淺談橋梁加固技術(shù)

孫 光,張 瑩

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司)

1 常見橋梁病害分類

(1)橋梁兩端處路面開裂,新舊橋連接處路面沿縱向開裂。

(2)由于施工工藝和施工質(zhì)量有問題底板預(yù)應(yīng)力鋼絲混凝土保護(hù)層厚度偏薄,預(yù)應(yīng)力鋼絲(多為中絲)外露銹蝕,梁底外觀不光滑;普通鋼筋混凝土板部分橋梁梁底裂縫滲水;存在縱向裂縫、腹板斜裂縫和橫向裂縫,甚至腹板斜裂縫已裂通腹板。

(3)連續(xù)梁橋跨中附近存在橫向裂縫并貫穿梁底,漏水。

(4)由于基礎(chǔ)沉降引起舊橋墩臺(tái)部分有豎向裂縫,但如果裂縫形態(tài)較陳舊,發(fā)展已經(jīng)穩(wěn)定,對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)影響已不大。

(5)由于橋梁邊梁梁底被過往車輛撞傷,伴隨有梁間接縫填料剝落,混凝土脫落;預(yù)應(yīng)力鋼絲斷絲并銹蝕,預(yù)應(yīng)力鋼絞線裸露銹蝕,橫向光面鋼筋外露;光面箍筋外露銹蝕;梁底有劃痕等現(xiàn)象。

通過以上病害的表現(xiàn)形式及事例分析并結(jié)合靜載試驗(yàn)、橋梁受力分析、道路運(yùn)營(yíng)狀況及偶然事件的發(fā)生判定病害主要為以下六類。

(1)正常使用狀態(tài)問題:梁體主要受拉區(qū)在荷載作用下開裂或原有裂縫有擴(kuò)展,鋼筋應(yīng)力較大,結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)出現(xiàn)問題;但梁體本身受壓區(qū)未破損,受拉筋未損失,結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度并未減少。

(2)極限狀態(tài)問題:梁體主要受力區(qū)在荷載作用下,截面應(yīng)變符合平截面假定,截面應(yīng)力較小,梁體在荷載作用下沒有開裂或原有裂縫穩(wěn)定,沒有新的擴(kuò)展,結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)沒有問題;但梁體由于被撞而造成鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼絲斷裂,使梁體現(xiàn)有配筋與原設(shè)計(jì)相比減少,結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度降低。

(3)梁體底板混凝土保護(hù)層厚度過薄、露筋。

(4)車輛撞傷及部分橋梁設(shè)施丟失。

(5)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

(6)新舊橋面出現(xiàn)通長(zhǎng)的縱向裂縫。

2 加固設(shè)計(jì)原則

加固設(shè)計(jì)是以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù),以現(xiàn)行規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì),使現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在補(bǔ)強(qiáng)后能滿足原設(shè)計(jì)的要求或滿足規(guī)范和正常安全運(yùn)營(yíng)的要求。

3 加固方法的分析與比選

(1)結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)問題。

當(dāng)結(jié)構(gòu)處于正常使用狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)變形是完全符合彈性理論的,截面應(yīng)變沿梁高呈線性分布。在活載作用下,鋼筋拉應(yīng)力過大的問題,加固對(duì)全預(yù)應(yīng)力梁可以加體外預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)恢復(fù)到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),也可以在滿足安全使用要求的情況下,是通過增加鋼筋的面積來減小鋼筋在活載作用下的應(yīng)力以滿足規(guī)范部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類的要求。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知,結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵截面的撓度滿足要求,說明結(jié)構(gòu)的整體剛度沒有問題。根據(jù)經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、有效的原則,只將其加固到部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類即可。通常此類加固方法普遍采用的有粘貼鋼板和粘貼碳纖維布兩種,在結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)下,粘貼鋼板的加固方法更為合理有效。

(2)結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)問題。

當(dāng)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)已進(jìn)入塑性階段,根據(jù)極限狀態(tài)理論,截面混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度,應(yīng)力分布呈矩形分布,當(dāng)混凝土受壓區(qū)足夠時(shí),鋼筋也將達(dá)到其極限強(qiáng)度。當(dāng)梁體被撞后,受拉鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼絲損失、面積減少,加固是通過彌補(bǔ)損失鋼材的面積和強(qiáng)度來達(dá)到加固結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的目的。通常此類加固方法普遍采用的有粘貼鋼板和粘貼碳纖維布兩種,其各自特點(diǎn)分析如下。

此項(xiàng)工程在結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)下,粘貼鋼板的加固方法由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造原因無法實(shí)施,因此推薦粘貼碳纖維布法。另此病害多為梁底被超高車撞擊造成,設(shè)立限高架能避免梁體被撞。

(3)梁體底板混凝土保護(hù)層厚度過薄、露筋問題混凝土保護(hù)層的作用使保護(hù)鋼筋,保證結(jié)構(gòu)的耐久性。混凝土保護(hù)層過薄、碳化或露筋,則使其失去或減弱保護(hù)鋼筋的作用,造成碳化、鋼筋銹蝕、混凝土開裂等多種病害。針對(duì)此病害,目前比較成熟的處理方法是對(duì)混凝土進(jìn)行表面涂裝。

(4)部分梁支座丟失。

丟失支座舊橋解決方法有以下兩種:①恢復(fù)原設(shè)計(jì),將空心板梁吊起或用千斤頂頂起,將丟失的支座補(bǔ)回。②考慮如果板梁間的聯(lián)系并未因支座缺少而造成破壞,同時(shí)到目前為止也未對(duì)行車舒適和安全造成影響。可以考慮簡(jiǎn)單處理,即將板式橡膠支座的厚度改變,將其用膠粘回缺支座處梁底,再用帶膠薄鋼板將其墊實(shí)楔死。這樣,可使補(bǔ)加的支座在活載作用下與其他支座共同工作,結(jié)構(gòu)在活載作用下的受力狀態(tài)得到改善。

以上兩個(gè)方案應(yīng)充分考慮施工的難易程度和對(duì)安全運(yùn)營(yíng)的實(shí)際影響程度而進(jìn)行綜合分析比較。

(5)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

裂縫的出現(xiàn)會(huì)加速混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕,影響結(jié)構(gòu)的使用耐久性。對(duì)裂縫的修補(bǔ)可以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命。通常的做法是,對(duì)于大過 0.2mm的裂縫進(jìn)行灌縫處理,對(duì)于小于 0.2mm的裂縫進(jìn)行封閉處理。對(duì)于滲水的裂縫,應(yīng)先鉆孔將水排出,然后再進(jìn)行修補(bǔ)。