公路舊橋加固、改造方案淺析

王雅欽

(濱州市公路勘察設計院)

1 橋梁檢測

(1)橋梁檢查是進行維修與加固的前提,是決定維修與加固方案可行性與否的可靠基礎。

通過對橋梁全面、細致、深入地現場檢查,查明缺陷或潛在缺陷和損傷的性質、所在部位、嚴重程度及發展趨勢,弄清產生缺陷、發生損傷的原因,以便能分析、評價缺陷和損傷對橋梁質量及承載能力產生的影響,并為橋梁加固設計提供具體技術資料。

(2)采用實橋荷載試驗來評定舊橋的承載能力和安全度,并由此確定出加固或改造的方案。荷載試驗評定是對橋梁進行直接加載測試的一項科學試驗工作,可直接了解橋梁在試驗荷載作用下的實際工作狀態及一些理論上難以計算部位的受力狀態。

此外,荷載試驗還常常有助于發現在一般性橋梁檢查中難以發現的隱蔽病害。

2 舊橋評價

(1)舊橋上部結構加固、改造技術方案。

舊橋上部加固的方法較多,比較常用的有:粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維布加固法、增大結構斷面法、體外預應力法、改變結構受力體系加固法等,要求加固材料符合規范要求。

①粘貼鋼板加固法。

此方案主要鋼筋混凝土受拉、受壓、受彎構件的加固。

當交通量增加,主梁出現承載力不足,或縱向主筋出現嚴重腐蝕的情況時,梁板橋的主梁會出現嚴重的橫向裂縫。采用膠黏劑(環氧樹脂)將鋼板粘貼于鋼筋混凝土構件受拉、受彎或薄弱部位,用于代替需增設的補強鋼筋,從而提高構件抗彎、抗剪能力,減少裂縫擴展。達到加固補強、提高橋梁承載能力的目的,這種加固方法受力明確,效果顯著,施工工藝簡便,易于控制質量,施工工期短且幾乎不增加結構荷載,不需要破壞被加固的原有結構物。對鋼筋混凝土受彎構件進行正截面加固時,鋼板宜采用條帶粘貼,寬厚比不大于50。

②增大截面和配筋加固法。

本法適用于鋼筋混凝土和預應力混凝土受彎構件、鋼筋混凝土受拉構件的加固。

當梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性能不足時,通常采用增大構件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法,提高抗彎構件的抗彎承載力、抗剪承載力和剛度。這種方法是在梁底面或側面加大尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗彎強度,從而提高橋梁的承載力。新舊混凝土接觸面處,原構件的表面應鑿成凸凹不小于6mm的粗糙面。

③粘貼纖維復合材料加固法。

本方法適用于鋼筋混凝土受壓柱的加固,也用于梁板的加固。

纖維復合材料具有極高的抗拉強度,利用浸漬樹脂將碳纖維布枯貼于混凝土構件表面,并采取可靠的錨固措施,使其變形協調,共同受力,達到對混凝土結構構件加固補強的目的。

④體外預應力加固法。

對于鋼筋混凝土或預應力混凝土梁或板,采用對受拉區施以體外預加力加固,可以抵消部分自重應力,起到卸載的作用,從而能較大幅度地提高梁的承載能力,減小結構變形及裂縫寬度,其體外預應力筋的錨固及構件的連接是加固的關鍵。這種方案自重增加很少,減少了對墩臺及基礎的影響。

⑤改變結構受力體系加固法。

這種加固、改造方法是通過改變橋梁結構受力體系,達到提高橋梁承載能力的目的。如:在簡支梁下增設支架或橋墩,或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接,由簡支變連續梁等以減小梁內應力,達到提高梁的承載力目的。此外,上部加固改造還包括橋面鋪裝層的加固處理,一般做法是鑿除原橋橋面鋪裝層后重新澆筑一層鋼筋混凝土補強層,既能修補已出現的裂縫、碎裂等病害,又能增強梁板的抗彎能力,改善鉸接梁板的荷載橫向分布,從頁提高橋梁的承載能力。

(2)舊橋下部結構加固、改造技術與方法

橋梁下部構造易產生的缺陷與病害主要有:①基礎結構:不均勻沉陷、基礎的滑移和傾斜,以及基底局部沖空、基礎結構物的異常應力和開裂。②墩、臺身:裂縫、剝落、空洞、老化、鋼筋外露、銹蝕、結構變形、移位等。

針對以上病害,對于舊橋下部加固、改造技術方案主要有以下幾種。

(1)基礎加固、改造技術:①水泥灌漿加固法;②擴大基礎加固法;③增補樁基加固法。

(2)橋墩加固、改造技術:①鋼筋混凝土套箍加固法;②水泥灌漿加固法;③化學灌漿加固法;④加樁(柱)加固法。

(3)橋臺加固、改造技術:①臺后加孔減載加固法;②臺后增設拉桿、撐墻或擋土墻加固法;③鋼筋混凝土圍帶或鋼箍加固法。

另外,橋梁裂縫作為一種常見的病害,容易使鋼筋銹蝕,降低與混凝土的粘結力,降低橋梁的承載力,加快碳化剝落,最終導致結構受力性能惡化,影響到橋梁的承載能力和使用壽命,所以,應及時進行裂縫修補。采用化學灌漿修補混凝土結構所出現的裂縫,能恢復結構的整體性和使用功能,但對于結構承載力不足引起的裂縫除采用化學灌漿修補法處理外,還應采取其他相應的加固補強措施去提高橋梁的承載能力,才能確保橋梁結構安全可靠。采用化學灌漿修補裂縫,主要是靠粘結劑的粘結力將結構內部組織重新結合為整體,恢復應有的強度;另外還能夠阻斷空氣和水分進入梁體,避免腐蝕鋼筋和混凝土。

橋梁病害形成原因不一,形式也多樣,這就要求我們針對不同病害成因采取不同加固、改造方案,要大膽采取新技術、新方法,不斷創新、不斷研究、總結交流,使橋梁加固、改造工作更加卓有成效,推出更多技術可靠、經濟合理的設計方案。

[1]公路橋梁加固設計規范(JTGTJ22-2008)[M].人民交通出版社.

[2]蒙云,盧波.橋梁加固與改造[M].人民交通出版社,2004.