桥梁上部构造加固技术

2024-05-06

桥梁上部构造加固技术（精选五篇）

桥梁上部构造加固技术篇1

1 现有桥梁主要技术缺陷

1)设计荷载标准偏低,承载能力不足。桥梁承载能力是根据设计时所采用的荷载等级来确定的。而荷载等级又是由各个时期国家颁布的公路工程技术标准或公路桥涵设计通用规范所规定的。随着交通量的增加和荷载等级的提高,原有桥梁已经无法满足现今交通的需要,有些桥梁已经出现严重病害。2)通行能力不足。主要表现在桥面宽度不足,桥梁平面线形、纵断面线形标准太低,桥上通车净空或桥下通车净空不足。3)人为及自然因素引起结构的损坏。比如超出设计的洪水、泥石流、浮冰、冰冻、地震、强风、船舶撞击、河道不恰当开挖、桥梁基础下的岩溶、矿山坑道等,引起桥梁结构的局部损坏。4)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,早期公路桥梁的设计龄期为50年,随着时间的推移,已建桥梁会不断损坏和老化,其承载力、刚度、延性和稳定性不断下降。5)超负荷使用。交通业竞争不断加剧导致桥梁使用荷载大大超出设计荷载,致使桥梁长期在超重荷载作用下运营,加速了桥梁的损坏。我国目前超载现象十分严重,远远超出了当年的设计车流量,致使沿线道路及桥梁均遭到了不同程度的破坏。6)设计、施工的先天不足以及各种不利作用(如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、盐害等)使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。有些桥梁设计上不是很合理,结构构造处理不合理。有些桥梁由于受施工质量、施工技术、施工手段等方面的影响,存在一定的技术缺陷,随着运营时间的增加,其病害也在逐渐发展。7)养护维修及加固措施不当。有些桥梁的技术缺陷是由于养护维修不恰当引起的。有些桥梁则是加固不当引起的。

2 常用加固技术综述

我国开始对旧桥加固技术进行研究,总的看来,混凝土桥梁上部结构加固方法从加固原理和适用特点上可分为五类。

2.1 改变结构受力体系

改变结构受力体系加固法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。改变结构体系实现的方式主要有两种:1)通过增加新的附加构件;2)通过改变承重构件的边界条件。新增构件往往会改变原结构的外观,减小桥下净空,影响通航,在实际加固工程中较少采用。但是该法由于加固效果较好,目前也常用作解决临时通行超重车辆的一种加固措施。实际加固工程中较多采用的是通过改变承重构件的边界约束条件来改变结构的传力体系,例如把简支梁和简支梁加以连接,即简支梁结构改变为连续梁结构等。

2.2 承重构件增减

通过增设纵梁或者拓宽桥面等办法分担原构件的活载,达到提高承载力的目的。包括新增加主梁、增设纵梁拓宽桥面等。拓宽的桥面不仅可以有效的减小单个主梁荷载通行的集度,同时新增纵梁和原主梁之间还可以通过增加辅助横梁来改善荷载的横向分布问题。

2.3 增大构件的截面

通常采用的增大构件截面的方法有以下几种:1)桥面补强层加固法,主要用于主梁刚度不够,桥面板承载力不足,或铰接梁、板的铰缝不能有效传力。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布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。该法用工量较大,工期较长,并有可能对原结构(如主梁等)造成一定的损伤。2)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。但该方法会使上部结构恒载增加,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,需要现场作业。3)锚喷混凝土加固法,较多用于加固砌体墩台、护坡等砌体工程。锚喷混凝土加固法是从隧道施工中转化而来的加固方法,但由于施工工艺要求较高且存在一个新旧混凝土的衔接问题,加上施工过程中需要封闭交通,施工过程对环境影响较大。

2.4 外加预应力体系

外加预应力体系是利用预应力索产生的反向预矩,能较大幅度地减小恒载下的构件变形与应力水平,属一种主动加固法。其优点是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。由于承重结构自重增加小,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,对桥梁营运影响较小,可在不限制通行的条件下加固施工。缺点是会导致超静定结构发生内力重分布、转向块和锚固点存在着巨大的集中力、易受环境的影响,需要做防腐处理。

2.5增补加劲材料

采用经济梁高和经济配筋率的混凝土受弯构件,其受压区混凝土比受拉区钢筋具有更多的强度空间,可通过增补拉区加劲材料的办法来实现承载力的提高。传统的外贴加劲材料加固法主要指粘贴钢板法,随着碳纤维,预应力碳纤维材料的出现,采用高强轻质的材料进行外贴加固愈来愈成为工程加固的研究热点。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,施工工艺简单,施工质量较容易控制,施工工期短。

3桥梁加固改造基本要求

1)采用加固方案之前,须先考虑经济效益好、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)桥梁加固后,无论结构性能、承载能力,还是耐久性方面都能达到使用上的要求。3)桥梁加固一般以不改变原有结构形式为原则,采用加大受力截面或者修复原来桥梁构件,或者采用其他措施来提高桥梁的承载能力。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。4)了解和判断桥梁下部结构的承载能力冗余度,以满足加固后所增加桥梁的自重和活载对基础的要求。5)桥梁加固的方式,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。6)在选定桥梁加固方案时,还应考虑到以下因素:加固设施的养护费用、加固时交通阻碍造成运输上的损失、加固技术的耐久性、施工安全性以及对环境的干扰程度等。这些因素都不能忽视。

4结语

桥梁加固是随着日益增长的交通运输业而产生并随其发展的新课题,它很好地处理了新工程与旧工程的衔接,是实现可持续发展的物质保障。因此,桥梁加固技术的发展意义相当重大同时,各种新型材料以及粘结剂的发展,新方法的运用,使得桥梁加固的对象更广,施工更方便快捷,效果更明显,并推动着桥梁加固技术的不断成熟和完善。

摘要：介绍了现有桥梁的主要技术缺陷,从加固原理与适用特点出发,对混凝土桥梁上部结构常用的加固技术进行了综述,并提出了桥梁加固改造的基本要求,从而推动桥梁加固技术的不断成熟和完善。

关键词：桥梁,技术缺陷,加固技术,耐久性

参考文献

[1]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2]堪润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例[M].北京:人民交通出版社,2002.

[3]王国鼎.桥梁检测与加固[M].北京:人民交通出版社,2003.

[4]苏德俊,何宪礼,胡萍.桥梁加固的主要方法及应用[J].交通科技,2005(3):46-47.

桥梁上部结构维修加固施工技术控制篇2

桥梁维修加固是通过对桥梁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, 延长其使用年限, 适应现代交通运输的要求。

1 桥梁加固的主要技术分类

(1) 加强薄弱构件。对病害严重的构件, 采取以新材料 (钢材、混凝土、各种纤维等) 增大截面或黏贴附加材料;施加外部预应力;对裂缝采取化学灌浆封闭等进行加固。

(2) 增加辅助构件。当原有构件承载力不足或遭破损时, 可在原有结构上增加新的受力构件或替换原构件, 如增设纵梁、横梁或拱肋等。

(3) 改变结构体系。主要是利用梁的连续作用或梁板组合作用及拱梁组合作用改变结构的受力体系, 增加超静定次数, 改善结构的受力状况, 以提高桥梁承受货载的能力。

(4) 加固墩、台及基础。当桥梁的缺陷和病害是因为墩、台或基础问题引起时, 就应该采用各种措施, 阻止墩、台及基础的位移或变形, 改善受力状况, 提高承载力。

(5) 加大截面加固。用于增加结构的稳定性、刚度、提高轴压比等, 如加强钢架拱的构件、高层建筑物的柱等。

(6) 预应力加固。用于提高结构的承载力和抗裂性, 如体外预应力对简支或连续梁加固, 对桥墩帽梁的加固, 也有以对称撑杆形式对柱进行加固。

(7) 外包钢加固及黏贴钢加固。外包钢加固主要指外包型钢, 单独承载, 按钢结构计算。黏贴钢加固是当前最常用的结构加固方法, 以高抗拉抗剪强度的环氧类树脂为黏结胶, 保证所黏贴的钢板或型钢参与结构共同受力, 提高结构的抗弯抗剪能力, 有适当措施时还可以提高结构的刚度。

2 桥梁加固的施工挂篮设计

(1) 施工挂篮的基本要求。用于桥梁加固的施工挂篮, 要能够提供足够的空间, 便于施工人员往返其间, 一般宽约2m, 自重要轻, 通常不超过2t。必须保证行走方便, 既能跨过桥上灯柱又能穿越桥梁墩柱如果对变截面桥梁进行加固, 还要求挂篮能自由的上下升降, 尤其重要的是要求挂篮整体稳定性好, 以降低晃动幅度增加施工安全。

(2) 挂篮的各组成部分及其作用。挂篮主要由吊篮、连接平台、安全防护网三个主要结构组成。 (1) 吊篮位于挂篮两侧, 是挂篮的主体, 篮子中经常装有加固用材料和设备, 挂篮穿过桥墩时, 需存放连接平台的组成构件, 故称之为吊篮。吊篮的支点处是用可行走平滚做成, 平滚紧靠护栏内侧的混凝土桥面, 平滚的中心刚好是吊篮重心线上的一点 (必要时可通过配重达到这一目的) , 吊篮的吊钩部分设有一个旋转铰, 旋转铰的作用是当整个挂篮需要跨跃桥上灯柱或柱式障碍物时, 可用起重机械将挂篮临时支撑, 抽出定位销, 把吊钩部分旋转, 让挂篮越过灯柱之后, 再旋转复位, 插入位销, 挂篮便顺利的跨越灯炷或其他桥上设施; (2) 连接平台是将两吊篮连接成为一个整体, 形成一个完整挂篮的结构部分。通过旋转螺旋吊杆, 平台可以上下升降, 以适应不同的施工高度。在挂篮穿越桥梁墩柱时, 也可将其撤卸, 因为连接平台的各组成构件, 相互独立, 分别栓结在由吊杆支承的横梁上; (3) 挂篮各处都有安全护栏, 并在人行道及底篮下面设有安全防护网, 确保施工人员能在绝对安全的环境下进行高空作业。该型挂篮不仅可以用于桥梁加固也可用于桥梁的常规检测挂篮具体结构见图1) 。

(3) 挂蓝平台的行走。挂篮支承在可以滚动的平滚上, 其质量一般不会超过2t, 如果需要加固的桥梁设有纵坡, 可以由高向低移动, 此时, 两个人用力可以直接推动挂篮。假如挂篮必须沿上坡移动, 使用铁棍, 拨动平滚, 两个人也可以让挂篮沿上坡移动。当挂篮需要跨越桥墩, 或者桥墩的上游端或下游端有施工项目时, 就将连接平台完全撤除, 分别堆放在两个吊篮上, 再将两个吊篮移动到桥墩的两端进行作业, 或跨越桥墩之后重新安装连接平台, 继续前行。挂篮的各个单个构件质量小, 装卸灵活, 连接平台容易升降, 易撤易装, 有利于变截面桥跨结构的维修施工 (桥梁维修施工挂篮实例见图2) 。

3 桥梁上部结构维修加固的施工方案 (衡阳湘江二桥维修加固案例分析)

3.1 桥梁伤损情况

衡阳湘江二桥是G 107线跨越湘江的一座特大桥梁, 结构型式为变截面连续箱梁, 跨径布置为55.4m+3×85m+55.4m, 横断面型式为单箱三室, 桥面全宽20.8m。该桥于1988年10月建成, 同年该桥箱梁顶板、腹板及横隔板发现有裂缝产生, 随后经过多次跟踪观测, 发现裂缝一直呈发展趋势。其全桥裂缝分布特征为: (1) 全桥腹板裂缝总长为1 569.6m, 占全桥裂缝总长的60%, 裂缝最大宽度为1.2mm, 主要分布在各跨的7～11截段内, 裂缝走向水平倾角为30～60°; (2) 全桥顶板裂缝总长为784.64m, 占全桥裂缝总长的30%, 裂缝最大宽度为1.6mm, 裂缝走向为顺桥向; (3) 全桥横隔板裂缝总长为267.52m, 占全桥裂缝总长的10%, 其裂缝最大宽度为1.0mm。

3.2 全桥维修加固方案

加固维修的目的是恢复该桥至原设计承载状态。针对全桥裂缝出现的部位, 危害最大的是腹板裂缝。分析腹板四分点区间的裂缝产生, 主要原因是该桥腹板没有设置竖向预应力索, 加之布筋不足, 断面尺寸过小, 裂缝产生是主拉剪应力所至, 要恢复承载力, 只有加大断面、增加四分点抗剪力筋, 才能抑制裂缝继续产生。经研究分析该桥加固维修方案为: (1) 箱梁腹板封堵裂缝, 钢板条黏帖补强, 浇筑加厚钢筋混凝土补强; (2) 箱梁横隔板封堵裂缝, 钢板条黏帖补强, 浇筑加厚钢筋混凝土补强; (3) 箱梁顶板封堵裂缝, 黏贴碳纤维布补强; (4) 预应力孔道进行钻孔检查, 不实部分补压水泥浆补强; (5) 行车道沥青铺装层损坏严重, 全部凿除翻修为结合式钢筋混凝土刚性桥面; (6) 加固过程中增加了主体结构恒载, 故需布设箱内的体外预应力束, 用以抵消恒载的影响。

3.3 维修加固施工过程 (以腹板、顶板维修来说明各维修加固项目)

3.3.1 封堵裂缝 (“壁可法”灌缝)

混凝土结构裂缝注胶法, 是使用BL注入器 (可提供0.34MPa的恒定压力) 和环氧树脂注人材料及密封材料, 采用低压力, 低速注入的方法, 简称“壁可法”。该注入料可渗透到细如发丝的裂缝末端, 不收缩、低黏度、黏结力强, 硬化后有极强的抗水、抗化学稳定性, 其抗压强度大于50MPa, 抗剪强度大于10MPa。施工工艺如下:

(1) 清表。首先将裂缝两侧10cm范围内用钢丝刷或砂轮打磨干净, 将裂缝表面浮尘、油污去除, 用气压为0.2MPa的压缩空气清除缝内浮尘, 用工业丙酮将裂缝刷洗干净;

(2) 封缝及气密性检查。认真分析裂缝走向, 以一条连通的裂缝为单位进行整治, 每隔25～30cm布设1个压浆嘴, 压浆嘴必须骑跨裂缝, 并用封缝专用胶黏住, 然后用封缝专用胶将裂缝封严, 涂封缝胶宽8cm, 厚8mm, 并将灌浆嘴周边封闭, 必须保证涂封质量, 达到无隙、无砂眼, 否则会造成压浆时漏浆。待封缝胶达到强度后, 用压缩空气进行气密性检查, 凡漏气处必须修补密封至不漏为止 (封缝施工图片见图3) ;

(3) 灌缝。灌缝时要使用一种与压浆咀相连的注射器, 两者之间卡口相连易连易撤, 是“壁可法”灌缝的配套设备。注射器为特种塑料制品, 其弹性模量比一般塑料大得多, 只要有一定的变形, 便会提供较大的应力, 因此灌缝过程是用高压将灌缝胶压入注射器, 注射器体积膨胀容量加大, 注射器壳体张力也随之加大, 当注射器体积膨胀到最大限度之后, 注射器便获得第一次注射所需要的灌缝胶, 并将装入注射器内的灌缝胶在壳体张力的作用下持续不断的注入裂缝中。根据裂缝大小, 即时对注射器中的灌缝胶予以补充, 当其体积维持12h以上不再缩小, 且体积大于空腹的20%时, 则裂缝已经注满, 完成灌缝 (裂缝修补用胶的性能指标见表1) ;

(4) 压浆结束后, 将压浆嘴及BL注入器去除。

3.3.2 贴碳纤维布补强

碳纤维单向布具有高强度、高弹性模量和耐久性好等优点, 其抗拉强度是普通钢筋的10倍以上, 弹性模量与普通钢筋接近, 它耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀, 完工之后, 不需维护, 广泛运用于各种形状的混凝土结构加固, 厚度薄、质量轻, 极少增加加固部件的重量, 普遍应用于结构物使用荷载增加、设计强度不足、材料老化、钢筋锈蚀、控制裂缝发展等状况。通过对梁、板、柱等进行加固前后大量对比试验, 力学性能显著得到提高, 据试验研究统计, 黏贴一层碳纤维单向布的梁板, 其抗弯性能可提高5～8%。此技术与其他黏钢、喷射混凝土等加固技术相比, 具有自重小、施工简便、施工周期短和耐久性好等特点。碳纤维布加固施工步骤如下: (1) 清除碳纤维布加固部位结构表面的松散物质及污垢, 并用丙酮擦洗。对被加固混凝土表面作打磨处理, 除去风化层, 露出新茬, 清除灰尘, 保持清洁; (2) 涂刷底层树脂 (底胶) 。将表面处理树脂均匀涂刷在待施工的界面上, 不得有遗漏处; (3) 当底胶硬化后, 用环氧树脂 (找平胶) 修补加固构件表面的孔洞。待表面树脂不黏手时, 用修平树脂找平基面, 做到基面平整无凹陷处; (4) 当底胶和找平胶硬化后, 涂刷浸洗树脂 (面胶) 。待修平树脂不黏手已基本固化后, 即可将浸渍树脂均匀涂刷在上面, 厚度约3～5mm, 不得有过厚、过薄或有遗漏处; (5) 黏贴碳纤维布:将碳纤维单向布展开、拉紧, 平铺在涂有浸渍树脂的基面上, 再用专用工具反复滚压, 需充分排气, 紧密贴合, 排除单向布与浸渍树脂间的空气, 使单向布完全浸渍于树脂之中, 要做到碳纤维单向布平直, 中间无空穴无气泡。碳纤维布之间如需搭接黏帖, 则搭接长度不小于100mm, 且搭接位置需避开主要受力区; (6) 涂面胶, 如需贴多层碳纤维布补强, 则重复 (4) ～ (5) 步骤; (7) 在铺设滚压最后一层单向布后, 应做一次最后的压平、整理, 并再涂浸渍树脂, 厚度约1～2mm; (8) 加固层完全固化时间约7d, 完全固化后即可根据设计要求, 涂刷防护及装饰外用面漆 (碳纤维布及其黏帖用胶的性能指标见表2～4) 。

3.3.3 钢板条黏贴补强

黏贴的钢板预先按设计尺寸裁出备用, 放出黏钢位置大样用切割机沿边线切割混凝土深然后用钢钎凿毛剔出带槽。在剔好的槽内按设计锚固间距钻孔, 空压机吹净孔内粉尘后用配好的环氧树脂在孔内植人螺栓。根据预埋螺栓情况确定钢带钻孔位置, 用角磨机对钢板黏合面除锈并打出横纹。黏结前用丙酮对钢板黏结面及混凝土表面进行擦拭, 去除灰尘及油渍。混凝土表面用毛刷涂一道环氧胶液, 钢板黏结面涂抹配好的环氧砂浆, 砂浆涂抹宜中厚外薄, 均匀一致, 然后对准孔位黏合到混凝土表面。钢板黏好后立即紧固螺母, 交替间隔紧固, 同时不断轻敲钢板使砂浆扩散, 排出气泡, 使钢板平整, 浆体饱满密实。黏完钢板30h后, 用小锤轻敲钢板表面, 判断密实程度。如钢板黏结面小于90%, 应剥下重黏。钢板黏结合格后应及时刷防锈漆。具体步骤如下 (施工图片见图4, 黏帖钢板用胶的性能指标见表5) :

(1) 放样。在腹板上放样一组平行线, 作为黏贴钢板条的黏贴位置线, 该平行线与水平方向成45°, 使黏贴后的钢板条与裂缝保持基本垂直, 平行线之间的距离为50cm;

(2) 钻孔。在平行线上用电锤钻18mm的孔, 孔与孔之间的距离为30～35cm, 线两端的边孔离端点为5cm, 为安装膨胀螺丝做准备;

(3) 凿毛。沿各平行线, 以各线为中心分别凿一条宽6cm的凿毛带, 凿毛带必须相对平整, 去除浮浆疏松物, 砂粒及外露粗骨料;

(4) 清洗。用高压水枪将凿毛带及膨胀螺丝孔清洗干净;

(5) 安装膨胀螺丝。向孔内注入环氧树脂胶泥, 然后打入膨胀螺丝;

(6) 钢板条下料、打磨、钻孔。按凿毛带的长度对应下料, 将钢板打磨光洁, 然后根据膨胀螺丝的位置在钢板上钻孔;

(7) 黏贴钢板。在凿毛带上涂一层环氧树脂基液, 在钢板上涂一层约2cm厚的环氧树脂胶泥, 然后将钢板条对应黏贴在各凿毛带上, 并用膨胀螺丝加压固定。

3.3.4 钢筋混凝土加厚补强

(1) 腹板上加厚混凝土的厚度为12cm, 长度以覆盖钢板条分布长度为准, 高度为各腹板的原高度; (2) 为了使新旧混凝土结合良好, 原混凝土表面必须先凿毛, 并以30×30cm的间距, 安设锚固桩, 锚固桩深入混凝土的深度为5cm, 用环氧树脂胶泥固定; (3) 钢筋网在同一个平面上, 网格大小为10×10cm, 钢筋网与锚固桩焊接固定, 钢筋规格为横向12cm, 竖向16cm; (4) 在钢筋网外安装模板, 模板上安装附着式振动器, 模板采用木模, 对拉杆固定, 模板上端需预留高度为20cm的进料口; (5) 混凝土从进料口进入, 用附着式振动器振实, 上端2cm混凝土用人工塞满, 并用预留模板挤压成型; (6) 混凝土初凝后, 拆除模板, 并用切割机切除对拉杆。

3.3.5 施加体外索

通过增加体外索, 能切实可靠的增加梁桥的抗弯强度, 以弥补梁内预应力配筋的先天不足, 阻止梁体进一步下挠和受拉区混凝土的开裂。体外预应力索与一般预应索相比, 有很多重要的区别, 其施工方法也不尽相同, 具体施工要求如下:

(1) 梁体为单箱3室型结构, 各室中体外索分布完全相同, 各室内有纵向体外索32束, 每2束为一组, 其外套塑料管保护; (2) 体外索采用直径15.24mm无黏结低松弛钢绞线, 依次锚固在支点横隔板, 1/4横隔板及跨中横隔板上, 采用OVM防松动锚具; (3) 预应力孔直径为40mm, 采用取芯钻机施钻, 钻孔必须顺直; (4) 张拉控制应力为:0.7×1860MPa=1302MPa, 控制力为178.65kN, 采用两端对称张拉; (5) 体外索分段支承以减少振动, 支承处外套不锈钢管, 内衬聚四氟乙烯套管以减少摩擦。

4 总结

由于交通量的增大荷载等级的提高, 以及使用年限等因素, 各地病态桥梁不断增加, 故桥梁检测及加固工作越来越多。利用挂篮进行桥梁加固施工, 造价低施工方便安全, 适应于各种桥梁的上部构造的检测与加固工程。利用各种新材料、新工艺对桥梁加固更有其重要的社会意义和经济价值, 这就要求我们必须在桥梁加固的方案设计和施工方法上不断开拓, 大胆创新。

参考文献

[1]JTG/TJ22-2008, 公路桥梁加固设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2008.

公路桥梁上部构造的施工工艺篇3

1. 模板、拱架和支架的设计

模板包括处于结构外部的模板和结构隐蔽表面模板, 有着严格的挠度限制, 其各自不应超过的限度分别为1/400跨径和1/250跨径。一旦由于某种因素, 包括结构自重和汽车负重 (冲击力除外) , 所产生的向下挠度高于已定的1/1 600限度时, 预拱度就应该被应用于钢筋混凝土梁、板和拱的底模上了, 预拱度值可以用结构自重与一半的汽车负重 (冲击力除外) 共同产生的挠度来表示, 纵向预拱一般模型表示为抛物线或者是圆曲线。反拱的设置发生于在跨度大于20 m的预应力简支梁, 图纸或者监理工程师的意见是设置的决定性因素。此外, 25 mm则是支架基础预期沉降和接缝压缩的临界值。模板、支架和拱架的设计是保障整个公路桥梁质量的基础, 所以在进行施工时一定要遵守既定的标准, 这样才能做到严格施工。

拱架和支架的预拱度应该注意一下几点: (1) 脚手架受到负重时的弹性形变程度; (2) 混凝土形变而导致超静定结构产生的挠度; (3) 挤压杆件接头和压缩卸落设备而导致的非弹性形变; (4) 预拱度在混凝土梁、板、拱的底模板设置。

2. 模板、拱架和支架的施工

钢材和胶合板抛光至少一个侧面和两个边, 这是模板、支架和拱架制作的基本材料之一。此外, 为了便于脱模, 在梁和墩台帽的突出部分要做成倒角或者削边的形状, 同时装饰线或凹凸槽要在图纸和工程师的监督和指导下设置并制作。在保证不伤害混凝土表面的前提下, 至少在距混凝土表面25 mm的地方, 才能将模板内的金属连接件和锚固件夹断、拆除。添堵混凝土表面的空洞时, 要遵守坚固、平整、均匀、颜色一致等等原则, 从而确保混凝土的光滑度。对于模板内部的杂物、砂浆、混凝土块、碎屑要及时清理, 防止其影响材料的质量, 进而影响整个建设工程的最终审查结果。施工时, 除了要对材料严格把关之外, 还要重视支架和拱架的建设过程, 要严格遵守图纸或者是工程师的指示。同时也要充分考虑周围的环境和天气因素, 保证施工的顺利实施。以上三处的施工是公路桥梁建设中的重要组成部分, 因此负责规划的工程师要完善图纸的绘画。具体的施工人员要严格遵守图纸施工, 评估人员要按照标准规范评价。只有这样, 才能保障施工的质量和安全。

3. 模板、拱架和支架的拆卸

混凝土强度能保证表面平滑和棱角完整是不承重侧模拆除的基本条件, 如果不能以上两点不能满足, 那么就不能实施拆除行为。一般来说, 承重强度比较差的混凝土可在其抗压强度达到2.5 MPa时实施拆除。但是对于承担其他重量的模板、支架和拱架来说, 只有它们自身能够承担起自身的重量时, 并且混凝土设计等级大于或等于51%, 路径超过3 m的约为70%, 方可进行拆除作业。当石拱桥的混凝土预制块的砂浆强度满足图纸要求后才能拆卸, 如果图纸没有具体要求, 按照行业的习惯和传统, 70%是砂浆强度的可卸架值。当拱上建筑完成建设后, 跨径小于11 m的拱桥就可以进行拆除了, 这是基本的规定。实腹式与空式拱的卸架要求完全不同, 前者必须在拱的养护期结束后才能卸架。但是后者只需在拱上建筑的立墙施工完成后, 即可移除。卸架还要遵守一定的施工的标准, 比如开始时的量应比较小, 以后可以逐渐增加。横向卸落要同时进行, 纵向则要对称均衡。拆卸看似任务最轻, 但却是反应桥梁建设质量的一个直接体现方面。如果建设不到位, 一旦支架拆除, 整个公路桥梁的骨架就会坍塌。

二、混凝土、钢筋混凝土的浇筑

1. 混凝土梁在支架上浇筑

梁的横断面斜向分段、水平分层是浇筑混凝土时的浇筑标准, 上层与下层之间的距离最小为1.5 m, 同时在保证不超过30 cm的前提下浇筑筑层厚度。一般采用的方式为插入式或者附着式, 施工模式为振捣器振捣。在无法一次性浇筑成形时, 可以分两次完成, 第一次可以达到的高度为距底板承托顶部30 cm处。此外, 还要检查脚手架的状况。在保证最小的沉降和下降之后, 才能开始第二次浇筑。

公路桥梁上部的浇筑要采取从两端开始向中间靠拢的方式, 两端的施工要保持同时性。如果建筑背景是分层浇筑模式, 也可以从一端开始。但是无论是从两端还是一端开始进行浇筑, 都必须遵守一次完成的要求。对于一般长度的公路悬臂桥梁, 悬臂要从中间向两端浇筑, 吊梁则要在混凝土强度达到设计等级的70%才能进行浇筑。对于跨径较大的公路桥梁, 设计和施工人员要对混凝土的开裂现象引起足够的重视。一般导致这种现象发生的原因, 是因为基底的刚性不同引起的支架不均匀沉降。

2. 混凝土拱在支架上浇筑

跨度16 m是一个分界岭, 小于16 m的拱要在混凝土凝固前从基地向顶部连续的浇筑。大于16 m的要分段浇筑, 浇筑方向应为拱跨方向。分段浇筑的拱架应设置在受力点和承重点上, 包括受力反弯点、拱顶、拱脚和分段的缝隙连接处。对于一些特定的拱架, 要遵守其架设要求, 比如像满布式拱架就要分别在拱顶、拱脚、缝隙连接处和1/4跨径处设置。各段缝隙之间的预留槽宽度要满足钢筋的要求, 一般为50~100 cm, 其方向要与拱轴方向垂直。前文提到过, 分段浇筑要一次性完成。但是当发生自然或者是人为灾害时, 施工被迫停止。要及时做出与缝隙方向一致的施工缝, 从而保证在解决灾害后能继续浇筑作业。70%的混凝土强度同样是间隔槽混凝土浇筑的标准, 其结合面应该与施工缝的处理标准一致。拱顶与拱脚的分段则在最后浇筑, 浇筑后就代表着此公路桥梁完全建设完毕了。

三、预应力混凝土梁的浇筑

在悬臂上浇筑混凝土时, 要注意从两端进行的浇筑作业要同时进行, 要保持施工的对称和均衡。另外, 由于桥墩两侧的梁体与施工设备之间存在重力的差额, 所以对于其中的弯力差要做到准确测量和严格规划。挂篮是悬臂混凝土浇筑采用的重要方式, 其后端应固定在已经完成的桥梁上。保证抗倾覆稳定系数在1.5以下的同时, 才能进行挂篮的前移。弹性和非弹性形变是设置支架施工预拱度的重要依据, 并且全部的浇筑流程最好在混凝土凝固之前完成。如果公路桥梁的跨度太大, 可以适当的设置工作缝或者按照顺序分段浇筑。顺序为先底板后腹板, 最后顶板和翼板。

四、结语

随着我国公路运输业的快速发展, 公路已经作为连接市与市、省与省的重要枢纽。其中公路桥梁作为公路运输的重要组成部分, 其建设的上部结构工艺是值得我们重视和不断探索的。

参考文献

[1]郑光辉.浅析公路桥梁上部构造施工工艺[J].黑龙江交通科技, 2013 (10) .

谈公路桥梁上部构造施工工艺篇4

1 公路桥梁上部构造模板、支架和拱架

1) 模板、支架和拱架的设计。若是公路桥梁上部构造模板表面有外露情况, 则应确保其挠度跨径低于1/390;若是上部构造模板表面过于隐蔽, 则应确保其挠度跨径低于1/240。当挠度跨径高于1/1 590时, 通常是由于汽车荷载和结构自重所造成的, 所以必须在梁、拱、板的底模上设置预拱度, 且纵桥向的预拱应呈圆曲线和抛物线。若是支梁的预应力超过20 m, 就必须在专业工程人员的指导下设置反拱。若是支架的挠度低于其长度的1/390, 则对支架进行预估, 其应低于24 mm预期接缝压缩和沉降。

2) 针对外露模板的制作和架设。主要采用的材料是钢材、胶合板等, 且必须最少刨光一个侧面和两个边。为了方便脱模, 应将梁和墩台帽凸出的部分制作成倒角或削边形状。预测同时, 在进行结构物的部位选择时, 应在专业工程人员的指导下, 并根据设计图纸进行合理选择, 而后进行凹槽或凸槽装饰线设置。应在混凝土表面24 mm~26 mm左右位置将模板内锚固件进行截断, 前提是不能对混凝土造成破损。为了确保混凝土表面层的坚固度与光滑度, 还应充分应用水泥砂浆, 将混凝土表面层出现的空洞实施填补。拆模前, 应使用脱模剂对模板进行喷洒, 这样有助于脱模和保护混凝土的色泽。

3) 拆卸。在进行拆除承重强度低的侧模、支架和拱架时, 应确保混凝土不会出现破损。在进行拆除承重强度高的侧模、支架和拱架时, 应确保混凝土符合强度条件, 并达到相应设计等级。在进行设置混凝土和石拱桥的预制块时, 其前提条件应是砂浆强度符合图纸的要求下, 而后便能进行卸架。若是在进行卸架时, 图纸规定不够明确, 则砂浆强度必须达到相应规定的设计等级。若是拱桥跨径在11 m以下, 则应在拱上建筑完成后再进行卸架。若是中等跨径的实腹式拱, 其进行卸架则应在对拱的养护期完成后。若是进行空腹式拱的卸架则应在拱上立墙完成后。拱架和支架卸落应循环进行, 并确保卸落量应是从小到大的增长。在具体实际进行卸落时, 应同时进行纵横向卸落, 并确保纵向的均衡一致[1]。

2 混凝土的浇筑

公路桥梁上部构造中主要有混凝土和钢筋混凝土的浇筑。1) 在支架上采用钢筋混凝土梁体浇筑, 且在其进行浇筑时, 必须结合梁的横断面, 对其上下层采取水平分层和斜向分段的方法进而实施连续浇筑。上下层浇筑前后应保持超过1.5 m的距离, 在实施振捣时, 通常采用附着式和插入式振捣器, 这时应确保进行浇筑的厚度不得超过29 cm。若箱梁体浇筑无法一次性完成, 则应进行第二次浇筑, 并应确保第一次浇筑的高度超过梁底板承托顶部31 cm以上, 且在进行二次浇筑前, 必须认真检查脚手架, 确保其是否出现下沉或是收缩。在进行简支梁式桥的上部构造浇筑时, 通常是一次性浇筑完成, 且其采用的浇筑方式是由台、墩两端开始, 而后逐渐往跨中部位浇筑。2) 在支架上采用钢筋混凝土和混凝土的拱体浇筑。进行浇筑时应结合拱体的宽度和拱肋及拱圈的跨度, 从而采取科学合理的方法实施浇筑。若拱肋和拱圈的跨度低于15 m, 则应采用拱脚两端和拱顶对称的方法实施连续浇筑。若拱肋和拱圈的跨度超过15 m时, 应采用沿着拱跨的方向, 分段的进行连续浇筑。与此同时, 在混凝土完全凝结前必须结束浇筑[2]。

应在拱架节点、拱脚、反弯点、拱顶部位选择对拱式拱架的设置, 且进行满布式拱架设置时, 应选择在拱架、节点拱脚、拱顶1/4的跨径处。应确保各段的拱轴线和接缝面的角度是垂直的, 还应在其分段位置预设一定宽度的间隔槽, 并确保达到钢筋接头的要求。若是在进行各段混凝土浇筑时没有一次性完成, 就应预设施工缝, 且设置的施工缝应与拱轴线是垂直角度。

3 混凝土后张法预应力浇筑

1) 梁体混凝土在悬臂处预应力的浇筑。若梁体与桥墩的连接呈非刚性, 就必须对桥墩于墩顶的梁段进行临时的加固, 确保其稳固, 且桥墩两侧的浇筑应保持一致。设计图纸所要求的标准应高于桥段两侧弯力差和梁体同设备的重力差。在采用挂篮的方式对悬架进行浇筑时, 在结束浇筑的梁段上向前移动时, 应确保其后端仍保持足够的压重力度。混凝土在进行浇筑时, 应在结束浇筑的梁段上采用挂篮后端的锚固。此外, 必须确保其的抗倾覆的稳定系数不会低于1.6, 在进行梁段浇筑时, 混凝土浇筑的方向应是由前端至后端, 并确保前端和后端的模板接缝是密切接合的[3]。

2) 进行梁的合龙跨, 应是由两侧向中跨位置进行合龙。在实际具体进行合龙时, 应先对合龙段的两端进行临时的固定, 并施加合理的预应力。在进行合龙段的连续刚构时, 应确保其能承受住合龙段和截面的温差变化影响, 并合理掺入减水剂与早强剂。在合龙段的浇筑结束后, 必须加强养护, 并在基于适度张拉强度的前提下, 及时实施预应力筋的张拉。

3) 混凝土梁体在支架预应力处的浇筑。在混凝土梁体进行支架预应力处的浇筑时, 必须结合支架和混凝土弹性与非弹性的变形, 从而进行设置施工预拱度。任何混凝土的浇筑, 必须在混凝土浇筑的初凝前结束浇筑。若是无法在混凝土浇筑的初凝前结束浇筑, 则必须进行设置施工缝或其他有效措施, 但前提是不对已经初凝的混凝土造成任何破损。若在箱形简支梁桥段采取分次浇筑混凝土的方式, 就必须先确保混凝土浇筑超过梁底板承托顶部31 cm之上, 进而按顺序实施腹板、顶板、翼板的浇筑。

4) 在进行预支梁段的混凝土浇筑时, 必须严格进行梁端的垂直度、钢筋预应力筋、预埋件位置、截面尺寸、底面平整度、孔道位置等方面的控制。必须严格依照设计图纸所规范的标准和施工作业的技术要求进行各梁段的预应力筋的布置, 进而实施梁段预应力的张拉连接, 及预应力筋的临时拆除[4]。

4 结语

对公路桥梁上部构造施工工艺进行分析探讨, 具有十分重要的意义。公路桥梁作为我国交通设施重要组成部分, 其质量的优劣将对我国的民生与社会生产造成巨大影响;因此, 认真探析公路桥梁上部构造施工工艺, 不仅能为整个公路桥梁的质量奠定坚实的基础, 还有助于推进我国交通事业的可持续发展。

参考文献

[1]谷守朴.公路桥梁上部构造的施工工艺[J].内蒙古公路与运输, 2011 (2) :41-42.

[2]黄中行, 李明杰.浅谈公路桥梁上部结构施工[J].科学之友, 2011 (12) :65-66.

[3]秦文升, 金波.公路桥梁上部构造加固技术及施工[J].江西建材, 2012 (3) :238-239.

桥梁上部构造加固技术篇5

由于设计年限久远,交通量与日俱增,车辆载重不断提升,加之缺乏维修,公路桥梁多处于带病超负荷工作状态。现结合广东省某高速公路段中小桥加固工程实例,就工程出现的梁底纵向裂缝、板底大面积横向裂缝、铰缝开裂、混凝土表面缺陷及露筋、桥面铺装破损等病害进行了描述,分析了产生的原因,同时也提出了相应的加固设计思路。

1 梁底纵向裂缝、板底大面积横向裂缝、铰缝开裂

1.1 病害描述

部分板底纵向裂缝,纵裂缝宽0.05 mm～0.4 mm,空心板梁底密集横向裂缝,缝宽在0.05 mm～0.22 mm之间,裂缝间距在10 cm～30 cm之间,板底轻度网裂,空心板梁间铰接缝开裂,局部渗水结晶,桥面雨水沿着铰缝严重渗漏。

1.2 病害原因分析

现浇形成的整体板梁的受力特性是双向异性板。在营运阶段,当作用活载后,将产生双向弯曲,在梁底的横向和纵向将同时产生拉应力。设计时板梁配置纵向主筋,在横向仅按构造要求配置钢筋或配主筋不足,难以承受双向整体板的横向拉应力而产生纵向裂缝,纵向裂缝贯穿板梁使其受力模式产生变化而成为单向受力板。简支梁底密集横裂主要是由于箍筋保护层偏薄等原因造成或梁体在预制过程中采用土模施工等不良因素引起的。钢筋混凝土空心板梁铰接缝横向联系刚度不够,使单梁受力偏大,在重载冲击作用下,产生开裂。板梁铰接缝处渗水为桥梁常见病害,通常与施工时桥面的防水层未铺装或铺装不完整,桥头路堤没有防水层或防水层损坏有关,雨水从桥面裂缝渗入到板梁铰接缝。

1.3 加固设计思路

由于裂缝的产生、发展及长期存在,使得潮湿空气进入结构内部,从而引起结构内部钢筋的锈蚀,最终导致结构的承载能力降低,影响到结构的正常运营甚至安全运营,因此,对结构目前存在的裂缝进行相应的处理及控制非常必要。但鉴于裂缝宽度的不同对结构的影响也有所不同,此处共分两种情况对桥梁的裂缝进行灌浆(或封闭)处理,其灌浆材料采用环氧树脂,封闭材料采用环氧砂浆,具体处理方法如下所述:

1)对于宽度小于0.15 mm的裂缝,其对结构内部钢筋锈蚀的影响较小,故仅对此类裂缝用涂抹法进行表面封闭;

2)对于宽度不小于0.15 mm的裂缝情况,其对结构内部钢筋锈蚀的影响较大,故对此类裂缝开设V槽,然后将V槽封闭并埋灌浆咀进行灌浆处理。

对裂缝处理完毕以后,对于部分板底纵向裂缝,采用粘贴A3钢板方式来进行横向补强;对于预制板板底大面积横向裂缝,采用粘贴A3钢板方式来进行纵向补强。对铰缝开裂、渗水结晶,将铰接缝表面清理干净,除去铰接缝的污物,先进行裂缝处理后,再进行粘贴A3钢板加固。为了适应铰缝两侧高低差异,采用挂贴钢板灌注法粘结。

对板底的纵向裂缝采用土木结构分析系统MIDAS/Civil进行计算分析。对整体板采用板单元进行三维空间有限元分析,计算中按照JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范和JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范进行荷载组合及承载力极限、正常使用的相关条款进行验算。

2 混凝土表面缺陷及露筋

2.1 病害描述

梁底混凝土表面局部蜂窝麻面,局部梁底混凝土剥落、露筋锈蚀, 左右幅梁底均有超高车辆刮伤痕迹,梁间铰接缝混凝土局部脱落、缺失,铰接缝混凝土有不饱满现象。

梁底混凝土表面局部蜂窝麻面,施工质量不良。现浇板梁底被刮伤,为超高车所致。梁底混凝土剥落、露筋、锈蚀为保护层厚度不够,雨水侵入后钢筋锈蚀膨胀引起剥落。铰缝的缺失,系由于梁间铰接缝隙较窄,混凝土与梁腹板局部胶结不良,在桥面重载作用下逐步产生。梁间铰接缝混凝土不饱满主要是施工遗留问题。

2.2 加固设计思路

对于梁底存在的蜂窝、麻面,混凝土剥落、露筋、锈蚀,梁底被刮伤等缺陷,首先将缺陷部位表层的松散混凝土全部凿除,露出新鲜混凝土,然后利用人工除锈的方法对缺陷部位的外露钢筋除锈,并将混凝土表面清理干净,最后利用聚合物砂浆对缺陷部位进行修补,在通道两旁设置限高标志;加强日常养护。对于铰缝缺失,采用压力灌浆器灌注复合环氧浆液,再用环氧胶泥涂抹。

3 桥面铺装破损

3.1 病害描述

车道混凝土有纵裂,左右幅桥面铺装混凝土板有不同程度的破损,搭板处混凝土局部破碎,桥面中央分隔带防撞墙破损严重,护栏剥落露筋,伸缩缝有泥砂积塞。

3.2 病害原因分析

搭板开裂主要是由于搭板处路基密实度不相同,在荷载作用下产生不均匀沉降而导致开裂。桥面板破损开裂为行车冲击荷载作用下和混凝土本身收缩等综合因素而产生。

3.3 加固设计思路

针对各种病害形式的不同(主要检查梁底是否存在渗水痕迹,铰缝混凝土缺失是否反射到桥面),对于存在病害的桥面铺装层处理方法如下所述:

1)水泥混凝土铺装破损严重的桥梁,铲除原桥面铺装,增加改进FYT-1改进桥面防水涂层,并加铺钢筋网。

2)局部破损的桥面铺装按原铺装修复。

防撞栏破损开裂先用气动工具把损坏的混凝土凿除清理干净,再用高一级混凝土进行修补。

摘要：以广东省某高速公路段桥梁上部结构加固工程为例,就工程中出现的梁底裂缝、铰缝开裂、混凝土表面缺陷及露筋、桥面铺装破损等病害及其产生的原因进行了分析,同时也提出了相应的加固设计思路以确保桥梁安全使用。

关键词：桥梁,加固,上部结构,裂缝,灌浆