土木工程結(jié)構(gòu)加固、改造設(shè)計淺談

蔣 維 張 涵

昆明煤炭設(shè)計研究院

土木工程結(jié)構(gòu)加固、改造設(shè)計淺談

蔣 維 張 涵

昆明煤炭設(shè)計研究院

隨著經(jīng)濟的快速迅猛發(fā)展以及建筑物經(jīng)年累月受到自然因素和人為因素的影響，一些現(xiàn)有的建筑物已經(jīng)不能滿足人們新的使用需求，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，就需要設(shè)計人員根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)和使用功能，采用科學(xué)、合理、經(jīng)濟、安全的結(jié)構(gòu)加固方案，為人們的生產(chǎn)和生活創(chuàng)造良好的條件。本文通過云南小龍?zhí)兜V務(wù)局工業(yè)場地公路橋梁的改造加固實列對土木工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計做出了探究。

工民建工程；結(jié)構(gòu)加固設(shè)計；橋梁加固

隨著社會的發(fā)展，建筑物或原有結(jié)構(gòu)因出現(xiàn)功能性改變，對這些現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)采取措施進(jìn)行加固及改造來滿足發(fā)展的城鎮(zhèn)經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，是對建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展的重要措施。

1 工程概況

小龍?zhí)禡301公路橋位于布沼壩礦礦坑一側(cè)，是連接礦區(qū)與集鎮(zhèn)的重要橋梁。橋梁建于80年代初期，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土T梁結(jié)構(gòu)，兩跨橋，設(shè)計跨徑16m，由5片現(xiàn)澆鋼筋混凝土T梁橫向連接后組成，車行道寬9米，設(shè)計荷載為汽-20，掛-100。混凝土設(shè)計強度等級200#，鋼筋為16#錳鋼，主筋直徑25。

因為原橋運行年代較久，橋梁出現(xiàn)一定肉眼可見的損傷，而且隨著小龍?zhí)睹旱V的發(fā)展，原橋的承載能力已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的使用要求，所以建設(shè)方要求在將原橋翻新加固的同時，通過改造，將原橋的荷載等級提高到公路—1級。(見圖1)

2 改造方案的初定

首先暫時不考慮舊橋的病害程度，以原有的材料及橋梁尺寸進(jìn)行建模，再以需要提高到的荷載進(jìn)行加載計算。計算后得知，現(xiàn)有的橋臺、橋墩均滿足要求，但是主梁抗彎抗剪鋼筋及主梁橫截面面積均不足。通過此次計算就可初步確定改造方向：對加固原橋梁、減小跨度、更換原橋梁等方案進(jìn)行比較。

方案一：結(jié)合橋梁的各項檢測報告，確定出原橋的病害位置，及病害程度，結(jié)合實際情況與經(jīng)驗，建立病害橋模型，通過計算并與前一個模型進(jìn)行比較。根據(jù)計算在將原橋進(jìn)行修復(fù)處理(裂縫灌漿、更換支座、面層更換等)后，在主梁下部現(xiàn)澆混凝土，并植筋。從而加大主梁的橫截面積并補強了鋼筋，達(dá)到加固改造的目的。

方案二：在原橋跨中分別增加一個橋墩，將原來兩跨16米/跨的簡支橋，變?yōu)樗目?米跨連續(xù)橋。這個方案雖然減小了原橋的跨度，但改變了原橋的結(jié)構(gòu)方式。通過結(jié)合原橋的各項檢測報告重新建模計算后，原橋主梁底筋能夠滿足改造要求，但新增支點處的負(fù)彎矩較大，原主梁上部鋼筋嚴(yán)重不足，在修復(fù)原橋的基礎(chǔ)上還需要通過植筋或粘鋼的方式進(jìn)行補強。而且因為原橋使用混凝土標(biāo)號較低，根據(jù)檢測報告顯示經(jīng)歷三十年風(fēng)吹雨打后，原橋混凝土強度還有一些降低，未避免在粘鋼后造成超筋破壞，還需要增加原主梁的橫截面積。

圖1 M301橋平立面布置示意圖

若考慮將原橋在新橋墩處截斷，還是變?yōu)楹喼蛴嬎悖Y(jié)合原橋的各項檢測報告重新建模計算，和原橋配筋進(jìn)行對比，因為原橋部分底筋起彎，所以在修復(fù)原橋的基礎(chǔ)上，還是要補強一些下部鋼筋。

方案三：保留原橋墩、橋臺。重新更換橋梁上部結(jié)構(gòu)。根據(jù)檢測報告，原橋梁病害主要出現(xiàn)在橋梁上部結(jié)構(gòu)，而且根據(jù)計算，原橋的橋墩、橋臺潛力較好，完全滿足新的荷載等級要求。

3 分析各方案優(yōu)缺點并確定最終方案

列出可行的初步方案后，還要經(jīng)驗結(jié)合實際，分析是否有施工條件及投資意義，從而挑選出最終的方案。

上述方案中，每個方案都有一定的可行性，但方案一需要大量的粘鋼、植筋，施工工藝比較復(fù)雜，在改造后還需要定期的檢查，短期內(nèi)還可能產(chǎn)生一定的維修費用，投資較高，方案二施工難度較高，而且若要將原橋截斷，施工要求較高，施工不善就很可能對原橋造成破壞。方案三施工比較簡單，承載力及穩(wěn)定性能滿足要求，且投資適中，后期維護(hù)簡單。

通過與建設(shè)方的討論溝通后，最終選擇方案三，保留原橋臺、橋墩，根據(jù)新的荷載等級，重新設(shè)計更換原橋上部結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)語

對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造的目的，就是為了增強它的穩(wěn)定性，提高承載力，以適應(yīng)新的使用要求。

1在進(jìn)行建筑加固之前，首先要對建筑進(jìn)行考核鑒定，確定加固的位置，以及范圍，然后提出多個加固方案。

2加固改造方式多種多樣，在設(shè)計研究加固方案的時候，要考慮到施工的可行性，盡量選擇施工工藝較簡單的方式。并充分結(jié)合實際情況，選擇出符合實際的方案。

3在保證施工質(zhì)量的同時，還要考慮到經(jīng)濟效益，才能充分發(fā)揮出結(jié)構(gòu)加固改造的意義。

總而言之，建筑物在使用過程中難以避免出現(xiàn)老化及損害的現(xiàn)象，因此建筑結(jié)構(gòu)的加固、改造設(shè)計具有重要的意義，只有不斷優(yōu)化加固方法，針對不同的建筑類型制定合理的加固設(shè)計方案，才能實現(xiàn)對建筑物整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與維護(hù)，促進(jìn)建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

[1]楊小芹.建筑結(jié)構(gòu)改造設(shè)計和加固技術(shù)綜合分析[D].河北工程大學(xué)，2013.

[2]林元培主編.橋梁設(shè)計工程師手冊.人民交通出版社，ISBN978-7-114-06233-9

[3]中國建筑科學(xué)研究院.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范.GB 50009-2012

[4]中國建筑科學(xué)研究院.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.GB 50010-2010

[5]中國公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范.JTG D60-2015

[6]中國公路規(guī)劃設(shè)計院.公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范.JTG D63-2007

[7]中交第一公路勘察設(shè)計院.公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范.JTG/T J22-2008