淺談道路橋梁結(jié)構(gòu)病害與加固

馬超祥

(邢臺路橋建設(shè)總公司)

1 橋梁病害成因

橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度,以承受作用于其上的重力和附加力;結(jié)構(gòu)各部必須具有足夠的剛度,以使其在荷載作用下不產(chǎn)生過大的撓曲和變形;結(jié)構(gòu)各部尺寸必須具有適當(dāng)大小,以使其承受軸向壓力時(shí)的構(gòu)件不發(fā)生屈曲,喪失穩(wěn)定性。同時(shí)結(jié)構(gòu)也要具有較高的耐久性。由于作用荷載的隨機(jī)性、材料強(qiáng)度的離散性、制造與施工質(zhì)量的分散性、計(jì)算假定的近似性,致使在長期使用過程中橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害,其具體原因如下。

(1)原設(shè)計(jì)荷載偏低,交通發(fā)展后車輛荷載增大,橋梁因承載能力不足而產(chǎn)生病害。

(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在缺陷,如采用橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng)、設(shè)計(jì)假定不盡合理。

(3)橋梁施工質(zhì)量差,未按設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)程實(shí)施。(4)不重視橋梁后期養(yǎng)護(hù)工作,沒有及時(shí)消除己產(chǎn)生的病害。

(5)洪水等自然災(zāi)害使橋梁產(chǎn)生損壞。

(6)地質(zhì)條件差,如滑坡、軟基等導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生病害。

2 橋梁加固的一般流程

在橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生病害后,需要采取措施進(jìn)行加固維修或者更換。橋梁加固工程一般應(yīng)遵循以下工作程序:結(jié)構(gòu)可靠性鑒定—加固方案確定—加固設(shè)計(jì)—施丁組織設(shè)計(jì)—施工—驗(yàn)收。

結(jié)構(gòu)可靠性鑒定,主要是對病害結(jié)構(gòu)的病情診斷。加固方案好比處方,加固設(shè)計(jì)是現(xiàn)行規(guī)范及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對加固方案的深化過程。加固施工是對被加固結(jié)構(gòu)按加固設(shè)計(jì)進(jìn)行加固的施工過程,對于大型結(jié)構(gòu)加固,為確保質(zhì)量和安全,施工前應(yīng)編制施工組織設(shè)計(jì)。

3 橋梁加固增強(qiáng)技術(shù)

橋梁的增強(qiáng)改造可以分為裂縫修補(bǔ)和對橋梁結(jié)構(gòu)的加固增強(qiáng),下面介紹其特點(diǎn)及其適用的場合。

3.1 裂縫修補(bǔ)技術(shù)

裂縫修補(bǔ)的目的在于恢復(fù)結(jié)構(gòu)物的防水性和耐久性,主要技術(shù)有以下幾種。

(1)表面處理法,在微裂縫的表面涂抹填料及防水材料,以提高其防水性和耐久性。對于寬度發(fā)生變化的裂縫,要設(shè)法使用有伸縮性的材料。

(2)注漿法,在裂縫中注入樹脂或水泥類材料,以提高其防水性及耐久性。主要注漿材料是環(huán)氧樹脂,多采用低壓低速注入法。環(huán)氧樹脂注入法與鋼釘并用,可以增強(qiáng)裂縫部位的整體性,是一種防止裂縫繼續(xù)發(fā)展的好辦法。

(3)充填法,這是一種適合于修補(bǔ)較寬裂縫的方法,具體做法是沿裂縫鑿一條深槽,然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料,如水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環(huán)氧樹脂硅、瀝青及各種化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑等。

(4)表面噴涂法,噴漿修補(bǔ)是一種在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面,噴射一層密實(shí)而且粘度高的水泥砂漿保護(hù)層,來封閉裂縫的修補(bǔ)方法。噴漿前,需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去,再用水沖洗清潔,并在開始噴漿之前把基層濕潤,然后再開始噴漿。

(5)粘結(jié)鋼板封閉法,當(dāng)鋼筋硂構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時(shí),可對裂縫先進(jìn)行處理之后,再在裂縫處粘結(jié)鋼板,并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結(jié)方向應(yīng)和裂縫方向垂直。

3.2 橋梁加固增強(qiáng)技術(shù)

以最常見的橋梁結(jié)構(gòu)形式的上部結(jié)構(gòu)及其常見的加固方法進(jìn)行說明。

梁式橋上部結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)技術(shù)主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法、增設(shè)縱梁加固法。

加大截面加固法采用增大構(gòu)件的截面面積,根據(jù)荷載大小和凈空條件不同,可分為以加大截面面積為主和加配鋼筋為主兩種加固方案。

外部粘貼加固法系用型鋼、玻璃鋼等材料通過環(huán)氧樹脂等粘合劑粘貼在結(jié)構(gòu)外部,以提高結(jié)構(gòu)承載能力的一種方法。適用于構(gòu)件尺寸受限制但又必須大幅度提高結(jié)構(gòu)承載能力的場合,必須保證粘和劑的質(zhì)量

外部預(yù)應(yīng)力加固法指運(yùn)用預(yù)應(yīng)力原理,在增設(shè)的構(gòu)件或原有構(gòu)件上施加一定初始應(yīng)力的一種加固方法。采用對受拉區(qū)施加預(yù)加壓力,可以抵消部分自重應(yīng)力,起到卸載、減小跨中撓度、減小裂縫寬度或閉合裂縫的作用。

改變結(jié)構(gòu)體系加固法通過增設(shè)支撐或橋墩,把簡支變?yōu)檫B續(xù)、在梁下增設(shè)如鋼架等加勁梁或疊合梁,以減小梁內(nèi)控制截面峰值彎矩,提高承載能力的一種加固方法。

增設(shè)縱梁加固法在橋梁墩、臺基礎(chǔ)穩(wěn)定,并具有足夠承載能力的情況下,可采用增設(shè)承載能力高和剛度大的新縱梁,這些新梁與舊梁連接在一起共同受力。由于應(yīng)運(yùn)中的車輛荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布,使原梁中所受荷載得以減少,加固后的橋梁承載能力和剛度得以提高。當(dāng)增設(shè)的縱梁位于主梁的一側(cè)或兩側(cè)時(shí),兼有拓寬的作用。此法適用于梁體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)完好,而承載能力不能滿足要求的場合。

3.3 橋梁結(jié)構(gòu)加固新技術(shù)——錨噴

隨著施噴機(jī)具的發(fā)展以及速凝劑的采用,人們把噴射硂與錨桿、鋼筋網(wǎng)等配合起來使用,促進(jìn)了錨噴技術(shù)的完善。實(shí)踐證明,錨噴技術(shù)完全可以應(yīng)用于橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固增強(qiáng)。

噴射硅的性能噴射硅在工藝材料及結(jié)構(gòu)等方面與普通現(xiàn)澆硅相比有許多優(yōu)點(diǎn)。施工中需加入速凝劑,因而又具有快凝、早期強(qiáng)度高的特點(diǎn);錨噴技術(shù)不用或只用側(cè)向模板,其運(yùn)輸、澆注、搗固合并為一道工序、設(shè)備簡單、占地面積小、施工機(jī)械化程度高、速度快、效率高、節(jié)省勞動(dòng)力;可設(shè)計(jì)性強(qiáng),即按照加固整治的實(shí)際需要可在拱腹下施噴形成各種結(jié)構(gòu)類型;不中斷交通。