强的适应性等明显优点, 并经历较长时间的应用;不足之处主要在于需要较长的施工作业时间, 在混凝土养护过程中需要对荷载加以限制, 且加固后将增大其结构自重、减小其使用空间。

1.2 外包钢加固法。

该方法主要是指型钢包在混凝土梁柱四角或将粘结剂灌注其内部, 使其整体受力的加固方法。相对于截面加大加固法, 该方法能保持原构件截面不变, 施工不复杂, 只需较短施工工期, 受力稳定, 只是环境温度应低于60℃, 需消耗较多钢量, 也需要较高的维护费用。在具体应用中不能使其原构件截面增大足寸, 却不能使明显提高截面承载能力的混凝土结构加固。

1.3 结构受力体系改变加固法。

该方法通过技术措施对原结构受力体系进行改变, 使截面内力控制不断降低, 实现对桥梁结构整体承载力提高的加固方法。对结构受力体系改变, 可使计算弯矩明显降低, 结构构件承载力提高, 实现对原结构加强的效果, 基于此, 其使用空间在加固后受到的影响也较大。对拟采用该方法加固的桥梁, 应验算新旧结构中的不同受力阶段, 采取细致深人细致的方法论证方案, 并结合上述两种方法进行综合应用。

1.4 预应力加固法。

该方法主要采用外加预应力钢铰线、钢拉杆或型钢撑杆结合加固、卸荷及结构受力改变的一种加固方法。材料便捷, 施工过程中对应用没有影响, 但应遵循施工预应力步骤及设备要求, 环境温度应低于60℃, 若达不到需采取有效措施进行防护。预应力加固法优势比较明显, 主要表现在:一是施工方法不复杂、技术较为成熟;二是可在结构运行时采用X射线或其它无损检测技术进行检验;三是可替换拉杆或绞线。不足之处主要在于结构外部易燃, 易锈蚀, 外观易损坏, 预应力施加外部时系统通常采用外包或喷射混凝土对外界侵蚀与防火保护。其锈蚀采用纤维加筋塑料进行解决, 但目前还没有深入了解纤维加筋塑料的机械性能, 有待于日后不断深入研究。

1.5 粘钢加固法。

该方法主要是在混凝土构件表面采用高性能结构胶粘结钢板, 使二者构成整体, 实现原结构刚度与强度加固增强的效果, 使结构承载力明显提高, 抗震、抗剪及稳定性增强, 受力状态得到改善。施工只需要简便快捷的工艺, 对生产生活基本不产生任何影响。环境温度应低于60℃、低于70%相对湿度及没有任何化学腐蚀情况, 否则应采取必要措施进行防护, 强度低于C15的混凝土构件不适合应用。在承受动力荷载时, 因反复荷载作用, 将不断降低钢板与粘结胶接触面的粘结性能, 直至钢板与胶脱离加固构件部位, 产生剥离损坏情况。所以该方法通常不在承受较大动力荷载作用的结构中用于改善加固。

1.6 混凝土置换法。

该方法是一种对混凝土发生严重损坏情况为进行处理的有效方法, 先剔除损坏混凝土, 再新的混凝土或其它材料进行置换。通常常用水泥砂桨、普通混凝土等作为置换材料, 置换用材料至少应高于原有桥梁材料强度等级一级。

1.7 高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法。

硅酸盐水泥和高性能混凝土矿物掺合料中的主要成分就是高性能复合水泥砂浆, 并掺有少量有机纤维与混凝土外加剂, 与加砂拌的砂浆具有良好性能。其硬化养护达到设计强度后, 具有收缩低、强度高、抗裂性及密实性好等优点, 与原构件混凝土表面粘结强度较高。该方法采用钢筋网用于增强材料, 使结构承载力明显提高, 复合砂浆具有保护、找平及锚固作用。可在各种结构、构件部位的加固修补中广泛应用, 优点比较明显, 主要表现在:一是相对具有较好的延性;二是具有良好的防火、耐高温性能;三是与原混凝土材料具有良好的相容性;四是没有污染, 具有较好的抗老化及耐久性;五是基本不会对外观与结构形状产生较大影响;六是施工便捷, 造价不高。采用该方法加固的混凝土结构, 关键在于新老混凝土能否相结合进行工作, 尤其是构件中对剪力拉力较大的承受部位进行加固, 新老混凝土结合面相对较为薄弱, 其界面粘结强度通常比整浇混凝土强度低, 耐久性不佳。所以, 与基层混凝土间的粘结力较好, 是结构实现加固补强的重要条件, 加固施工中要采取科学合理的技术措施以确保施工效果。

2 钢筋混凝土加固方法比较

通过对上述七种比较常用的桥梁加固修复方法的具体探讨, 其利弊各不相同, 选择加固方法非常重要, 应结合鉴定的可靠性结果, 与待加固修复的桥梁结构特点相结合, 对加固效果、施工经济性等因素进行综合考虑, 这样才可确保加固效果。上述几种传统方法比较可靠, 易于操作, 受力清晰, 但存在诸如需较长施工时间, 原构件增加尺寸而减小使用空间等局限性。因传统加固方法难以实现目前对桥梁加固的具体要求, 近年来, 随着有关研究的不断深入, 出现诸如高性能水泥复合砂浆钢筋网加固法, 碳纤维加固法等新的加固方法并进行广泛应用。应用新方法能实现短、平、快的要求, 这些方法主要采用的新材料都具有高性能、高技术含量的优点, 所以也具有较高的工程造价。针对各种需加固的桥梁, 如何选择适宜的加固方法, 成为相关技术人员需面对重要难题。应对各种加固方法的使用空间、外观、造价、局限性等多方面综合对比, 尤其是全面比较不同加固方案的优势与不足, 选择相结合的几种方法以实现效益最优化的方案。

3 结论

综上所述, 无论在设计中采用何种加固方法, 都应整体分析结构加固设计, 基于对原结构残余承载力充分利用原则, 以实现桥梁加固的具体要求。在对加固方案进行选择的过程中应与各种加固方法特点相结合, 并配合应用多种技术, 以实现预期效果。

参考文献

[1]罗绍仟, 熊咏梅.浅析钢筋混凝土结构加固方法[J].林业建设, 2010, 17.

[2]李国雄.浅析混凝土结构加固技术现状与展望[J].国外建材科技, 2011, 10.

[3]孟晓文, 梁立新.钢筋砼矩形板梁桥单板受力分析及加固设计[J].科技信息, 2010, 8.

[4]王淑华, 于春雷.斜腿刚架拱桥加固结构分析[J].广东工业大学学报, 2012, 4.

浅谈桥梁加固的几种常用方法及原则 篇2

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  

桥梁加固的常用方法 篇3

从2008年JTG/T J22-2008公路桥梁加固设计规范和JTG/T J23-2008公路桥梁加固施工技术规范正式实施后, 粘贴钢板、粘贴碳纤维材料、体外预应力、增大截面等桥梁加固维护方法得到了广泛的应用。但不同的施工企业在具体的施工细节上存在很大差异, 有的并不一定能使应用的加固维护方法最终实现设计初衷。笔者在工程实践过程中, 通过实验观察分析和同现场技术人员、作业工人交流探讨, 总结出一些施工要点, 在项目实施以前列入施工工法, 并作为质量控制依据, 取得了良好的效果。

1 混凝土基面的处理

1) 裂缝的处治 (封闭或灌缝) 、粘贴钢板和粘贴碳纤维布要求混凝土基面是平整的, 用角磨机打磨直至打磨出混凝土骨料断面, 并用毛巾蘸丙酮清洗灰尘, 要求最后指触无粉尘。2) 粘贴碳纤维布对混凝土基面平整度要求较高, 不能有超过3 mm的凹点, 包括角磨机打磨所形成的痕迹。否则底胶在该处容易形成滴瘤, 不利于后续碳纤维布的刮抹施工。如果有凹点, 应先行用修补胶修补平整。3) 粘贴预应力锚固钢板的基面要求为坚实的毛糙面。先用切割机在需处理区域切割1 cm深, 1 cm2单元格的网格线, 然后用凿除设备将每个单元格逐个凿除。用铁刷和角磨机去掉松散层和混凝土细牙, 形成坚实的混凝土毛面。4) 粘贴预应力锚固钢板的混凝土基面处理区域要比锚固钢板设计尺寸大5 mm, 一方面考虑锚固钢板的加工尺寸误差, 另一方面是为了让切割机在处理区域边缘保证1 cm的切割深度。在粘贴钢板时, 可以用钢板四周挤出的胶剂将多出来的沟槽抹平。5) 粘贴预应力锚固钢板的混凝土基面平整度要求在5 mm以内, 因为锚固钢板的厚度较大, 不易变形, 粘贴钢板的胶层在5 mm以上的区域会产生流动, 从而引起粘贴空洞。6) 如果混凝土基面处有渗水现象, 要先行处理渗水, 待基面干燥后再进行粘钢操作。有效的一个处理渗水的方法是:打孔放水后, 往孔内注入渗透结晶型防水材料, 使其在内部形成防水层, 保证该粘钢区域的干燥。

2 胶料的配置

1) 胶料的配置要求严格按比例配置。称量工具必须在施工现场, 且必须使用电子秤, 以满足小批量配胶的要求。2) 要求施工人员在钢板上涂抹胶料后报验现场质量监督员检查胶料搅拌质量, 保证胶料不同组分混合均匀。3) 胶料的搅拌不能使用转速过快的电钻带动搅拌器搅拌, 否则容易在胶料中形成气泡影响胶层密实度。

3 锚栓施工

1) 粘贴钢板加固的钢板锚栓不建议简单采用膨胀螺栓。因为膨胀螺栓的机械原理使得锚栓在加压锚固后, 在梁体内形成空腔, 破坏了原梁体结构, 而且在粘贴钢板时, 如果膨胀螺栓遇上梁体本身钢筋无法植入, 将影响该膨胀螺栓位置的加压效果, 从而导致钢板粘贴空洞。建议采用化学锚栓进行粘贴钢板的施工, 先行植入化学锚栓, 再根据化学锚栓的位置在钢板上放样打孔, 再进行试安装, 最后在钢板上涂抹粘钢胶后, 进行加压粘结。钢板上打孔采用磁力钻等钢板打孔设备, 不得使用电焊枪熔穿的方式打孔。2) 在梁体钻锚栓孔时, 钻孔深度误差应控制在3 mm范围内, 在钻头上标记深度位置时应考虑除去钻头尖的长度。钻孔过深, 会使螺母锚固段不够;钻孔过浅, 会造成螺母已经拧到螺纹尽头, 而螺母还未压紧钢板的情况。3) 经试验, 锚栓孔的直径应比锚栓直径大4 mm为宜, 如锚栓为螺纹钢, 锚栓直径应考虑加入螺纹高度。钻孔直径过大, 植入锚栓后, 锚栓中心线位置在重力作用下下移;钻孔直径过小, 在注入植筋胶后, 会因气体无法排出而使锚栓无法插入。4) 在梁板体底面钻孔植锚栓, 在锚固胶剂初始固化过程中, 锚栓会在重力作用下下滑一段距离, 从而减少有效锚固长度和在梁体内形成空腔。需预先加工1 cm长的楔形钢块楔入锚栓孔和锚栓之间的空隙, 以固定锚栓在固化初期不随重力下滑。5) 在穿透梁体进行对拉螺栓的施工时, 要注意螺栓孔的垂直度问题, 尤其是在梁体变截面部位穿透打孔, 可加工电锤支架使得钻头中心线始终垂直于梁体纵向中心面。如果螺栓端部和要锚固钢板因某些原因存在一定角度, 要使用楔形垫圈调整, 以保证螺母能充分压紧钢板。6) 对拉螺栓的锚栓采用注胶法锚固, 即将对拉螺栓插入清理好的钻孔中, 两端使用封闭胶封堵, 并在一端埋入注胶管, 另一端埋入出气管, 从注胶管注胶直至出气管有胶液流出。注胶管应埋在螺栓下方, 而出气口埋在螺栓另一端上方。7) 锚栓孔在梁体的放样如遇梁体内构造钢筋和预应力主筋, 应向旁边进行调整, 但有两个问题需要注意:锚栓孔向钢板边缘方向移动时, 应保证钢板上对应的锚栓孔边缘离钢板边缘的距离在8 mm以上;另外如果锚固钢板上焊接有其他构件时, 应避免调整后的锚栓孔与钢板上的其他构件位置相冲突, 还要保证钢板锚栓孔的边缘与其他构件的焊缝边缘距离在5 mm以上。8) 锚栓孔注入2/3的植筋胶后, 锚栓应慢慢旋转植入, 植入速度太快, 孔内气体急速涌出, 会带出大量植筋胶从而影响锚栓孔内植筋胶的饱满度。

4 钢材的加工和粘贴

1) 粘贴的钢板需要焊接其他构件时, 厚度在5 mm以上的钢板必须选用中板, 不得使用开平板, 否则在焊接过程中变形较大, 而使钢板粘贴面不平整。2) 钢板的粘贴面应打磨出金属光泽, 打磨纹理与受力方向垂直, 如打磨后暂时不粘贴, 可采用保鲜膜覆盖粘贴面, 以延迟粘贴面再次被空气氧化。3) 如果需要粘贴的钢构件形状比较复杂, 胶层涂抹法不能保证钢板下胶层密实不出现空洞时, 应选用注胶法施工。

5 裂缝处治

1) 封闭裂缝的胶层厚度应在2 mm以上, 否则起不到封闭效果。2) 灌注裂缝推荐采用低压慢渗法, 不建议采用高压灌注法。实践表明, 高压灌注法灌注效果不理想, 严重时可能会增加裂缝的宽度。采用低压慢渗法所要遵循的一个重要原则是, 注胶嘴的埋设和注胶顺序要保证裂缝内空气能顺利排出。需要灌注的裂缝在封闭并埋设注胶嘴以前, 应用气吹吹掉缝内的灰尘和杂质。裂缝的端头一定要埋设一个注胶嘴作为排气孔, 注胶嘴的埋设间距以10 cm为宜。注胶针管在注胶嘴上间隔安装, 未安装注胶针管的注胶嘴如有胶液溢出, 要及时用堵头封堵。

6 防水问题

如果在边梁粘贴钢板部位处于桥面排水孔下方, 应接长桥面排水孔, 将水流引往别处, 避免桥面排水沿梁侧壁漫流长期腐蚀所粘贴的钢板。

7 结语

浅析公路桥梁的加固方法 篇4

对于公路桥梁工程的加固工作, 应满足以下几个基本要求: (1) 要有足够的经费用于桥梁的加固工作, 与新建桥梁相比, 桥梁加固的费用仅仅是新建桥梁费用的一半左右, 因此当公路桥梁出现病害等问题时, 应优先考虑对其的加固工作; (2) 在对桥梁加固维修的过程中, 应尽量不中断交通的正常运行或是少中断交通的正常运行, 如果桥梁的加固工作和加宽工作是在同时进行的, 应将加固工作与加宽工作错开进行, 将加宽工作集中在一侧, 同时应尽量不搭便桥; (3) 在对桥梁进行加固时, 应尽量的不损伤原有的桥梁结构, 或是尽可能的少损伤原有的桥梁结构。

第二, 公路桥梁加固的主要方法

(一) 原桥主梁加固法。

采用这种方法时, 负责桥梁施工的技术人员应在全面的应用墩顶上部两孔端梁的空间的基础上, 之后再对现浇的横向悬臂挑梁进行设置, 同时还应装上已经预制完成的微弯板。两边桥孔的人行道梁的一端应该支撑在路堤特设的支墩上面, 而另一端则应该支撑在边墩挑梁的上面, 这样做不但能够确保桥梁两边的人行道梁是要长于主梁的, 同时还能够有效防止桥台在使用的过程中出现变宽的问题。浇筑时, 应采用混凝土对旧桥的面板之间以及人行道梁的内侧凸缘之间进行浇筑, 另外还应在桥面上部铺设一层混凝土, 这样既保证了足够宽的行车道, 也起到了拓宽桥面的作用。

(二) 体外施加预应力的方法。

采用这种方法时, 就是把梁身看作是锚固体, 在体外施加预应力时, 钢质的拉杆对于桥梁的结构就是起到了加固补强的作用。所施加的体外预应力能够很好的抵消桥梁本身的自重应力, 这就降低了所加固桥梁构件自身的应力水平, 也就是提高了桥梁结构的整体的承载能力。体外施加预应力这种加固方法的优点是能够很好的提高桥梁结构的抗撕裂性和刚度, 同时这种方法的施工工期很短, 不增加桥梁结构的自重, 加固的质量也很好, 采用这种方法施工时也不会影响公路桥梁交通的正常的运行。但是这种方法也是有缺点的, 首先在张拉的过程中它会造成钢筋实效或是松弛的现象出现。

(三) 桥面补强加固法。

这种方法主要适用于以下三种范围:桥面板在竣工投入使用不久后, 就出现了很严重的破损或是裂缝的问题;或是现有的桥梁桥面结构的稳定性和坚固度都很差;又或是现有桥梁结构的整体性能很差。在公路桥梁工程的施工过程中, 混凝土的质量不佳, 就会导致桥梁的承载能力较差, 而如果又没有对其及时的整改修补, 就会导致上述问题的出现。没有良好的施工效果作为保证, 又没有有效的修补方法, 施工人员就不得不在桥面的上部重新设计一层钢筋混凝土, 这样才能起到加固桥面结构的作用。项目的施工人员应先去除旧的桥面, 这样其与主梁就形成的一个整体, 施工时可加入短钢筋, 也可以铺设钢筋网, 应视具体情况而定。这种方法最大的优点就是能很好的修补桥面上已经出现剥离或是裂缝现象的破损面, 提高了桥梁的高度, 从而提升了桥梁结构的整体承载力和抗弯力。

(四) 改进结构体系加固法。

采用这种方法时, 就是指通过改桥梁结构体系从而达到提高桥梁结构承载力和整体性能的目的。通常情况下, 应现在桥梁的简支梁下部增加桥墩或是支架, 同时在竖直的方向上连接简支梁, 这样两个简支梁就形成了一个连续梁。另外为了提高公路桥梁的整体的承载能力, 也可以采取在桥梁下面增加结合梁的方法, 然后可以通过采取将铰接变成固接的方法降低桥梁结构内部的应力。通常来讲, 可以采取多种方法实现改变桥梁结构体系的目的, 并且这些方法大多都是要在桥下施工作业的, 而为了使桥梁下面的净空间得到减小, 有的方法还需要在桥梁下面设置一些永久性的设施, 这就可能会影响公路桥梁的正常的交通运行。所以, 在采用改进结构体系法对桥梁加固时, 要考虑到施工时对正常交通运行的影响。而通常采用改进结构体系加固法的加固补强效果又都是比较好的, 所以应用这种方法所面临的最重要的问题就是临时应对超重车辆通行的问题, 解决方法是在桥梁的原有结构上加装临时的支撑结构, 当超重的车辆通过公路桥梁之后, 就可以随时的拆除临时的支撑结构了, 这样排洪以及通航的能力也不会受到影响。

(五) 外包混凝土加固的方法。

采用这种方法时, 其核心的工作就是要加大桥梁混凝土结构的受力面, 也就是提高了桥梁结构的整体承载性能。而要想加大桥梁混凝土结构的受力面, 通常的方法有增加主梁的宽度和高度、加装加厚桥面板以及提高梁肋宽度和高度等方式, 这种加固桥梁方法的施工工艺与其他方法相比是较为简单的, 并且在实际的施工中的应用也较为的广泛, 因此其施工技术及设计技术都已经比较成熟了, 这种方法更适用于对于空间要求不高的板桥和拱桥等公路桥梁的加固工作。当采用此方法对桥梁进行加固维修时, 虽然能够显著的提高桥梁结构的整体承载力和刚度, 但是其在施工现场施工作业的时间是比较长的, 所以在施工时可能会影响到公路桥梁交通情况的正常通行, 另外采用此方法对桥梁加固后, 桥梁建筑物的净空高度也会一定程度的下降。

通过以上的论述, 我们对公路桥梁加固的基本要求以及公路桥梁加固的主要方法两个方面的内容进行了详细的分析和探讨。与西方的先进国家相比, 我国对于公路桥梁的加固维修工作的起步是比较晚的, 同时对于桥梁结构的加固维修技术也是相对落后的, 因此我们必须重视对公路桥梁的养护和加固的工作。在对桥梁加固改造的过程中, 我们必须考虑到不同桥梁结构的不同特点, 因地制宜, 选择最为合理并且最为经济的维修加固方法。另外我们所有的公路道路桥梁行业的从业人员还应敢于创新, 在施工中大力的推广桥梁加固的新方法、新材料和新技术, 从而真正的保证公路桥梁的整体质量, 促进公路交通行业的健康发展。

参考文献

[1]许晓雷.浅谈公路桥梁加固方法[J].黑龙江交通科技, 2012.

桥梁病害产生的原因及加固方法 篇5

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。

桥梁加固工程中碳纤维加固方法简介 篇6

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

[1]蒙云, 卢波.桥梁加固与改造[M].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]杨文渊.桥梁施工工程师手册[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[3]谌润水.公路旧桥加固技术与实例[M].北京:人民交通出版社, 2002.

[4]赵彤, 谢剑.碳纤维补强加固混凝土结构新技术[M].天津:天津大学出版社, 2001.

桥梁结构维修及加固方法 篇7

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。

桥梁加固的常用方法 篇8

近年来, 我国铁路快速全面建设, 其中桥梁在线路中占有较大比例, 而铁路桥梁基础采用的大直径灌注桩具有桩径大、桩长长、承载力大等特点, 其质量好坏直接影响桥梁的安全与稳定。基桩属于地下隐蔽工程, 给施工质量控制带来一定困难。采用合理的检测手段可以及时发现基桩施工过程中的质量缺陷, 对有效控制工程质量、杜绝安全隐患具有十分重要的意义。

2 常用检测方法对比

桥梁基桩质量控制受到有关部门的高度重视, 铁路工程桥梁基桩要求100%进行检测。目前, 铁路桥梁基桩常用检测方法有低应变反射波法、声波透射法和钻芯法, 前2种方法为无损检测, 后1种为局部破损检测。3种方法各有其适用范围, 也各有其优缺点。

2.1 各检测方法的适用范围

《铁路工程基桩检测技术规程》 (T B 10218—2008) (以下简称《规程》) 对3种检测方法的适用范围作如下规定:

低应变反射波法适用于检测规则截面混凝土桩的桩身完整性, 判定桩身缺陷的程度及位置范围。检测的基桩桩径应小于2.0 m, 桩长一般不大于40 m。

声波透射法适用于检测混凝土灌注桩桩身缺陷位置、范围和程度, 判定桩身完整性类别。桩径大于等于2 m、桩长大于40 m或复杂地质条件下的基桩应采用声波透射法检测。

钻芯法适用于检测混凝土灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度, 鉴别桩端岩土性状, 判定或验证桩身完整性类别。

对于低应变反射波法, 《规程》给出其适用的桩径和桩长, 这些数据是在对铁路多家检测单位长年现场实测资料整理分析后得出的参考值, 在40 m范围内该方法可靠性较高。另外, 《规程》还提出, 当现场组织试验时, 桩长标准可根据现场试验数据确定, 这为更充分合理选用检测方法提供了灵活的空间。

2.2 各检测方法的异同

低应变反射波法和声波透射法为无损检测方法, 是一种半直接法。二者均基于一些理论假设和工程实践, 通过综合分析判定检测结果。二者都是依靠一些物理参数在桩身范围内的变化推断桩身完整性, 至于物理参数的变化是由何种缺陷引起的, 二者均不能给出明确结论。例如桩身中的空洞、夹泥、离析等缺陷, 均会引起物理参数的变化, 二者均不能判定是何种缺陷。

低应变反射波法和声波透射法不同点:首先, 理论基础不同。低应变反射波法视桩为一维弹性杆件, 通过分析应力波在桩身混凝土中的反射变化, 推断桩身混凝土完整性;声波透射法应用声波在混凝土中透射的原理, 通过分析透射波的声学参数及波形变化, 推断桩身混凝土的完整性。其次, 低应变反射波法波长量级为米, 应力波沿桩轴线传播;声波透射法波长量级为厘米, 应力波沿桩的横截面方向传播。声波透射法波速一般高于低应变反射波法波速, 对同条件的混凝土, 其声波波速一般高于反射波波速的5%～10%。第三, 二者可检测的有效范围不同。低应变反射波法受桩径、桩长和地质等多方面影响, 有效检测长度有限, 若桩径比过大或桩身截面多变, 应力波往往无法达到桩底, 不能准确判定整桩桩身的完整性;声波透射法一般不受桩长限制, 只要声测管能够达到桩底, 就可以对整桩进行检测和判定。第四, 桩身多处存在缺陷时, 低应变反射波法一般只能确定从桩顶向下的第一个缺陷, 后面缺陷很难测到;声波透射法无论桩身存在多少处缺陷, 只要在声测管范围内, 均能准确判定其位置和范围, 但对声测管以外混凝土的完整性, 声波透射法则无能为力。

钻芯法是一种微破损的直接法, 可直接检测桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性, 可明确判定缺陷性质。但钻芯法检测时间长、费用高, 当受检桩长径比较大时, 钻芯孔易偏离桩身。此外, 由于钻芯孔面积有限, 对整桩完整性评定存在漏判和错判的风险。

3 现场检测问题分析

3.1 疑问和争议处理

现场检测过程中, 由于种种原因, 不能完全按照设计和《规程》要求进行检测和判定。如低应变反射波法检测桩浅部存在较大扩径时, 无法测试扩径以下部分桩身混凝土的完整性;声波透射法检测存在堵管时, 无法对堵管部分进行检测和评定。另外, 测试波形虽有缺陷特征, 但不能确定是桩身混凝土自身问题还是其他原因引起时, 就需采取一些补充、验证检测手段, 进而对桩身完整性进行综合可靠评定。《规程》规定: (1) 对低应变法检测结果有怀疑或争议时, 可采用钻芯法、高应变法或直接开挖进行验证; (2) 对声波透射法检测结果有怀疑或争议时, 可采用钻芯法验证。

由《规程》规定可知, 无损检测不能确定检测结果时, 一般需采用直接法进行验证, 即钻芯法和开挖法。钻芯法虽然能直接检测桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和明确判定缺陷性质, 但实际操作也存在一定难度, 抛开时间和费用问题, 钻芯完成率的控制就存在很大困难, 特别是桩长较长时, 受人员、设备的影响, 加之桩身垂直度的误差, 实际钻芯孔偏心率较高, 能够钻至桩底的难度很大。开挖法在基坑较浅、缺陷位置也在桩身浅部时, 对扩径和缩径可以较直观地进行判定, 但大多数情况下, 由于基坑较深或缺陷位置较深时, 无法进行开挖验证。另外, 也可以采用高应变法和静载试验法进行承载力验证, 但由于二者所需设备笨重、操作复杂, 加之现场条件的限制, 也很难采用。

从目前基桩检测技术发展水平看, 对检测结果有怀疑或争议时, 一般都采用钻芯法进行验证, 这也是一种不得已而为之的做法。

3.2 混凝土强度与波速的关系

基桩无损检测中, 混凝土波速是一个很重要的参数。波速与桩身混凝土强度、骨料品种、粒径级配、密度、水灰比、成桩工艺、地质条件等多因素有关。一般情况下, 相同配合比和施工工艺的同批次混凝土, 完整桩测试波速应符合合理的波动范围。但这一范围的具体量化研究目前还很少, 致使一些人员在检测分析中出现波速指标的随意性, 如:相同地质条件下浇注的同强度等级混凝土基桩, 在判为Ⅰ类桩的情况下, C30混凝土波速最高达4 520 m/s、最低仅3 060 m/s, 龄期分别为64天和35天, 均超过28天龄期, 波速偏差47.7%, 而低应变波速为4 520 m/s时对应的声波透射法检测整桩波速仅为4 325 m/s, 很显然判读不合理, 可能存在桩底定位不准、桩身质量较差或桩长不够等现象。

中国铁道科学研究院于2009年开展了基桩高性能混凝土强度与波速关系的试验研究项目, 研究采用模型试验方法, 得出不同强度等级混凝土的波速变化范围 (见表1、表2) 。另外搜集部分高速铁路基桩实测资料进行综合分析, 其变化规律与模型试验研究数据基本一致。

虽然波速与混凝土强度二者并不成一一对应关系, 但考虑到二者整体趋势呈正相关关系, 且强度等级是现场最易得到的参考数据, 对于超长桩或无法明确检测桩底反射信号的基桩, 可根据本地区经验并结合混凝土强度等级, 综合确定波速平均值, 或利用成桩工艺、桩型相同且桩长相对较短并能够测出桩底反射信号的基桩应力波波速, 作为波速平均值。

3.3 声测管堵管后检测

铁路桥梁基桩常用检测方法各有其适用范围, 也各有优缺点。实际应用中, 如果通过多种检测方法互相补充验证, 可以更为科学客观的判定桩身质量。

目前, 铁路桥梁基桩声波透射法检测占有很大比例, 对桥梁基桩质量控制起到十分重要的作用。但由于受声测管材质、现场安装、运输及人员管理不到位等因素的影响, 经常产生声测管堵管现象, 造成无法进行正常检测, 后续工序无法施工, 影响工程进度。有2种处理方法:一是采用斜测法, 但这种方法对解决堵管问题实用性很低, 因为斜测法要求2个换能器中点连线的水平夹角不大于40°, 以直径1 m的桩为例, 声测管间距一般为600 mm, 按照上述要求, 采用斜测法可以检测的堵管深度只有503 mm。二是在所堵声测管附近钻芯, 检测桩身混凝土完整性, 并用钻芯孔作为通道进行声波透射法检测。但由于钻芯成孔难度大、周期长, 而且大量钻芯也会制约工期的正常推进, 因此, 这种方法在应用中也存在很大难度。为此, 一些铁路采用如下变通方案对堵管的基桩进行检测:桩长小于等于某一特定长度 (该长度一般根据当地地质条件、低应变反射波法检测情况综合确定) , 只有一根声测管堵管的基桩, 采用声波透射法先检测未堵管部分, 然后再采用低应变法补充检测, 同时在每个存在堵管桩的承台选取适当比例桩身完整的基桩加测低应变, 综合2种检测方法对堵管桩进行完整性评定。

采用这种处理方式主要基于以下原因: (1) 声测管堵管比例较大, 无法正常检测; (2) 钻芯法费用高、成孔难度大、周期长, 制约工期; (3) 已经进行了一定数量的低应变反射波法和声波透射法对比检测, 且低应变反射波法在前述特定桩长范围内具备一定比例的基桩存在明显的桩底反射; (4) 声波透射法能够检测到一个完整的剖面和其他剖面的一部分, 再辅以低应变反射波法补充检测, 其可靠性在一定条件下并不比钻芯法对基桩完整性评定低。例如, 直径1 m的基桩, 采用钻芯法评定, 需钻1个孔, 如果钻芯孔直径为0.1 m, 则其产生的钻芯孔面积仅占桩截面面积的1%, 而声波透射法检测1个剖面, 其有效检测面积可以达到桩截面的10%以上。从这个角度看, 钻芯法对基桩局部缺陷的漏判概率可能高于声波透射法检测1个剖面的情况。

前两项因素不是必然条件, 后两项因素是其可行的基础, 其中低应变反射波检测有效桩底信号的合适比例需要结合地质情况等进行分析论证。这种检测处理模式在实际应用时应慎重, 必须做好充分的论证。

4 工程实例

某桥声波透射法检测, 45-1#桩在19.5～20.5 m三个剖面声学参数明显异常, 判定为Ⅳ类桩;45-5#桩12.25～12.75 m三个剖面声学参数明显异常, 判定为Ⅳ类桩。对该桩进行低应变反射波法对比检测, 45-1#桩浅部存在扩径, 无法检测到缺陷 (见图1) ;45-5#桩在12.5 m左右存在明显缺陷 (见图2) 。钻芯情况:45-1#桩在19.5～20.5 m处、45-5#桩12.25～12.75 m处均无法取出芯样。钻芯法结论与声波透射法一致, 而低应变反射波法对浅部存在较大扩径时, 无法发现扩径以下部位的缺陷。

从图1、图2检测对比波形可知, 当基桩浅部存在明显扩径时, 采用低应变检测或补充检测很难测到扩径以下部位的桩身缺陷;当基桩浅部无明显扩径时, 对于一定长度范围的基桩, 采用低应变反射波法检测或补充检测是可靠的。因此, 工程中采用多种方法综合检测处理有争议的基桩和个别管堵管现象的基桩是可行的。

5 结束语

铁路桥梁基桩检测是控制桥梁基础安全的重要环节, 科学、合理、准确地评定基桩质量是所有检测技术人员面临的重要课题。熟悉了解各种检测方法的适用范围和优缺点, 不断总结工程实践中出现的各种问题, 多进行对比分析、验证, 对提高行业基桩检测技术水平具有十分重要的意义。

参考文献

[1]TB20118—2008铁路工程基桩检测技术规程[S]

[2]陈凡, 徐天平, 陈久照, 等.建筑基桩检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2002

[3]胡在良, 李晋平, 张佰战, 等.基桩声波透射法检测技术的应用研究[J].铁道建筑, 2007 (12)