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【关键词】道路桥梁;裂缝;解决措施
一、道路与桥梁施工中裂缝成因
1、外界温度变化
混凝土作为道路桥梁施工的主要原材料,受外界温度的影响加大,出现热胀冷缩的现象,当混凝土的变形受阻时,其内部结构会出现变化,产生拉力,当拉力超过混凝土的强度时,就会出现裂缝,温度原因造成的道路桥梁出现裂缝的现象比较常见,严重影响了道路桥梁的质量。
2、施工不规范
目前,由于施工人员主要是农民工,没有专业的施工技巧,不能按照专业的施工流程进行施工,同时,不能合理的操作施工中的先进的设备,存在安全隐患,遇到突发事件不能够及时的处理,导致施工的过程中路面、桥面的承载能力到不到标准;加上目前路面桥面上的原材料堆积现象严重,施工进度无序等等问题都加剧了道路桥梁的裂缝严重的现象。
3、混凝土收缩
混凝土的性质和特点决定了道路桥梁的质量,目前道路桥梁裂缝问题严重主要是由混凝土的特性决定的,混凝土的收缩影响了混凝土的体积,由于混凝土的强度差,水分蒸发快,骨料下沉严重,钢筋材料阻碍大,进而产生了裂缝。
4、钢筋锈蚀
钢筋是道路桥梁施工的重要材料,混凝土作为钢筋的保护层,在施工过程中由于种种因素会减弱他的保护效果,混凝土的厚度不足或者质量较差,在长期的外界因素的影响下,尤其是受到二氧化碳的腐蚀,混凝土的保护层变薄甚至会出现脱落,导致钢筋暴露在空气中受到氯化物的影响,导致钢筋受到腐蚀,表面的氧化膜脱落,降低了钢筋的承载能力,导致道路桥梁裂缝问题严重。
5、施工材料不合格
道路桥梁对于原材料的质量有着很高的要求,施工的过程中要保障原材料符合标准和要求,混凝土再生产过程中对于沙石、水泥以及外加剂的配比有着严格的要求,因此在商混生产的过程中要保障原材料符合施工标准,水泥的强度和稳定性要符合行业标准,保障混凝土的而耐久性、塌落度、以及强度,同时要控制水泥的含碱量,因为骨料与水泥中的碱在一定的条件的影响下,会发生化学反应,进而影响混凝土的质量,导致道路桥梁出现裂缝。
二、防治道路与桥梁施工中裂缝成的措施
1、严格控制温度
很多的小型施工企业为了获得经济利益,减少成本,通常情况下,选择现场搅拌混凝土的方式进行施工,但是由于道路桥梁属于露天施工的项目,因此在这种条件下,混凝土很容易受到外界条件的影响,尤其是受温度的影响较大,因此想要保障道路桥梁的质量,减少道路桥梁出现裂缝的现象,首先需要严格监控混凝土搅拌过程中的温度,一旦温度出现剧烈的变化就需要及时的采取措施,道路桥梁是工行对于混凝土浇灌和后期养护的温度也有很高的要求,因此在混凝土施工的全过程都需要制定有效的措施,来保障道路桥梁的质量;其次混凝土浇筑时的厚度也影响了道路桥梁的质量,因此在进行浇筑的过程中要严格按照工程设计的方案以及现场的施工条件进行施工,保障施工效果;最后,施工质量也会在一定程度上受到减水剂影响,因此要严格控制减水剂的使用量,加强混凝土的强度,减少道路桥梁的裂缝。
2、加强施工监控
科学的施工监控的能够有效的控制道路桥梁出现裂缝,强化施工控制需要严格控制混凝土中原材料的配比,选择强度高、稳定性好的水泥,控制沙石的颗粒和质量,保障外加剂的质量,根据施工的实际情况,制定能够满足实际需要的混凝土,提高道路桥梁的质量;同时要做好混凝土的后期养护,严格按照养护流程进行养护,做好保湿、覆盖工作,避免因为养护不当引起的裂缝。
3、改善施工设计
在进行道路桥梁设计的过程中要结合道路桥梁的实际情况,吸取国内外先进的设计经验,严格制定设计方案,保障设计方案的可行性,对于施工过程中可能出现的问题要有一定的预见性,制定出相应的解决措施,同时要注重施工细节的处理,尤其要对商混的施工进行技术处理,综合考虑商混的特性,分析道路桥梁施工中产生裂缝的原因,只有这样提出的解决措施才能更加具有针对性,才能保障道路桥梁的质量,减少裂缝的产生。
三、合理的修补裂缝
及时在施工的过程中综合考虑各方面的因素,也不可避免的而出现裂缝,因此需要采取有效的手段里处理裂缝,保障道路桥梁的安全性,1.表面修补,这种方法是目前普遍的使用方法,利用水泥浆的特性,在混凝土的表面进行涂抹,来修补裂缝,这种方法即能够修补不同程度的裂缝,也不会影响混凝土的结构和承载力,因此一直以来受到的相关工作人员的追捧;2.灌浆修补法,这种方法比较适合比较深且已经影响道路桥梁的承载力和完整性的裂缝,表面修补已经不能够从根本上改善道路桥梁的结构强度,因此需要采用这种方法,灌浆修补法采用的主要的修补材料是水泥浆和环氧聚合物;3.嵌缝修补法,这种方法是要将裂缝进行开槽,向槽内填补材料,经过压实来修补裂缝,这种修补方法的成本较高,但是效果与其他的方法相比更好,在外观上更加的平整、美观,因此能够更好的保障道路桥梁的外观质量。
四、总结
道路桥梁中的裂缝不仅会影响外观的平整和美观,也会改变混凝土的结构和性能,缩短道路桥梁的使用寿命,造成国家资源和财力的浪费,因此施工人员以及相关的技术人员、监管人员要从思想上重视道路桥梁的裂缝问题,从多角度进行分析,掌握道路桥梁出现裂缝的原因,并采取有针对性的措施和手段,减少裂缝的出现,保障道路桥梁的质量和安全性,延长其使用寿命,保障人民的生命安全,保障国家财产安全,促进国家经济的发展和进步。
参考文献:
[1]张学民.公路桥梁施工中裂缝的成因及防治对策[J]. 交通标准化,2013( 8) : 92-94
随着我国国民经济的飞速发展,社会交通运输量逐年上升。在这样的大环境下,道路桥梁工程质量、寿命及性能就显得尤为重要。然而值得注意的是,由于建造难度增加、施工工艺不合理等主客观原因,道路桥梁工程总体质量近年来出现了一定程度下滑,个别路段甚至出现了垮塌事故,这不仅会带来人身财产损失,更对区域经济发展不利。鉴于此,本文针对道路桥梁工程中常见的病害进行分析,并提出施工处理措施,旨在降低道路桥梁质量事故发生率,促进道路桥梁工程建设健康发展。
关键词:
道路桥梁;工程病害;加固技术
近年来,我国机动车总量与日俱增,公路客运、货运历程增幅巨大,人们对交通的快捷性也提出了更高的要求。就现阶段数据来看,我国许多道路桥梁承载能力都不能满足运输量增长的需求,加之部分道路桥梁常年无人管护、年久失修,超负荷运行状况严重,不仅为交通运行埋下了巨大的安全隐患,一旦产生结构性质量问题,还会对国家和人民的人身财产安全造成危害。因此,我们有必要对现阶段道路桥梁工程存在的常见病害进行总结分析,并对其进行加固处理,排除道路桥梁质量风险,提升其通行安全性。
1道路桥梁常见病害
随着我国工程建造技术的不断提升,道路桥梁建造水平得到了极大发展,许多大型道路桥梁工程为我国的现代化建设事业做出了巨大贡献。然而,由于运力上升、使用年限增加、环境天气等原因,部分道路桥梁存在不同程度的病害问题,这直接关系到工程的安全性与通行力。因此,施工单位要深入分析病害类型及造成病害的原因,找出科学有效的解决方案,以节约工程养护成本,提升项目结构承载能力。
1.1桥面铺装层产生裂缝
道路桥梁裂缝是工程病害当中最为常见的一种,其产生的主要原因在于铺设环境的温度。目前,我国道路桥梁铺装层普遍采用的是半刚性结构,这一结构不仅能够提升铺装层的整体硬度,还能够有效提高路面压实度。然而,这种路面铺装层却不能适应周围环境温度的变化,一旦温度发生较大改变时,路面就会产生裂缝。再加上道路桥梁通行长期超负荷、车辆行驶急刹车或超载等情况时有发生,路面长时间受到挤压、磨擦,裂缝就会更加严重。除了上述投入使用后产生的裂缝外,道路桥梁施工时混凝土配比出现问题或者施工人员没有准确掌握初凝期的锯缝时间等情况也会产生路面铺装层裂缝。
1.2道路桥梁地基沉降不均匀
当道路桥梁路面受力不均时,路基面就会出现不同程度的沉降,这会导致高低不平的路面裂缝。一般来讲,造成地基沉降的原因主要有以下两点:(1)图纸设计、工程勘探等前期工作不到位,缺乏科学性指导,环境针对性较差;(2)施工工艺不科学,施工操作不能满足施工要求,人员专业素质较低,存在偷工减料现象。
1.3梁端头局部破损
梁端头破损是一种危害较大的工程常见病害,其一旦产生往往无法修复。一般来讲,最易产生破损的位置是梁端头塑封位置的变形及坏损。产生梁端头局部破损的原因主要有三点原因:(1)设计不合理、计算缩量值不准确等工程初期工作处理不当;(2)施工作业工序不科学,施工人员操作不当;(3)道路桥梁竣工后养护不当。
1.4钢筋锈蚀及混凝土碳化
钢筋、混凝土是目前我国道路桥梁工程的主要材料,钢筋锈蚀与混凝土碳化也是道桥领域的常见病害之,二者均是由于长时间空气氧化、雨水冲刷等环境原因造成的。钢筋锈蚀后体积会膨大,容易造成混凝土路面拉力增大而开裂;混凝土碳化则会剥脱,产生坑洼与裂缝。这两种情况均会减少道路桥梁使用年限,影响其通行能力。
1.5剥蚀
剥蚀主要包括:路桥表面的起皮、剥落、露石、麻面等现象。路桥表面产生的剥落或剥离,会引起构件截面积减小,应力增大,导致空气或其他有害物质的内侵蚀作用更容易发生。剥蚀现象依据原因不同可分为风化剥蚀、水质侵蚀、冻融剥蚀等。
2道路桥梁加固原则
道路桥梁作为交通运输的主要承载形式,其性能与质量的提升离不开施工工艺、技术水平的提高以及机械设备的不断开发与完善。道路桥梁建设前期的勘查、设计,施工过程中所使用的材料,施工人员素质、专业能力等都会直接影响到其使用周期,因此,施工企业要根据道路桥梁具体情况以及所在区域环境情况对工程定期展开加固、维护工作,以此降低常见病害的发生率,提高道路桥梁稳定性及承载能力,提升其经济效益。具体来讲,道路桥梁防病害加固主要遵循以下四点原则。
2.1前期全面勘查道路桥梁具体情况,针对实际情况确定加固修补方案
在展开道路桥梁加工工作前,施工单位应当充分勘查周围环境,对地质情况、土壤情况、气候情况进行确认,同时勘查、分析现有工程结构,掌握道路桥梁的使用情况、承载能力,而后根据相关情况确定最优方案,尽量减少施工期间对交通的影响。
2.2最大化利用原有条件,降低加固维修成本,尽量减少结构变动
道路桥梁加固工作要尽可能保留原有构件,在不破坏原有结构的情况下进行施工。道路桥梁的原有结构是保证其承载能力与通行能力的关键,一旦其主要构件发生改变将会对路基面、桥墩的承压产生影响,进而扩大病害范围,甚至导致塌陷等重大安全事故。因此,加固维修工作要充分考虑到现有构建的承载能力和可靠性,在此基础上提升其使用性能。
2.3优化设计方案,提高病害针对性
一般来讲,一项道路桥梁工程的加固维修工作需要提出多项预案以供选择。这些预案既要考虑到道路桥梁的结构复杂度以及结构加固的技术水平,还要综合考虑工程相关经济指标以及工程环境影响。在此基础上,施工单位依据施工期限选取最科学合理、成本最低、维修范围最小的预案作为最优设计方案。
2.4全面考虑道路桥梁结构条件,注重总体效应
针对常见病害的道路桥梁加固工作虽然作用对象是产生问题的组成构件,但其不可避免会对整体体系和性能产生一定程度的影响。因此,在展开加固维修之前,施工单位要对道路桥梁的结构条件进行全面分析,明确各构件之间的联系,确保加固前和加固后道路桥梁功能与结构的整体性。
3道路桥梁常见病害的施工处理技术
随着科学技术的飞速发展,大量新技术、新工艺开始应用到道路桥梁建设与加固当中,这极大地推动了我国道路桥梁事业的发展,对于区域经济发展具有十分重要的意义。就目前来看,针对道路桥梁常见病害的施工处理技术主要有以下几项内容。
3.1清理松动、破碎混凝土
清理道路桥梁表面已经疏松、脱落、腐蚀的劣质混凝土是加固维修的第一环节。清理时,尤其要注意将钢筋下方的混凝土全部清理干净,方便后续钢筋维护、修补以及混凝土填充。
3.2对锈蚀钢筋进行保护与处理
可选用防锈蚀水泥基材料对钢筋表面进行处理,刮除锈迹并清理干净,减缓暴露钢筋的锈蚀速度。
3.3对混凝土表层进行修补
混凝土修补通常选用环氧砂浆或环氧混凝土。修补时,施工人员要根据修补层的厚度具体确定选用何种修补材料。对于混凝土表层剥落、开裂较为严重的区域,可在上述修补材料的基础上加入一定的碳纤维,以增强填充物密度,降低再次开裂的几率。除选用环氧砂浆或混凝土对面积或体积较大的混凝土脱落区域进行修补外,施工单位还可采用喷射方式对小范围的混凝土表层进行局部修补。
3.4对主体结构进行加固
为了解决地基沉降不均、梁端头破损等问题,我们需对道路桥梁主体结构进行加固。目前,最为常用的道路桥梁主体结构加固方法为混凝土加固法,又称加大截面加固法。这一方法主要通过增大混凝土构件截面面积来提升主体结构承载力,具体来讲,施工人员可加宽加厚桥面板或加高加大主梁梁肋来实现道路桥梁主体构件横截面的扩大,以此提升其刚度。值得注意的是,这一加固方法虽然效果较好,但施工期间的湿作业时间较长,加固后所占空间也有所增加。
3.5对混凝土裂缝进行处理
混凝土裂缝会加快混凝土构件的腐蚀速度,因此,一旦发现必须及时处理。一般情况下,裂缝宽度在2mm以下时,选用环氧树脂浆涂刷即可。涂刷前,施工人员需将裂缝表面的混凝土碎片清理干净,并用二甲苯或丙酮进行擦洗,而后才能反复涂刷环氧树脂浆。在涂刷时,施工人员要将单次涂刷厚度控制在1mm以内,每间隔3~5分钟再次进行涂刷,总涂刷次数需达到3次。具体来讲,混凝土裂缝的处理方式主要有两种:(1)灌缝胶灌注法。主体变形或裂缝比较严重时,承载能力下降,此时应首选灌缝胶灌注处理裂缝,然后采用钢筋加固法、体外预应力加固法等来进行结构加强,以提高梁体的承载力;(2)填充封堵法。将混凝土浆或树脂胶压入裂缝中,再将丁基橡胶植入槽位中,以达到填充、隔绝的目的。
4结语
随着交通运输量的持续增加,路桥承受的荷载越来越多,这增加了道路桥梁出现质量问题的概率。本文中,笔者对道路桥梁常见的病害及其原因进行了分析,并提出了实用性较强的加固维修措施,希望能对提高道路桥梁的安全性,延长道路的使用寿命有积极作用。
作者:李金威 单位:黄河交通学院
参考文献
[1]韩国良.道路桥梁结构病害及加固流程、技术设计分析[J].中小企业管理与科技,2010(12).
[2]陈光花.论道路桥梁结构病害与加固[J].黑龙江科技信息,2011(108).
关键词:混凝土路面;改造;修补;加铺层
中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:
随着我国城市化进程的不断加快,城市交通行业等到进一步的发展,城市道路建设工程数量日益增加。但由于设计使用年限、交通流量和载重量的增加及道路维护不力等原因,我国城市道路混凝土路面出现了不同程度的损坏,无法满足城市道路发展的需要,并且这些病害影响到城市道路的行车速度、安全和舒适性。因此,开展城市旧水泥混凝土路面的改造和修复工作就显得尤为重要了。
1 工程概况
某市政道路,自通车以来,在该市城市交通中发挥了重要作用,并极大地带动了周边经济的高速发展,该道路设计为双向10车道的快速路,呈闭合环状,道路路线总长约51km,设计车速为80km/h。道路路面结构为水泥混凝土,面板厚度为24cm。
2旧水泥混凝土路面评价
随着经济的发展,近年来道路上交通量和汽车载重量剧增,超出了预定设计的流量。超载现象也越来越多。从检测及调查情况来看,道路已经开始不能满足继续增长的交通流量要求,其表现在:
(1)路面损坏严重。车道按损坏状况由轻至重为:内侧辅道,外侧辅道,内侧快车道,外侧快车道。
(2)承载力不足。道路外侧快车道承载能力相对较差,路面弯沉较大, 也相对较小,比较均匀。
(3)接缝传荷能力。道路快车道接缝传荷情况较差,内、外快车道的次差率分别为18.0%和21.7%,还分别有23.8%和22.5%中等率,优良率均不足60%,其中内侧快车道的情况相对更差。内侧辅道的接缝传荷能力较好,次差率为8.6%,优良率为72.7%;而外侧辅道情况相对较差,次差率为14.1%,优良率为61.6%。
(4)板底脱空状况。道路无论快车道还是慢车道,板底脱空情况均不容乐观,除了外快④车道和内快④车道脱空率分别为41.4%和37.3%外,其余车道脱空率均达到50%以上,尤其是内快①②③车道,脱空率分别达到67.2%、74.5%、79.4%,路面板脱空状况亟待改善。
原混凝土路面已经出现裂缝、断板、板角断裂、错台、沉陷、接缝碎裂、填缝材料破损、板块脱空、唧泥、网裂、磨损、露骨、坑洞、修补损坏等多种损坏形式,损坏程度比较严重,也加重了路面噪音对周边区域的影响,导致道路使用品质下降,严重影响了行车的安全性和舒适性,而且,病害发展呈逐年上升和加剧的趋势,亟待从根本上改善以防止路面破损状况继续恶化。
3 路面整治方案选择
3.1 白加黑
根据经验,采用“白加黑”维修改造水泥混凝土路面有两个条件:
(1)更换的水泥面板不宜太多,否则经济性较差;
(2)水泥混凝土的破坏不是由于严重的耐久性问题引起的。
满足这两个条件的水泥混凝土路面都可以采用这种方法进行改造。这种方法的优点在于不仅能充、分利用原水泥混凝土面板的强度,改造时对结构又进行了加强。根据国外的经验,通过“白加黑”改造的水泥路面一般都具有较长的设计使用寿命。
由于水泥面板作为基层使用,模量较大,因此沥青面层应有较好的抗车辙能力,这点可以通过使用诸如SMA等性能优良的混合料解决;需要认真解决好反射裂缝的控制措施。
3.2破碎
在水泥混凝土面板的病害严重,无法通过常规修补恢复路面的使用功能的情况下,可将水泥混凝土面板进行破碎。在破碎板量较大的时候有显著的经济效益,根据以往经验,修补比例在大于20%~25%。
这种方法的优点是通过破碎解决了面板接缝和裂缝引起的反射裂缝问题。
缺点是没有很好地利用原水泥混凝土路面的强度,另外还需要额外的结构层来进行补强。在国外许多国家,碎石化(破碎的一种常见方式)后的水泥面板可直接用作基层,但由于我国车辆轴载较大,一般需要在上面增加半刚性基层补强,做成了半刚性路面。
经过综合比较分析,从结构上道路满足设计年限内承载力要求;由于破碎板的修补比例不高,经济上有优势;作为城市道路,标高提升有一定限制,而白加黑标高提升少于破碎法;道路地下管网众多,以及周边居民区多,也限制了破碎方法的选择。
综上所述,道路采用白加黑的方法进行改造。
4对原水泥混凝土路面的修补
原水泥路面病害处治的好坏将直接影响到加铺后路面的使用效果,处治好路面的病害是路面加铺改造的的关键。
4.1破碎板处理
对于破碎板块,采用更换破碎板的方法进行处治;对于水泥混凝土板块破碎严重或伴有沉陷、唧浆,或连续多块板破碎的,这些板块下的基层甚至底基层均存在不同程度的损坏,在对板块进行更换的同时,则换填整个基层或底基层。
4.2裂缝修补
根据裂缝损坏严重程度分别进行裂缝修补处治。当板内有轻微裂缝且板内无错台时,则不需要换板,只进行裂缝维修及混凝土板稳固处理即可。但经过处理后,断板间满足采用落锤式弯沉仪FWD逐板检测板角处的弯沉,根据不同荷载下弯沉曲线的截距小于30mm、单点弯沉小于0.14mm,相邻板块的弯沉差小于0.06mm的技术要求。如果混凝土板有错台时,则进行换板处理。
4.3 边角断裂剥落修补
当混凝土面板内仅有一条贯穿裂缝,或一个角破损,且破损板角的面积在 块面积内时,进行板块的局部更换,采用局部切除后进行修补。
4.4陷、脱空、接缝传荷能力不足的处理
对于存在沉陷、脱空、接缝传荷能力不足的完好混凝土面板,采用水泥混凝土板块脱空处理的方式,即采用板底压浆的方法。压浆的质量控制及工艺按照以下要求进行:
(1)浆孔的大小和压注嘴的大小一致,压浆孔的布设根据路面板的大小、沉降量、裂缝状况以及压浆机械、压浆压力来确定,一般情况,钻孔按6个孔布设。压浆孔距板边的距离80~100cm左右,达到贯穿水泥混凝土面板并深入二灰基层约10~15cm的位置,原则上深度应尽可能大,但以不穿透基层为度。
(2)用压力压浆机或压浆泵进行压浆,压浆时压注嘴与压浆孔的紧密结合,使得压浆压力控制在2~5MPa之间,初始压浆阶段适当增加压力,后阶段逐渐进行降压调整至稳定压力。
(3) 浆完毕,立即用木楔封住压浆孔,待浆体初凝后除去木楔,用高标号砂浆封孔,养生1d后检测压浆效果。
(4) 浆效果检测,采用FWD逐板检测板角处的弯沉,根据不同荷载下弯沉曲线的截距小于30mm,且单点弯沉小于0.14mm、相邻板块的弯沉差小于0.06mm后,质量合格,否则进行复灌,直至符合要求。
关键词:市政道路桥梁;设计原则;结构加固
Abstract: combining with municipal road and bridge reinforcement and reconstruction of the basic principle and design principle of municipal road and bridge reinforcement and reconstruction technique scheme are discussed thoroughly, in order to offer reference to colleagues.
Keywords: municipal road and bridge; Design principle; Structure strengthening
中图分类号:K928.78文献标识码:A 文章编号:
一、引言
道路桥梁病害与结构形式、建材类型、修建年代及地域有很强的相关性。道路桥梁的损坏可以是先天原因引起,也可以是在使用后期诸多原因的综合作用所引起。道路桥梁的设计、施工、使用、养护等哪个环节的失误都会加快道路桥梁的损坏。而道路桥梁结构的维修与加固,是以恢复原设计荷载条件下的功能,采取一定的设术措施,结合规范加强抗震能力,改善结构受力性能,确保桥梁使用安全的重要措施。
二、市政道路桥梁加固改造设计的基本原则
首先在确定加固方案前必须通过科学的鉴定分析,确保拟利用道路桥梁构建处于弹性工作状态,区别疲劳构件,收集原设计资料并进行必要的地基勘探,结合现场调查,以区别原桥是否按图施工及有无设计图。其次在进行桥梁基础复核计算时,对于多年来受破坏的旧桥基础,可考虑其承载力的提高,承载力一般以1.5倍左右考虑,针对桥梁拓宽部分,严格控制地集重力,减小对原桥基础产生附加应力。最后,加固方案应与路线改造相结合,根据实际情况采用经济的方法或多种加固方法。
三、桥梁加固改造的基本原理
市政桥梁加固工作一般是以不更改原建筑形式为原则,借加大或修复桥梁构件来提高局部或整体桥梁承载能力的措施。因此旧桥改造是对桥梁的某些构件进行更换或改变原桥梁的结构体系,或对部分结构拆除重建,一般是采取仅加固仍不能足以适应交通运愉的需要,或有些构件严重损坏不能修复加固,则须进行改造。旧桥重建,是完全失去通行能力,或不能满通量的需要,对旧桥全部拆除,重新设计建造新的桥梁。综上所述,桥梁加固改造的基本原理:①通过结构性能改变以达到承载力的提高;②重新调整内力的分布,相对提高结构承载力。
四、市政桥梁结构裂缝的处理
混凝土结构的桥梁,裂缝是很普遍的病害,甚至预应力结构有些部位都会出现裂缝。当桥梁使用较长时间,由于各种外界因素、内部原因共同影响,一般都会出现裂缝。结构物一旦出现裂缝,其受力截面发生应力重分布,也就意味着有效受力截面变小,结构应力增大,承载能力降低。所以必须针对不同情况对裂缝进行处理。无论采用何种加固方法,只要是利用了原有结构,首先应对旧桥利用部分进行裂缝修补。钢筋混凝土构件中,受拉钢筋的应变总是大大超过混凝土的极限拉伸应变,所以裂缝的发生也是不可避免的。在初拉应力和弯曲应力作用下,混凝土的裂缝一般是较细较短的,这样的裂缝对梁的强度影响不大。按耐久性要求,如果裂缝细小,裂缝宽度已达稳定,且开裂处不易受雨水浸渗,不易受腐蚀,不再继续发展,且对结构的强度没有明显影响时,可不做处理。如果裂缝宽度
0.15mm或裂缝已经贯通时,说明裂缝处荷载产生的拉应力超过容许值,所以除采取压力灌浆法修补裂缝外(使力的传递尽可能恢复到原来状态),还应采取其它加固措施:如粘贴钢板、加大截面等。
(1)表面抹灰修补裂缝
采用水泥浆、水泥砂浆、环氧基液及环氧砂浆等材料涂抹在裂缝部位的混凝土表面进行修补。
(2)表面喷浆修补裂缝
喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面,喷射一层密实而且高强度的水泥砂浆保护层来封闭裂缝。根据裂缝的部位、性质、维修要求与条件,可分别采用无钢筋素喷浆、挂网喷浆等修补方法。
(3)压力灌浆修补裂缝
压力灌浆是通过施加一定的压力,将某种浆液灌入结构物内部裂缝中去,以达到修补裂缝,恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性能的一种修补方法。压力灌浆根据灌浆材料的不同可分为:水泥灌浆、沥青灌浆和化学灌浆。不同的灌浆液其用途、功效也不相同。桥梁结构裂缝修补采用较多的是化学灌浆。化学灌浆中以环氧树脂材料灌浆及甲丙烯醋类材料进行修补的结构物裂缝效果最好,应用也最广泛。
五、市政桥梁加固改造技术与方法
(1)上部结构加固、改造
旧桥加固比新建桥梁更复杂,因为旧桥经过长时间使用后,其构件、材料的力学性能不明确,难以判定,加固设计没有现成的规范,桥梁病害又错综复杂,病害原因也难以确定。所以如何根据具体情况采用适当的加固方案、方法,显得更为重要。比较常用、技术比较成熟的加固方法:
①增大梁截面加固方法。主要针对因受力钢筋和截面尺寸偏小、荷载等级偏低而导致承载力不足的缺陷,主要方法有增加受力主筋、加大主梁截面、加厚桥面铺设层(板)等。增加受力主筋法是在主梁板底面凿开保护层,露出主筋,再将新增钢筋焊与原主筋绑焊,并在梁的侧面增加箍筋以提高其抗剪能力,待钢筋植入后进行保护层的恢复。增大梁肋加固法主要针对T形梁桥,此类桥梁常因原截面高度不足、面积小而导致承载力不足,此类加固通常将下缘加宽、加大,并增设受力主筋;在靠近支座处上弯与主梁(筋)连接。加厚桥面板法师通过加厚桥面板已达到增加主梁高度,提高承载力,此方法比较适用于跨径较小的桥梁。
②粘贴加固法。当交通量增加,主梁出现承载力不足时,采用粘贴加固法。具体方法是:采用高分子粘合材料将钢板(筋)或碳纤维布等高强材料粘贴在需加固构件表面,通过新增加的高强材料承担增加的通行荷载。
③预应力加固法。预应力加固法即利用预应力的原理,在构件中通过另加的高强构件施加一定的初始应力,以抵消部分自重应力,对构件起到卸载的作用,从而达到提高构件承载力的目的。
④增设纵梁加固法(拓宽改建)。在墩台地基安全性能好,并具有足够承载力的情况下,可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁,新增梁与旧梁通过有效的连接,共同受力,使原有梁中所受荷载得以减少,从而使加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时,则兼有加宽的作用。
⑤改变结构体系加固法。这种加固改造方法是通过改变桥梁结构形式,以减少梁的拉应力。方法有减小跨度,如将已不通航的桥下填实,改成能满足泄水要求的涵洞;在单跨结构下增设新支点成为多跨结构;将多跨简支梁连接成多跨连续,或利用下部结构在梁下增设钢结构、型钢与梁板形成组合结构,以达到提高承载力的目的。
⑥拱圈增设套拱加固法。在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈,即紧贴原拱圈底面上,浇筑或锚喷混凝土新拱圈。此法工程量较大,且拱桥结构抗震性差。因此,拱桥的加固改造宜多方面综合考虑后决定。
(2)下部结构加固改造
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增补桩基加固法。当墩台发生沉陷、桩的深度不足或桩发生倾斜时,采用增补桩基加固是一种常用而有效的方法。这种加固方法是:在桩基的周围补加钻孔桩,或打入钢筋混凝土预制桩,扩大原承台,以此提高基础的承载力,增强基础的稳定。
③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
④桥台新建档墙加固法。由于桥台台背水平土压力过大,引起桥台倾斜,应设法采取平衡桥台后壁的土压力处理,在台背之后加设一档墙,以抵御过大的土压力。
⑤墩台拓宽加固。利用旧桥基础,靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分,以便安装加宽的上部结构。此种情况为只加宽墩台的盖梁,墩台身和基础则不需要予以加固。采用此法时,旧桥墩台基础必须完好、稳定,且需经过承载力验算后才能采用。在公路改造设计中,很多情况下桥梁加固和加宽是同时进行的。在加宽宽度不大的情况下,尽量将加宽部分与原桥连为一体,使新旧桥共同工作,利于新加宽部分,调整原桥内力,减轻原梁负担,间接达到加固不强的目的。此外,桥梁加固设计应注意各种加固方法的综合利用,尽量减轻原梁的负担,将加固补强工作量压缩到最少,使旧桥继续发挥固有的使用功能,以保证公路交通的畅通无阻。
六、结语
随着市政道路桥梁运营时间的延长,一些道路桥梁出现了不同的程度的病害,这已严重影响到了其使用性能,甚至危及道路桥梁的使用,因此,加强对危害情况及成因进行深入分析,并采取切实可行的维修加固措施,保障道路桥梁的高效使用,这对确保道路桥梁的畅通具有十分重要的意义。
参考文献:
[1]JTG/TJ22-2008,公路桥梁加固规范[S]
关键词:道路桥梁结构病害 加固
中图分类号:[TU997]文献标识码: A
随着经济的日益发展,城市的交通越来越便利,我们的出行越来越便捷。这都得益于道路桥梁的建设。但是这些为我们带来便捷的道路桥梁,也在我们的身边埋下了不安全的隐患。因为由混凝土构成的道路桥梁由于一些结构上的内外因素影响,会出现一些结构病害现象。如果这些病害不能被妥善解决,将会严重影响道路桥梁安全性,进而威胁人们的生命财产安全。
一、常见的道路桥梁结构病害
1.主拱圈裂缝
在对主拱圈的波纵向裂缝进行检查时,我们往往会发现每个孔中波的波顶都会存在一些不同程度的纵向裂痕。在孔肋和拱波的连接处也常常会出现裂缝的现象。这些裂缝看似并不显眼,但如果没能及时查找原因,不去采取措施进行解决加固,这一点小问题也可能也会引起道路桥梁的安全问题。
2.钢筋锈蚀
当道路桥梁的钢筋出现锈蚀,绝对不是小问题,因为钢筋锈蚀的部分体积会剧烈膨胀,可达到原来体积的十多倍。膨胀后的钢筋将对周围的混凝土产生强烈挤压力,致使混凝土开裂,这将导致桥梁的截面有效尺寸变小,从而致使整个结构的承载能力下降。而且,腐蚀后的钢筋抗弯的能力也会下降,外流的腐蚀物还会影响路面的美观。
3.墩台基础病害
在长期的使用中,桥梁的墩台基础要承受很强的上部构造荷载,并且还要承受土压力、风力、流水压力等许多外力的作用。在重重外力之下桥梁墩台会出现不同程度的的损坏。再加上目前有很多桥梁都在超负荷使用下,桥墩基础在重型机械的荷载作用下,损坏程度会更加严重。
4. 主梁裂缝和主梁变形
主梁裂缝经常出现的位置在悬臂梁的根部上缘以及锚跨中部梁的下方。主梁的裂缝与变形往往是因为大量重型汽车驶过使得桥梁的受拉区发生开裂,这其实是一种正常现象。主梁裂缝和变形的现象也会严重影响桥梁的安全性。当遭遇雨水天气,雨水会顺着裂缝深入梁内,从而引起钢筋锈蚀和砼强度的降低。
二、道路桥梁结构病害产生的原因
道路桥梁结构病害出现的原因其实有很多,往往一种病害是由多种原因共同起作用的结果。有的桥梁还没有建成的时候就已经埋下了设计的缺陷问题:例如桥型结构不合理,桥梁所在位置地址不稳定,有滑坡等现象存在。有的桥梁建成后,由于车辆荷载量大增,桥梁承载量不足而需要进行加固。有时候,由于地震、洪水等自然原因也会出现桥梁病害。
桥梁结构要有强度还要有刚度,这样才能更好地承受重力和道路的附加力,同时防止由于负荷重量大而发生弯曲变形。桥梁各个部件要保证适当的大小,只有这样才能保证桥梁的承重能力。有时,由于荷载具有随机性,材料强度又有离散型,再加上制造和施工过程具有分散的特性的特点,桥梁设计存在荷载量偏低的问题,这些情况都是会成为引起道路桥梁结构病害的原因。
三、道路桥梁加固的原则
总体效应原则
虽然在实际加固中,我们所要进行加固的是桥梁某些出现问题的危险构件,但是我们还要考虑到,我们所做的加固工作对桥梁整体会有什么样的影响,会不会导致结构体系发生改变。所以在设计桥梁加固的建设方案时,应该进行综合地分析考虑,从而确保桥梁的整体不会遭到破坏。
2.“谋定后动”原则
在进行桥梁加固的设计时,我们需要进行全面可靠的分析调研,只有在充分掌握了桥梁的整体结构和性能,清楚桥梁存在的所有问题以后,才能够根据桥梁具体的情况确定适合的设计方案,要切记设计方案应当从桥梁实际情况出发。
3.设计方案的优化原则
当一个设计方案被固定之前,我们要明确,这个方案并非是唯一的方案,不是完美无缺的,我们要对其进行优化使之完善。我们要尽量从整个工程的角度综合考虑,把技术水平、经济承受能力、施工单位等都考虑在内,从而减少外部因素和局部条件对整个桥梁加固工程的影响。
4.最大化利用的原则
原来的道路桥梁虽然在某些结构上出现了一些问题,但还是其他部分具备着一些承载能力。因此,在加固时要尽可能降低对原来的桥梁结构的损坏,从而保证桥梁原有的结构具有可使用性,对于这些构件,我们要对其进行检测与分析,了解它们的结构构造和承载能力,尽量保留并使用它们。
四、道路桥梁加固技术措施
桥面铺装加固
这种铺装加固法有包括了三种方法。首先,是局部修复法,就是对桥面出现破损、碎裂的路面进行凿除,当我们修补的时候,要注意最好先使修补的部位湿润,然后才能涂同一标号的水泥砂浆或是一些粘结材料。我们进行湿润的目的是为了让新旧混凝土很好地粘结在一起。接下来我们再说一说土面板加固法,这种方法适用于桥面受损比较严重,修补法已经无法完成修复工作的情况。这种情况下我们要把原来的行车道铺装全都拆除,然后重新浇筑混凝土板。而第三种方法是桥面补强层加固法,这种方法是在原有桥面的基础上再加一层混凝土或者钢筋和混凝土的补强层。这种修补发的好处是可以增强桥板的抗压能力,提高桥梁的承载能力。
加大截面加固
这种方法通常也被称作外包混凝土加固法。这种方法的原理是利用混凝土结构使截面增大,并且要对配筋进行加固,已达到桥梁路面加固的目的。这种方法采用加厚桥的面板和加大主梁高度、宽度的方式来实现,这种方法工艺较简单目前的施工经验以十分丰富。目前广泛应用于一些小跨径的T梁桥及桥板的加固工作中。
3.灌缝胶灌缝法
这是一种采用专门的树脂作为粘合剂把碳纤维粘贴在混凝土结构表面的方法。在这种情况下,碳纤维跟原来的结构共同形成了一个全新的受力整体,碳纤维能和钢筋一起承受重量,降低了钢筋的应力。这种方式能够使结构达到很好的加固目的。这种方法还有一些好处,例如几乎不增加结构的自重,也不会扩大结构的截面尺寸,不改变结构的高度,施工方便,对桥梁道路的原始结构不会造成损害,并且耐腐蚀,持久,抗疲劳性比较强。然而这种方法也不是完全没有缺陷的,因为这种方法所采用的树脂胶在温度达到60摄氏度以上后会出现软化现象。
结论:
随着经济的不断发展,运输业也在蓬勃发展,同时带动了道路桥梁建设。但我国道路桥梁在结构等方面依然存在着许多问题。我们应在不断研究中找到道路桥梁病害产生的原因并且寻找措施、设计方案方案,搞好道路桥梁建设及维护,让道路桥梁充分发挥其作用。
参考文献:
[1] 陈光花. 论道路桥梁结构病害与加固[J]. 黑龙江科技信息. 2011(08)
[2] 谢旭华. 浅谈道路桥梁结构病害与加固[J]. 黑龙江科技信息. 2010(2)
[3] 车莉. 谈谈道路桥梁结构病害与加固措施[J]. 黑龙江科技信息. 2011(06)