前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇加固技术范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
桥梁在荷载的长期反复作用下开裂,或因用钢量不足而造成超规范的裂缝,是桥梁建设中常见的一种病害,如果不及时采取措施进行加固维修,位于裂缝处的钢筋将逐渐锈蚀剥落,钢筋截面积将减小,钢筋与混凝土间的结合性能将降低,给结构使用造成安全隐患,因此桥梁加固维修成为一个日益迫切的需求,但由于在国内尚缺乏此方面的技术规范,所以桥梁加固维修技术实践经验的总结和理论的进一步完善已迫在眉睫。
加固原因
1)旧桥梁原有的设计标准低,不能满足现在发展了的车辆通行要求。随着桥梁设计规范的不断发展,公路桥梁的设计荷载已由汽)6级、汽)8级、汽)13级发展到汽)15级、汽)20级及汽)超20级,并且仍有继续增大的趋势。据调查分析,全国的国道、省道和县级公路的永久大、中型桥梁中,设计荷载达到汽)20级、挂)100级标准的仅占大、中型桥梁总数的6.53%,汽)10级、履带50级及以下荷载标准的桥梁占9.17%,其余84.3%的桥梁基本上是汽)13级和汽)15级荷载标准。2)由于设计及施工的缺陷以及各种不利作用(如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、碱集料反应、冻融、盐害等),使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。3)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,由于年久失修、失养,已不适应交通量日益增长的需要。4)外界不利荷载的影响使得桥梁结构安全性下降。在我国,造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶,致使20%以上的桥梁出现安全隐患。5)新建桥梁由于勘察、设计及施工的问题而无法满足使用要求以及新桥的使用功能发生改变,也是桥梁需要加固的重要原因。6)相对于其它的降低桥梁裂缝的方法较为经济耐用。
常用加固方法
2.1体外预应力加固法
体外预应力结构与体内预应力结构本质的区别在于体外预应力结构的预应力筋布置主体结构之外,因体外预应力索通常为由多根钢绞线组合成的集中钢索,故称为体外预应力索。体外预应力加固通常是在梁底或梁侧下部增设预应力加劲钢丝索或预应力粗钢筋补强并分别锚固在梁的两端,通过设置一定的联结构件使预应力拉杆与梁体构成一个析架体系,成为一次超静定结构,施加体外预应力,抵消部分恒载应力,起到卸载的作用,从而较大提高桥梁结构的承载能力。
2.2加大截面加固法
加大截面加固法是在原结构基础上再浇筑一定厚度的钢筋混凝土,这是对钢筋混凝土桥加固的一种常用的改造技术。加大截面加固法一般采用两种方式:1)加厚桥面板;2)加大主梁梁肋的高度和宽度。该法施工工艺简单、适应性强,并具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间长,对生产和生活有一定的影响,且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2.3粘贴碳纤维布加固法
碳纤维增强复合材料是一种性能优良的混凝土结构加固材料,它具有强度高、密度小、耐腐蚀、抗疲劳等优点其加固法是利用树脂类材料把碳纤维布材或板材粘贴于混凝土结构或构件表面,形成复合材料体,通过碳纤维布与结构的协同工作,达到对结构补强加固及改善受力性能的目的。
2.4粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法是以树脂粘结钢板与混凝土的结构加固法,其施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平,适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
坚固耐用;2)施工快速;3)简捷轻巧;4)灵活多样;5)经济合理。
2.5增加横向联系加固法
通过增设桥梁横向联系,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。
2.6锚喷混凝土加固法
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。
体外预应力加固简介与计算方法
3.1体外预应力加固简介
体外预应力是指对布置于承载结构本体之外的钢束张拉而产生的预应力。体外预应力技术是后张预应力体系的分支,是无粘结预应力结构技术的一种。体外预应力经过20余年的发展和工程应用,目前已形成有粘结体外预应力和无粘结体外预应力两种应用体系,有粘结体系的管道的铺面质量及其水密性容易检查和控制,预应力摩阻损失小;无粘结体系的单根无粘结筋的摩阻损失极小,可采用单根张拉工艺,张拉设备体积小,容易操作,预应力筋有多层防护。因此,其耐腐蚀性和防护性安全可靠;另外,在使用期间可重调预应力值,更换预应力筋。
体外预应力结构的优点:(1)能够调校和控制体外索的应力,便于检查腐蚀情况保证在必要时能够替换钢绞线束;(2)在箱梁的壁内不存在预应力管道,使得混凝土容易浇筑,不会因为预留孔的存在而减低承压能力,因此能尽可能地减小箱梁壁厚,减轻结构自重;(3)对于某类型的结构,如预制箱梁结构,使用体外索可以简化及加速桥梁的建设速度,降低建造成本;(4)简化了曲线预应力筋,减少了摩阻损失。
3.2体外预应力计算方法
3.2.1体外预应力加固体系的力学分析
用力法求解体外预应力加固体系内力时,以活载引起的水平钢筋拉力增量为变量,切断水平筋而得到基本结构,计算得到水平钢筋承担的力之后,可进行体外索的配置,由水平钢筋的张力估算出预应力筋的用量,最后校核计算结果。
3.2.2加固体系正常使用阶段验算
(1)钢筋应力验算:根据应力控制条件来判断是否满足要求。(2)裂缝验算:采用直接控制裂缝宽度的方式计算,求最大裂缝宽度。(3)挠度验算:根据《公路桥涵设计通用规范》(JT-GD60-2004),控制的活载挠度为:fk=fa+fxp≤L/600。
3.2.3求解加固体系的预应力损失
预应力损失的计算主要包括摩阻力引起的预应力损失;锚具变形引起的预应力损失;温差引起的预应力;分批张拉由于混凝土弹性收缩引起的预应力损失;钢筋松弛引起的预应力损失;混凝土收缩与徐变引起的预应力损失。
结术语
各种桥梁加固实例表明,体外预应力加固体系是最常用的桥梁加固方法,其优点是:①受力明确、施工简单、不影响正常交通;②维护修补方便,可以随时更换预应力筋;③能够大幅度提高旧桥的承载能力;④对原桥的结构损伤很小,可以做到不影响桥下净空,且不增加路面标高。
参考文献
1 孙晓燕.服役期及加固后的钢筋混凝土桥梁可靠性研究[D].大连理工大学,2004.3
2 徐栋,项海帆.体外预应力桥梁的力学性能及其影响因素分析〔J〕.桥梁建设, 1999, (3): 1-4, 7.
【关键词】桥梁病害;桥梁加固;加固技术
0.前言
随着我国基础设施建设的飞速发展,交通基础设施建设无论从规模上还是建设标准上都有了一个大跨度的提高。桥梁作为道路交通的一部分,随着经济的发展和公路交通量的增大,桥梁荷载呈现以下特点:交通量不断增大;重型车辆和超载现象严重;超限运输的增加等。由于桥梁的承载能力有限,造成了许多桥梁不同程度的损伤,存在安全隐患。 因此,对桥梁的加固与维修非常重要。
1.桥梁加固的内容
桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通行能力的措施。桥梁加固与改建工作的主要内容包括:对服役桥上部构件进行加固;对服役桥下部构进行加固;拓宽桥梁的行车道或人行道;升高桥梁部构造的高度;更换桥梁行车道路面或引桥路面结构。桥梁的加固与改建工作应充分利用原有部件,凡能加固的,则不宜改建。桥梁加固的工作程序一般为:检查桥梁现状及损坏情况;调查桥梁历史技术资料及现有交通状况;提出维修加固或改建方案并进行分析比较;确定方案并付诸实施,即进行维修加固或施工。
2.桥梁加固的具体工作
2.1桥梁病害的成因
(1)以前我国修建的桥梁因为受到当时设计、材料、施工等方面的影响和局限,存在一定的先天不足,安全不足。一般会有断面单薄、安全储备低、双曲拱等,这就需要桥梁加固,对原本存在的缺陷进行修补。
(2)桥梁的耐久性差或年久失修、老化等问题。很多早年修造的砖拱桥就存在这样的问题。
(3)近年修建的桥梁,因施工期短、设计不当、施工质量差等原因,很多的桥梁都出现了多种问题,这也是亟待加固的一部分桥梁。
(4)随着经济的发展,交通量再增大,桥梁的载重又面临新的挑战,这就需要对桥梁进行加固,提前预防事故发生。
(5)还有部分桥没有自身的先天问题,但是随着使用年份的增加,由于雨水冲刷、风化等自然原因致使存在一些病害,就需要进行修补,以延长桥梁使用年限。
2.2桥梁加固实施的原则和难度
2.2.1桥梁加固的难度
(1)桥梁建成后,基本都已使用通车,那么加固要在保证交通畅顺的同时进行,这就为加固工程带来的一定的难度。
(2)很多需要加固的旧桥多是危桥,结构已经很脆弱,这些旧桥因为时间长,很多原有的设计资料和施工记录都不完整了,造成对结构内部不能完全解析,因此存在很多不确定因素,所以这就给旧桥加固带来了很大难度。
(3)有很多过渡时期的旧桥,结构设计时参杂了新老结构体系,还有的桥包括了新老桥体,这就为加固桥梁工作增加了施工难度和工序。
(4)桥梁都有自身的结构,所有的加固都要在原结构基础上进行,这对加固工作带来了局限性。
2.2.2桥梁加固的原则和安全评估
桥梁加固原则就是在遵循先加固,加固不能满足需要的就进行改造,完全失去交通行车能力的就重建。旧桥加固实际上是一项经常性的桥梁施工工程,桥梁的加固是以加大和修复桥梁构件来提高局部或整体桥梁的承载力的施工。桥梁加固一般遵循不改变桥梁原结构的原则;若是桥梁加固不能满足和适应实际的交通需要,那么就要对桥梁进行改造。一般旧桥改造是对旧桥的部分构件进行更换或者改变原桥梁的结构体系,再者就是拆除部分构造重建;对于已经完全不能通车的桥梁只能将旧桥进行拆除,重新设计、建造新桥。
桥梁加固后,对上部结构要进行静载和动载实验,将试验结果与加固前进行比较,再与所要达到的标准进行比较,看加固是否成功。对下部结构,要运用适当的器械进行频率变化的测评,以此确定桥墩加固效果是否合格。
桥梁的加固应在施工完成后对工程进行加固效果的评价,评价通过后桥梁加固才算完成。桥梁加固维修技术发展时间并不长,为了指导桥梁加固工作,应该有一套完整的实用性桥梁检测、评定加固的技术规范,以保证桥梁加固工作科学合理安全。
3.桥梁加固常用技术
桥梁加固技术主要有:增大原结构构件截面,提高原结构的强度和刚度;建立新结构保证桥梁的抗力;改变原结构的受力体系,减少原结构受力;对原结构施加预应力,改善原结构的受力能力。
3.1增大构件截面的方法
①增加主梁截面。适用于主筋截面不足、桥下净空有限、不允许增加梁高的桥梁。这种加固方式可以不受桥下净空的限制,只需截断并接长箍筋,但这种方法对结构的损伤较大,施工工艺较复杂。②增大梁肋混凝土截面。适用桥下净空较高,允许增加主梁高度的桥梁,这种方法会减小桥下净空,对于桥梁的外观影响较大,城市桥梁多不适用这种方法。③加厚桥面板,增加桥面截面。适用于可中断交通的小跨径桥梁,这种加固法增加了自身结构重量增加产生的弯矩,结构承载力提高不明显。
3.2提高桥梁抗力的方法
①粘贴钢板。这种方法中,粘贴钢板加工成形比较困难,需要支护设备,而且在长期使用中维修保养工作量大。②粘贴玻璃钢。适用于通行重型车和大型设备的桥梁进行临时加固。这种方法中玻璃钢的弹性模量较混凝土低,容易发生变形,所以只在临时加固中适用。③粘贴钢筋。这种方法对钢筋进行了防护处理,可以增加梁的抗弯能力。
3.3增加辅助构件,减少原结构受力的方法
①增加主梁。适用于主体结构较为完好但承载力不足的桥梁。这种方法施工时需要中断交通,且工艺复杂、工程量大,对桥梁原结构损伤也比较大。②增加横隔梁。适用因横向联系不足而降低承载力的桥梁的上部结构。这种方法是在桥梁上增设横隔梁,主要是固定主梁上贯通全桥宽的钢筋。
3.4改变结构的加固法
①八字撑架加固。适用于不通航河道之上的桥梁的上部结构。这种方法对桥下净空影响较大,不常用于城市桥梁的加固。②连续体系加固。适用于抗弯能力不足的桥梁。这种方法对交通有影响。
③还有增设大边梁的方法和截面转换方法。
3.5预应力技术
现代桥梁逐渐向轻型、大跨度等方向发展,所以在今后的桥梁加固中,现有的加固技术就受到一定限制,所以预应力技术会被普及。预应力技术主要通过体外预应力来实现,体外预应力的预应力钢束设于混凝土构件的外侧,钢束穿过设在构建端部的挡块和中部适当位置的转向块进行张拉,从而使砼构件获得预压应力。预应力技术包括:下撑式预应力拉杆法、预应力钢丝束法。
3.6对于桥梁出现裂缝等,不需进行大型技术工程的,可进行局部的修补
①表面抹灰补缝。在混凝土表面用水泥浆、水泥砂浆、环氧基液、环氧砂浆等材料在裂缝处涂抹。②表面喷浆补缝。根据裂缝的部位、性质,可分别采用无钢筋素喷浆或挂网喷浆等方法修补裂缝。喷浆修补一般先对裂缝表面进行毛处理,之后喷射一层有一定密度的高强度水泥砂浆封闭裂缝。③压力灌浆补缝。施加一定压力,将浆液灌进裂缝内部,提高结构强度、耐久性和抗渗性。压力灌浆的浆液也有多种,水泥灌浆、沥青灌浆、化学灌浆,可根据桥梁裂缝的实际情况进行选择。
关键词:工程 抗震 加固技术
1、常见的加固技术
《规程》规定:对房屋抗震承载力不足时,宜采用的加固方法有:拆卸或墙设抗震墙,对已开裂房屋进行修补和灌浆,面层或板墙加固,外加柱加固,包角或镶边加固,支撑或支架加固;当房屋整体性不满足要求时,应采用的加固方法有增加墙段,设钢拉杆,增设托梁,增加现浇层等;对于易倒塌的部位,宜采用的加固方法有:增强连接,减少悬挑长度等。工程上用得较多的方法有如下几种:
1.1外包型钢加固法
所谓外包钢加固法,是指在混凝土结构外部利用型钢进行包裹,促使建筑结构的抗震能力有所提升。这种加固法有两种类型,即干式与湿式两种。这种加固方法大多使用于混凝土截面尺寸无法增加,但在实际使用过程中又需要更高的抗震能力的建筑结构。在使用这种加固方法的过程中,一般利用化学灌浆进行加固,此时需注意型钢表层温度应不超过六十摄氏度。此外,若是环境中具有腐蚀性能的物质,应及时采取可靠的预防措施。
1.2预应力加固法
这种加固方法主要利用外部的预应力的钢拉杆等对建筑结构进行加固。这种方法主要适用于对承受能力要求高,但所占空间又比较小的建筑物。但这种方法的适用范围比较有限,不适用于温度较高的环境中的建筑,也无法用于建筑结构收缩逐渐变大的建筑结构。
1.3增大截面法、高强钢绞线网+高强聚合物砂浆面层加固法
增大建筑物的承重结构的受力面积来提高其承载能力。优点是技术简单、适应性强;缺点是需要受力构件表面上一定要平整、加固周期长、湿法作业、现场环境差。
1.4 FRP(纤维复合材料)加固法
在构件表面上涂环氧树脂并粘贴FRP材料来增强构件的结构性能。优点:不增加结构自重;缺点是使用局限性(只针对受拉受弯构件),费用较高。
2、新型抗震加固技术概要
新型加固技术由于其能够大大降低甚至消除抗震加固施工对建筑功能的中断和影响,在不破坏建筑物使用功能的前提下,实现对建筑物抗震性能的提升。目前这类技术在地震多发国日本广泛被运用,是未来新型加固技术发展的趋势。
2.1“不入户”附加子结构加固
附加子结构加固方法是将附加子结构与既有建筑通过特殊构造结合起来,形成一个新的受力体系。此方法通过增加侧向刚度以实现整体结构抗震能力的提升和改善既有结构的受力状态,形成更加合理的受力体系,从而有效降低结构的层间位移和总位移,更充分的利用结构的抗震性能,达到抗震加固的目的。这里套用吴良镛先生提出的“有机更新模式”可以很好的诠释这一抗震加固方法。其特点有:大部分施工作业都在室外完成;结构布置灵活;施工周期短;建筑的功能和使用影响较小。此类型加固方式主要有:外附钢支撑、外附钢框架和外附钢支撑框架等。
附加钢支撑加固,不占用室外空地,适用于建筑物周围空间较小的情况。附加钢框架加固适用于中、低层建筑(如:小区住宅、学校教学楼、办公大楼等),前提是建筑物四周必须有一定的可使用空间,用来设置外附框架,但同时如果对外附框架增加的建筑面积加以合理利用,可使建筑面积转化为可使用面积。附加钢支撑框架加固,结合钢支撑和钢框架很好的结构性能,形成共同受力结构体制,主要适用于抗震设防要求较高的地区。
2.2消能减震技术
消能减震技术的原理是在结构抗侧力构件中设置消能部件(一般为阻尼器),通过其局部变形提供附加阻尼,来耗散或吸收由地震输入结构中的能量,减少主体地震反应,实现消能减震的目的。比较常用的有摩擦型阻尼器、粘滞性阻尼器和粘弹性阻尼器等。此方法m用于墙体较少的中、高层框架结构,通常在新建的高层建筑中采用较多,随着建筑老龄化及国家抗震要求不断提升,在既有建筑加固改造的工程中也越来越受到重视。
2.3阻尼器和“不入户”附加子结构加固技术的结合使用
在地震多发区和一些有特殊要求的建筑,将外附子结构与阻尼器组合使用,充分利用各自的特点,提高附加子结构的耗能能力,进一步改善既有建筑的抗震性能,来抵抗更加强烈的地震作用或者大幅的降低建筑物的地震反应。比较典型方法的有外设减震支撑和外附柱型消能减震技术。
外设减震支撑方法与外附钢支撑方法结构形式相类似,是指在建筑物的外侧设置减震支撑,并在钢管支撑的芯材处采用摩擦阻尼器的支撑,使其吸收地震时建筑物的地震能量来提高既有建筑物抗震性能的方法。其特点是建筑物的使用功能基本上不受施工的影响,而该加固技术也可以大幅度减少工时、降低造价,并且不会产生多余的建筑垃圾,符合当今流行的绿色建筑概念。
外附柱型消能减震技术与外附钢框架法结构形式相类似,是指在外附钢框架柱的中段设置钢阻尼器,用阻尼器来对外附钢框架进行减震加固,避免地震力对外附钢框架造成不利的影响,增强了外附钢框架抵抗地震的能力,进一步改善既有建筑的抗震性能。其特点是可以避免因加固斜撑对窗户视野和采光的影响,具有建筑功能意义上的吸引力。
3、工程中的新型抗震加固技术
3.1新型抗震加固技术
在抗震加固新技术中,最为典型的是日本研发的高弹性材料加固工法。这种技术主要通过在建筑物加固过程中,在抗震带涂上粘合剂并将其固定在支柱上的方式实现的,与其他加固方法相比,这种方法的操作相对简单,且经费耗用也较少。另外,这种加固方法还能够采用预应力的加固方法,即首先对FRP施加预应力,再将其外贴到结构上,达到对结构进行加固的目的。采取这样的加固方式,能够有效克服FRP材料本身的缺点,对结构进行刚度与强度的同时加固。除此之外,增设斜撑加固、框架加固等也是有效的新型加固方式,这些方式都是通过增设的部分实现地震力的分担,进而提高建筑抗震能力。
3.2新型减震加固法
减震加固的主要原理是在结构抗侧力构建中设置消能构建,大多采用阻尼器,借助局部变形提供附加阻尼,以吸收或分散地震力,进而达到对建筑抗震能力提升的目的。加固时能够选择的阻尼器种类较多,目前大多选择摩擦型阻尼器、粘弹性阻尼器等。摩擦型阻尼器是利用摩擦耗能装置,通过元件的互相滑动摩擦,以消耗掉原本需要结构承担的部分地震力。目前研发的这类阻尼器主要分为普通摩擦型阻尼器、pall摩擦型阻尼器、摩擦剪切角阻尼器、多级摩擦型阻尼器等类型。摩擦型阻尼器通常在结构需要承受的地震力度较大时才会启动,也就是说,针对强度较小的地震力或其他自然力的防御能力与减震能力都比较低。
3.3高性能钢丝网复合砂浆薄层加固技术
所谓高性能钢丝符合砂浆薄层加固技术,主要是对混凝土构件进行表层处理,将钢筋网铺设在其表面,再涂抹性能较高的砂浆,促使加固的部分能够与混凝土部分实现对地震力的共同承担,以达到提高结构抗震能力的目的。这种技术主要通过提升建筑结构本身承载力的方式,包括承受能力以及延性等,进而实现抗震能力的提高。另外,与其他方法相比,这种方法的操作原理与抗震工作原理也比较简单,不需要过于专业的操作知识等。这种方法的施工程序比较简单,需要的经济投入较低,具有较大的发展空间。
结语
综上所述,伴随抗震技术的不断发展,以及我国建筑技术的不断进步,抗震加固方法也逐渐多样化。并且,不同的抗震技术有着不同的优势,不仅有效降低了地震灾害对建筑物带来的伤害,还为我国建筑事业的发展提供了重要的支持力量。
参考文献
Abstract: With practical examples, fire beam reinforcement technology is analyzed.
关键词: 火烧;梁体;加固
Key words: fire;beam;reinforcement
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)25-0127-02
0 引言
随着社会的发展,桥梁遭受火灾的次数亦在逐渐增多。火灾不仅造成很大的经济损失,而且对桥梁结构本身造成不同结构的破坏,损坏严重时必须加固补强才可投入运营。本文结合陕西西铜高速公路耀县高架桥火灾工程实例,介绍火烧梁体的加固补强技术,以便对类似工程提供借鉴。
1 桥梁概况
耀县高架桥上行线于1999年9月竣工通车,设计荷载等级为汽-超20、挂-120。
下行线于1992年12月竣工通车,设计荷载等级为汽-20级、挂-100,业主于2008年6月对下行线进行过维修加固改造。
火烧桥孔上行线所属桥联的上部结构为:4×29.6m预应力混凝土连续箱梁,梁高1.6m,下部结构为82~86号独柱墩,桩基础;下行线所属桥联的上部结构为:5×30m预应力混凝土连续箱梁,梁高1.4m,下部结构为79~84号独柱墩,桩基础。
2 火烧概况
一辆油罐车因雨天路滑,车辆侧翻到高架桥护栏上,导致罐体裂缝,汽油大量外泄,部分汽油沿桥梁泄水孔流到桥下河道中。同时,侧翻引发火灾,火焰迅速蹿高直接烧灼桥梁。火灾持续时间约1小时,最终经消防中队采用水淋方式扑灭。事后,高架桥上行线84~86孔,下行线81~83孔损坏严重。
3 病害梁体试验检测结果
3.1 上行线85孔1、2、3号箱梁、86孔1号箱梁,下行线82孔1号箱梁严重烧伤,过火温度约为700-800度,梁体表面呈现浅黄色,伴有严重砼剥落、漏筋,混凝土强度不能满足设计要求。
3.2 上行线85#墩左侧和下行线82号墩右侧中度烧伤,烧伤部位的混凝土强度不能满足设计要求。
上述构件均评为状态Ⅲ,中度烧灼尚未破坏,显著影响结构材料或结构性能,明显变形或开裂,对结构安全性或正常使用性产生不利影响,应采取加固或局部更换措施。
3.3 根据静载试验检测结果,两试验孔均受到火灾影响,强度和刚度明显下降。其中,上行线85孔损伤较86孔更为严重。该两孔承载力已不能满足设计和正常运营要求。
3.4 动载检测结果表明,上行线86孔动刚度与未过火的87孔相近,频率比分别为1.235和1.228,85孔一阶自振频率比相对较低,为1.077。下行线82孔的频率比为0.977~1.086,基本上与计算值相近。可见,火灾对动刚度造成一定的损失。
检测报告结论:该桥的承载能力和工作性能不能满足设计要求,必须进行立即加固或改建。
4 桥梁加固方案设计原则
桥梁加固设计原则:遵照原设计荷载及标准,进行相关部位结构计算,在满通部部颁有关规范及标准要求前提下,降低工程造价。
5 维修加固设计主要内容
5.1 对火烧上行线85~86孔、下行线82孔受损严重梁体梁体的修复方案进行比选:
方案一:对受损严重梁体采用组合截面结构(砼+钢板)方法进行加固。
优点:直接加固梁体,施工技术要求低。
缺点:需定期涂刷防护漆,后期养护费用较高;工程造价较高;工期较长,对交通保畅不利。
方案二:对受损严重梁体采用粘贴钢板方法进行加固。
优点:直接加固梁体,施工技术要求底;工期较短,对交通保畅有利;工程造价较低。
缺点:需定期涂刷防护漆,后期养护费用较高。
5.2 对于其它一般受损梁体梁体的修复方案进行比选:
方案三:对于其它一般受损梁体在梁底采用粘贴4片,每片15cm宽、8mm厚Q345扁钢带方法进行加固。
优点:施工技术要求底;工期较短,对交通保畅有利。
缺点:需定期涂刷防护漆,后期养护费用较高。
方案四:对于其它一般受损梁体在梁底采用钢绞线网片-聚合物砂浆方法进行加固。
优点:常规养护,后期养护费用较低。
缺点:施工技术要求高;工期较长,对交通保畅不利。
5.3 梁体计算分析:
①刚度计算结果(表1)
②强度度计算结果(表2)
经预算分析,方案一总造价460万元;方案二455万元。
火烧后梁体混凝土耐久性及强度均有不同程度的降低,由检测报告结论来看,主要试验工况挠度校验系数大于1,应变校验系数也较大,说明梁体刚度降低较严重,因此,本次加固设计针对受损严重程度的不同,采用不同的加固处理方式:对于严重受损梁体,采用钢板-混凝土组合截面加固(方案1)和粘贴钢板加固(方案2);对于一般受损梁体,采用粘贴钢带加固(方案3)和钢绞线网片-聚合物砂浆(方案4)两种加固方案进行比较,两者在施工难易程度等方面各有优劣,造价相当,都可以有效的恢复提高梁体的各项性能指标。
经计算分析,从结构受力角度对两种方案进行比较,根据检测报告,对箱梁底板混凝土采用C15标号,模拟刚度的降低。对上行线进行计算分析,发现受损后梁体刚度只能达到原梁体的87%,而采用方案1、2加固后,两者基本均可恢复到原梁体刚度,方案1效果略好,但差别不大。对承载能力极限状态复核验算发现,两种方式增加的恒载效应均不大,在5%以内,但R抗力提高程度差别较大,方案1的R抗力比原设计提高24%,方案2则只有6%,显然方案1加固效果要好于方案2,结合其他相关影响因素综合分析得出如下结论:对于严重受损梁体推荐采用方案1进行加固,对一般受损梁体推荐采用方案3进行加固。
5.4 其它病害处理:
①对受损原横隔板进行修复。
②对其它区域污染的梁体外表面及墩柱、盖梁打磨,表面涂装。
6 加固后的荷载试验结果
6.1 梁体挠度校验系数在0.63~0.91之间,应变校验系数在0.30~0.82之间,且挠度与应变的平均校验系数均小于1,说明该桥目前满足设计要求。
6.2 主梁变形及裂缝观测:在各工况试验荷载作用下测试断面未发现裂缝,主梁未发生异常变形,混凝土与钢板无相对滑移。
6.3 动载试验:实测的振动时域曲线符合预应力混凝土连续梁桥的振动规律,振动时域、频域曲线及阻尼比合理。实测的一阶频率大于计算值,一阶频率的校验系数为0.59,小于1,说明目前该桥的整体刚度大于理论刚度,满足设计要求。
6.4 承载能力评估:本次加固设计根据受损梁体病害具体情况,有针对性的采取了组合断面和粘贴钢带两种不同的加固措施,通过加固前后结构承载能力检算表明,组合断面加固的主梁承载能力安全系数从1.15~2.00提高至1.33~2.33,粘贴钢带加固的主梁承载能力安全系数从1.16~1.99提高至1.26~2.26,未加固主梁的承载能力安全系数从1.15~1.16提高至1.19~1.24,加固后桥梁整体承载能力明显提高。
7 结束语
本文介绍了某高架桥火烧桥孔加固技术,实践证明,该桥加固后工作性能良好,达到设计指标,施工方便,对原结构不产生新的损伤,可作为同类工程的参考。
参考文献:
[1]上海市:《火灾后混凝土构件评定标准》(DBJ08-216-96).1996.
关键词:桥梁加固;意义;方法
中图分类号:U44 文献标识码:A
自改革开放以来,我国的交通设施建设进入了快速发展阶段。桥梁作为交通干线的重要组成部分,是交通畅通的重要保证,所以,保证桥梁的使用性能是具有极其重要意义的。近年来,在经济的快速发展下,我国的公路运输量呈不断增加的趋势。随着运输量的不断增加,很大一部分桥梁由于在建设之初在材料、设计、施工等多方面的影响下,已无法满足不断增加的负荷的要求,桥梁长时间的处于超负荷承力状态,破损情况严重。导致桥梁破损的情况是多方面的,如止前车辆超载情况越来越严重;交通运输量不断的增加;桥梁各构件及材料在长时间的使用过程中出现老化;自然环境侵蚀及地质灾害等都会不同程度的造成桥梁沉陷、裂缝等,严重影响交通运输的安全,所以对这部分破损的桥梁进行加固是必然的趋势。
1 桥梁加固概述
我国目前公路上存在的桥梁很大一部分都是处于上个世纪末期修建的,当时的设计、施工标准及材料的质量标准都处于较低的一个水平,在交通量少,运行的初期通常还不会有较大的问题出现。但经济的发展带动了运输量的激增,这时桥梁的各方面功能就无法满足当前交通运输的需求。目前我国的桥梁中危桥占有一定的比例,这些桥梁较窄,无法满足通车的净空及通行能力的需求,由于在设计和施工时由于存在着不完善的地方,所以长年在自然环境的侵蚀及洪水的冲涮下沉降、拱起、开裂情况严重,再加之超载车辆的增多,使桥梁的安全性无法保证,近几年来,桥梁坍塌所造成的群众生命和财产受到损害的事故频繁发生,使人们对桥梁的安全性提出了更高的要求。
由于很大一部分桥梁都有不同程度的破损情况,但桥梁的整体还较为完好,如果盲目的把所有破损的桥梁都推倒进行重建,不仅需要耗费大量的资金,同时也影响交通的正常运行。所以从经济和保证交通运行的角度上对破损的桥梁进行加固改造,使其具有更高的承载力,延长其使用寿命,这对现代的交通运输将起到极其重要的作用,同时又节约了大量的重建资金,所以桥梁加固所带来的经济效益将是十分显著的。
2 桥梁加固的原则
2.1 不改变原建筑结构原则
桥梁加固是在原有的桥梁基础上,对其构件及配件进行更换,从而增加桥梁的承载能力和通行能力。但也有特殊的情况下,需要对原有桥梁进行重建或是改建时则需要对桥梁的结构进行改动。这多数是由于原有桥梁进行加固后也无法适应当前交通需求时,则要进行重建,这时则需要充分考虑到中长期交通运输的需要,在建设时也要按照现代桥梁的建设规范进行设计和施工。
2.2 灵活处理原则
(1)改变原有的桥梁结构,用新的结构替代原有的承载能力有限的结构;(2)将原有结构的构件横截面积增加或者扩大,用以增加桥梁原结构的刚度和强度;(3)将原有的受力系统进行调整,减少原结构的受力大小;(4)加固时若用增加或扩大桥梁截面的方式,须注重新增加部分和原来的部分的结合,让二者能够组成一个整体发挥加固效能;(5)对原有的结构新增外应力,改变原有结构的受力层次,将提高桥梁的刚度和强度;(6)无论使用哪一种加固方法,在施工时都应考虑功效快、投资低、不影响交通、技术上具有可操作性、能够持久耐用的施工要求。
3 桥梁加固设计方法
3.1 体外预应力的加固法
这一加固方法的原理在于在桥梁下缘的受拉区域增设预应力材料,在张拉的作用下使桥梁产生预应力,梁体会产生上拱效应,抵消了桥梁的部分自重应力,降低壳体结构变形速度以及裂缝的宽度,改变结构受力系统,很大程度上将桥梁结构的承载能力提高。所以这一方法是使用最广泛的加固方法之一,其缺点在于体外预应力钢筋的防腐问题会相应增加桥梁的养护费用,通常不是公路部门的首先方法。
3.2 改变结构受力系统的加固法
这一方法主要是在改变桥梁结构受力系统的基础上实现提高桥梁的承载力。具体操作如将简支梁和简支梁进行纵向的连接,从而将简支梁变成连续梁,或者在桥梁的下方架设桥墩或者支架,又或者在梁下设置类似钢桁架的叠合梁及加劲梁来降低梁的外应力,增加桥梁的承载能力。改变桥梁的结构体系有很多的方式,不过都需要在桥下进行施工操作或者增设永久性设施。这一方法减少了桥下的空间,在施工中会对交通造成影响,如此,在施工设计时就必须综合考虑桥梁的通行能力和泄洪能力,另外,若使用了临时支架进行加固,会对原有的简支梁的受力结构造成影响,支点会发生弯矩,所以在施工时应进行受力的验算。
3.3 桥面补强层的加固法
即在梁的顶部铺设一层钢筋混凝土结构,施工时,通常先将旧桥面凿除,这样可以是主梁与加强层形成一个整体,以此来增加主梁的厚度,改变桥面的横截面负荷分布,加强主梁的抗压能力,从而提高桥梁的整体承载能力。
3.4 增加配筋及截面的加固法
当桥梁出现刚度、强度、抗震能力及稳定性能问题情况时,通常采用的加固方法为增加桥梁配筋、增加桥体的构建截面等,这种加固法主要是通过使桥体侧面和梁底的面积以及增加主筋的数量,用以提高梁的有效高度及抗弯能力,以此增加桥梁的承载力,这一方法被广泛应用于拱桥以及梁桥的加固设计。
3.5 碳纤维或钢板粘贴的加固法
碳纤维加固方法是新引进国内的一种技术,优点在于耐腐蚀、强度高,当前正在推广应用,钢板粘贴加固法主要是采用锚栓和粘结剂把钢板粘贴锚在混凝土受拉或者其他薄弱位置固定,将加固混凝土与钢板连成一个整体,最终提高桥梁的承载力,这一方法的优势在于不改变原有桥梁结构且施工简单,技术可靠,工艺较为成熟,近几年得到了广泛应用。
结语
目前在发达国家已把新建桥梁放在了次要的位置,更着力于对桥梁加固的研究,桥梁加固问题已成为全世界共同关注的重要课题。在我国现有的桥梁中,出现破损情况的桥梁多集中在中小桥梁中,所以对中小桥梁进行加固改造已成为当前特别需要关注的重要问题,随着我国桥梁技术的不断发展和完善,不断的加大对现有破损的桥梁进行加固改造研究力度,从而提高对桥梁维护和加固的水平对我国的交通运输和经济发展是具有极其重要意义的。