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前言橋梁在營運(yùn)使用過程中,或者由于某種原因而產(chǎn)生較大損壞,承載能力降低;或者,隨著交通運(yùn)輸?shù)娜找娣泵?,橋梁承載能力和通過能力不能滿足要求。解決服役橋承載能力和通過能力不足的問題,通常有二種方案可供選擇:一是拆除服役橋后重建新橋的重建法和換下全部服役橋主梁,架設(shè)荷載等級高的新梁的換梁法,另一種即采用各種加固措施,或除采取加固措施外,同時(shí)對服役橋加以拓寬的加固法。前者施工費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,且造價(jià)較高,后者所需費(fèi)用節(jié)約很多,一般僅為建造新橋的1/10至3/10[1]。顯然,橋梁的加固與維修具有非常明顯的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。
1.服役橋維修加固的特點(diǎn)
與新建橋梁工程相比,服役橋的維修加固施工有不少特點(diǎn)。首先,維修加固的標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)時(shí)所采用的標(biāo)準(zhǔn)往往會有不同。由于服役有建筑物的存在,以及未來使用年限要求的不同,橋梁加固或改建的標(biāo)準(zhǔn)不可能與設(shè)計(jì)時(shí)所采用的標(biāo)準(zhǔn)完全相同。比如,服役橋的荷載等級假設(shè)是汽車-13級,而經(jīng)加固后,其荷載等級可能會提高[1]。故應(yīng)在保證行車安全的前提下,根據(jù)使用要求和耐久性要求的具體情況,正確地掌握和提出加固或改建的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。其次,維修加固工作的難度要比新建時(shí)大。維修加固橋梁建筑物的工作必須在不妨礙交通的條件下進(jìn)行,因此,往往會增加不少困難。即使會使施工產(chǎn)生困難,也必須盡量照顧交通。為此,在橋梁維修加固工作中,應(yīng)從設(shè)計(jì)上和施工組織上采取有效措施,盡量減少對交通的影響。再者,橋梁的維修加固工作應(yīng)充分利用原有結(jié)構(gòu)。橋梁的維修加固,應(yīng)在對原有結(jié)構(gòu)作周密、細(xì)致檢查評定的基礎(chǔ)上,合理利用原有結(jié)構(gòu),能不更換原有結(jié)構(gòu)的就不更換,能充分利用服役橋的,要充分利用。
2.橋梁加固的工作內(nèi)容及步驟
2.1橋梁加固的工作內(nèi)容
橋梁加固與改建工作的主要內(nèi)容:對發(fā)生重大病害和不能滿足運(yùn)輸要求的橋涵設(shè)備徹底進(jìn)行整治加固、改善和更新。目的是恢復(fù)原有橋梁建筑物的整體使用效能和延長使用年限;提高原有橋梁建筑物的荷載等級和通過能力。橋梁加固與改建工作的主要內(nèi)容有:
對服役橋上部構(gòu)件進(jìn)行加固;對服役橋下部構(gòu)件進(jìn)行加固;拓寬橋梁的行車道或人行道;升高橋梁上部構(gòu)造的高度;更換橋梁行車道路面或引橋路面的結(jié)構(gòu);部分或全部更換橋梁損壞或破服役了的結(jié)構(gòu)物。
橋梁的加固與改建工作,應(yīng)充分利用原有的部分,凡能加固的,則不宜改建。如能部分改建的,則不應(yīng)全部改建。
2.2橋梁加固的工作步驟
對服役橋進(jìn)行維修加固,一般可采用如下的步驟:
(1)檢查橋梁現(xiàn)狀及損壞情況;
(2)調(diào)查橋梁歷史技術(shù)資料及現(xiàn)有交通狀況;
(3)提出維修加固或改建方案并進(jìn)行分析比較;
(4)確定方案并付諸實(shí)施,即進(jìn)行維修加固或改建施工。
3.橋梁加固的原則及方法
3.1橋梁加固的原則
(1)橋梁加固是一種借加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力或通過能力的措施。因此,橋梁加固工作一般以不更改原建筑形式為原則,只有在復(fù)雜的情況下,才更改其結(jié)構(gòu)。
如僅加固仍不足以適應(yīng)交通運(yùn)輸?shù)男枰?,必須進(jìn)行重建橋梁的一部或全部時(shí),則重建橋梁需考慮到將來的發(fā)展,并按現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)及施工規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。
(2)橋梁加固可以有各種不同的方式,視服役橋的情況,承載能力的減弱程度以及今后的任務(wù)而變。橋梁的加固一般有如下幾種[2]:
1)擴(kuò)大或增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。
2)以新的結(jié)構(gòu)代替服役的應(yīng)力不夠的結(jié)構(gòu)。
3)改變原結(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)減少受力。
4)對原結(jié)構(gòu)施加外應(yīng)力(如預(yù)應(yīng)力),以改變原結(jié)構(gòu)的受力圖形,達(dá)到提高橋梁剛度和強(qiáng)度的目的。
(3)采用擴(kuò)大或增加橋梁構(gòu)件截面的方法進(jìn)行加固時(shí),應(yīng)特別注意新加部分與原有部分的結(jié)合,使其成為一個整體起到加固作用。
(4)不管采用何種加固方案,都應(yīng)考慮投資少、功效快、不中斷交通、技術(shù)上可行、有較好的耐久性等方面的要求。.2橋梁加固的主要方法
3.2.1擴(kuò)大或增加構(gòu)件截面法
(1)橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法
通過一定的工藝和結(jié)構(gòu)措施,在梁頂面(橋面)上加鋪一層鋼筋混凝土面層,使其與原有主梁形成整體,達(dá)到加厚主梁高度和增大梁的抗壓截面的目的,以提高橋梁的承載能力。其特點(diǎn)是:
1)施工簡便,亦較經(jīng)濟(jì),但加鋪梁面層后,靜載增加,承載能力提高不顯著;
2)施工需鑿除原有橋面鋪裝,同時(shí)考慮到新服役混凝土相結(jié)合,新澆混凝土的干燥收縮影響等,尚需設(shè)置連續(xù)鋼筋和鋼筋網(wǎng)等;
3)此法利于在抗壓截面較小的場合使用;
4)澆筑后混凝土須經(jīng)養(yǎng)護(hù),故必須對交通加以限制。
(2)增大梁截面和配筋加固法
在梁底或側(cè)面,加大鋼筋混凝土截面(增配主筋),使梁抗彎截面加大,提高梁的承載能力,其特點(diǎn)是:
1)為加強(qiáng)新服役混凝土的結(jié)合,需對服役梁面鑿毛工作,操作麻煩、鑿除工作量大,常需在橋下搭設(shè)腳手架;
2)對T形梁有采用底面及側(cè)面同時(shí)加大,以及底部馬蹄形加大兩種加固形式;
3)加固效果顯著,適用于梁橋及拱橋?qū)叭Φ募庸獭?/p>
(3)鋼板粘貼或增設(shè)其他鋼梁,以作成組合梁的加固法
用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑,將鋼板(或槽鋼)粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以鋼板代替鋼筋作用,提高梁的承載能力,其特點(diǎn)是:
1)不需要破壞被加固的原有結(jié)構(gòu)物;
2)加固工程幾乎不增大原結(jié)構(gòu)的尺寸;
3)盡管工程質(zhì)量要求很高,但施工時(shí)并不要求高級的專門技術(shù)人員操作;
4)能在短期內(nèi)完成加固工程;
5)幾乎可以不改變具有歷史價(jià)值建筑物的原有藝術(shù)特點(diǎn)。
(4)粘貼炭纖維布加固法
碳纖維是一種高新材料,它有著優(yōu)異的力學(xué)性能,是在幾千度的高溫下經(jīng)特殊工藝制造出的一種高科技產(chǎn)品。用環(huán)氧樹脂類粘結(jié)劑,將炭纖維粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以炭纖維布代替鋼筋作用,提高梁的承載能力,其特點(diǎn)是[1]:
1)優(yōu)異的力學(xué)性能??捎行?yīng)用于多種形式的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng),包括抗彎、抗剪、抗壓、抗疲勞、抗震、抗風(fēng)、控制裂縫和撓度的擴(kuò)展等等;
2)優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。碳纖維片具有極強(qiáng)的抗酸、堿、鹽、紫外線和防水能力,具有足夠的適應(yīng)氣溫變化的能力,外加防火涂料后可以有效地防火。因此,可以大大增強(qiáng)結(jié)構(gòu)對惡劣外部環(huán)境的適應(yīng)能力,延長構(gòu)件壽命;
3)材料本身質(zhì)輕高強(qiáng)。可以不增加結(jié)構(gòu)體積和不改變結(jié)構(gòu)外形,增加的結(jié)構(gòu)重量可以忽略,便于用所需的色彩涂裝,而不留補(bǔ)強(qiáng)痕跡,這是其他方法不可比擬的;
4)施工工序簡單。可用小型電動工具操作,工種少,用工少,工期短,進(jìn)度快,更有資料表明能在持續(xù)交通有震動的情況下施工,而不影響補(bǔ)強(qiáng)效果,從而大大縮短施工斷交的時(shí)間,具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
3.2.2改變結(jié)構(gòu)體系法
(1)增設(shè)縱梁法
在墩臺地基安全性能好、并有足夠承載能力的情況下,可增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁。當(dāng)基礎(chǔ)承載力不足時(shí),必須對基礎(chǔ)采取加固措施。新增主梁與服役梁連接,共同受力,從而達(dá)到提高橋梁承載力的目的。當(dāng)新增主梁位于兩側(cè)時(shí),則兼有加寬的作用[3]。
(2)增設(shè)立柱或橋墩,使簡支變連續(xù),或改橋?yàn)楹母淖兘Y(jié)構(gòu)體系法
通過改變橋梁結(jié)構(gòu)體系,如在簡支梁下增設(shè)支點(diǎn)(墩臺),縮短橋跨,或把相鄰兩跨簡支梁加以連接,從而使簡支梁變成連續(xù)梁。對于小橋,還可采用改橋?yàn)楹男问?,來提高橋梁的承載能力。前者,一般為臨時(shí)通過重車的應(yīng)急措施,后者則必須視通航及排洪灌溉而定。
隨著我國公路交通運(yùn)輸事業(yè)的蓬勃發(fā)展,新建橋梁不斷涌現(xiàn),而原有橋梁也在不斷地老化。服役橋的加固是一項(xiàng)具有現(xiàn)實(shí)意義而又復(fù)雜的工作,它所需要考慮的因素及涉及到的問題很多,從某種意義上,無論是技術(shù)改造方案的擬定與設(shè)計(jì)計(jì)算,還是技術(shù)改造的具體實(shí)施,都是值得人們不斷地去研究的方向。
參考文獻(xiàn):
[1]楊文淵,橋梁維修與加固[M],人民交通出版社,1997年
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關(guān)鍵詞:公路橋梁,病害,養(yǎng)護(hù),對策
0.前言
公路橋梁養(yǎng)護(hù)是保證車輛高速、安全、舒適行駛的不可缺少的經(jīng)常性工作。做好現(xiàn)有公路橋梁的養(yǎng)護(hù)和改造是各級公路橋梁管理機(jī)構(gòu)的首要任務(wù)。論文參考網(wǎng)。公路橋梁養(yǎng)護(hù)的目的和基本任務(wù)包括下列內(nèi)容:經(jīng)常保持公路橋梁及其設(shè)施的完好狀態(tài),及時(shí)修復(fù)損壞部分,保障行車安全、舒適、暢通。采取正確的技術(shù)措施,提高養(yǎng)護(hù)工作質(zhì)量,延長公路橋梁的使用年限。防治結(jié)合,治理公路橋梁存在的病害和隱患,逐步提高公路橋梁的抗災(zāi)能力。對原有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)過低的路段和構(gòu)造物以及沿線設(shè)施進(jìn)行分期改善和增建,逐步提高公路橋梁的使用質(zhì)量和服務(wù)水平。
1.公路橋梁的病害及養(yǎng)護(hù)
1.1橋梁裂縫的病害及養(yǎng)護(hù)
1.1.1橋梁的裂縫的病害
對于鋼筋混凝土橋,由于混凝土本身抗拉強(qiáng)度很小,初拉應(yīng)力可能引起混凝土產(chǎn)生細(xì)小裂縫,不過肉眼較難發(fā)現(xiàn),當(dāng)運(yùn)營初期梁承受活荷載時(shí),裂縫使有所發(fā)展。實(shí)際上,由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)今的受拉鋼筋的應(yīng)該大大超過混凝土的極限拉伸應(yīng)變, 所以不可避免地會發(fā)生裂縫。
在初拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力作用下, 混凝土的裂縫對梁的強(qiáng)度影響不大。按耐久性要求,如果裂縫細(xì)小(<0.2mm),則暴露于大氣中的梁中的鋼筋不致銹蝕、即使裂縫達(dá)到或略超過允許值(0.2mm),只要已趨穩(wěn)定,對梁的強(qiáng)度也不會有明顯的影響,對行車不必采用特別的限制。但當(dāng)裂縫發(fā)展較多且寬度較大時(shí),梁的剛度會于降,鋼筋易受有害介質(zhì)的侵蝕,結(jié)構(gòu)物的壽命就會縮短。因此,對于那些不斷發(fā)展的裂縫,要特別注意觀察。對于連續(xù)梁、拱等超靜定結(jié)構(gòu),必須注意因基礎(chǔ)不均勻下沉所造成的裂縫的發(fā)展。如下沉不止,則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物破壞。論文參考網(wǎng)。另外,預(yù)應(yīng)力混凝土的箱梁,由于晝夜溫差過大,也可能引起裂縫的產(chǎn)生。
1.1.2裂縫的維修與加固措施
①對鋼筋混凝土橋的構(gòu)件,應(yīng)該特別注意觀察其受拉區(qū)的裂縫。對未超過允許值的裂縫,為預(yù)防其受大氣因素影響,一般可采用涂刷水玻璃或環(huán)氧樹脂的辦法,對裂縫進(jìn)行封閉處理;當(dāng)裂縫大于允許值時(shí),一般采用空壓式的方法來灌注外氧樹脂填充裂縫; 當(dāng)裂縫大于0.4-0.5mm時(shí),應(yīng)將裂縫鑿開、刷凈,然后建模補(bǔ)以環(huán)氧砂漿或高強(qiáng)度等級的水泥砂漿,如果體積較大,可用小石子混凝土予以補(bǔ)強(qiáng);如果裂縫大大超過允許值,則應(yīng)采取加固或更換構(gòu)件的辦法來解決。但應(yīng)查
明原出并通過計(jì)算來確定。②對磚、石、混凝土拱橋的裂縫,可以采取上述措施處治:勾縫處理;當(dāng)拱橋的縱向裂縫超過允許值時(shí),一般采用跨中、1/4 處和拱腳附近各設(shè)一道橫向鋼板來加固, 或在上述位置加設(shè)五道橫向預(yù)應(yīng)力拉桿以防止裂縫發(fā)展;拱橋的砌體結(jié)合不好或受力不均,填土松散,基礎(chǔ)沉降等發(fā)生的較深裂縫,要采用壓注水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ),或做鑲面石或設(shè)置混凝土幫面、幫圈來加固,嚴(yán)重部位必須進(jìn)行翻修、石拱橋灰縫如有脫落,如風(fēng)化剝落,可噴注每層厚為1.0-3.0 cm 的10號以上水泥砂漿,分2-3 層噴注,每隔一至兩日噴—層,必要時(shí),可加布一層鋼絲網(wǎng);當(dāng)裂縫已貫穿墩臺,可用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固。
2.水泥混凝土路面的病害及養(yǎng)護(hù)
水泥混凝土路面在行車荷載與自然因素作用下,會因混凝土板、接縫、基層、土基的缺陷產(chǎn)生各種類型的損壞,其中既有設(shè)計(jì)的原因,也有施工質(zhì)量的問題,以及人為的、外界的因素,也可能是各種因素相互影響造成。水泥混凝土路面在養(yǎng)護(hù)良好的條件下,其使用年限要比其他路面長,但一旦開始損壞,則會引起破損的迅速發(fā)展。因此,必須做好預(yù)防性、經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù), 通過日常的觀察, 及早發(fā)現(xiàn)缺陷, 查明原因,及時(shí)采取相應(yīng)的處治措施,使路面保持完好的狀態(tài)。
①水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)丁作必須貫徹“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的方針。根據(jù)路面實(shí)際情況和具體條件,以及水文、地質(zhì)、氣候、交通和出路等級等情況,采取預(yù)防性、經(jīng)常性的保養(yǎng)等相應(yīng)修補(bǔ)措施,對于較大范圍路面修理,應(yīng)安排大、小修或?qū)m?xiàng)工程,使路面處于良好的技術(shù)狀況。②水泥混凝土路面應(yīng)以機(jī)械養(yǎng)護(hù)為主,并積極采用新技術(shù)、新材料、新工藝。③水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)必須貫徹安全生產(chǎn)的方針,其安全技術(shù)、勞動保護(hù)等必須符合有關(guān)規(guī)定,做到安全生產(chǎn),文明施工,保護(hù)環(huán)境。
3. 公路橋梁養(yǎng)護(hù)帶來的思考
3.1公路橋梁養(yǎng)護(hù)大、中修和改造工程原則上由公路橋梁管養(yǎng)單位組織實(shí)施, 公路橋梁改建的組織實(shí)施按現(xiàn)行基本建設(shè)程序和規(guī)定執(zhí)行。
對技術(shù)狀況為一、二類的橋梁應(yīng)加強(qiáng)小修保養(yǎng),防止出現(xiàn)明顯病害。對技術(shù)狀況為三類的橋梁應(yīng)及時(shí)進(jìn)行中修,防止病害加快擴(kuò)展,影響橋梁安全運(yùn)營。對技術(shù)狀況為四類橋梁應(yīng)及時(shí)采取管理措施,對技術(shù)狀況為五類的橋梁應(yīng)及時(shí)封閉交通,保證安全,并依據(jù)橋梁特殊檢查結(jié)果和技術(shù)論證分析,安排大修、改造或改建。對荷載等級、抗災(zāi)能力、安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)指標(biāo)低于所在公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的橋梁,應(yīng)有計(jì)劃地進(jìn)行技術(shù)改造。對寬度不能滿足所在線路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求且影響通行安全的橋梁,應(yīng)有計(jì)劃的進(jìn)行加寬改造。論文參考網(wǎng)。對已有的橋梁防船舶碰撞設(shè)施應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)。
3.2公路橋梁管養(yǎng)單位應(yīng)采取有效措施,加強(qiáng)公路橋梁養(yǎng)護(hù)工程的施工管理。
對需要封閉交通或長時(shí)間占用行車道施工的公路橋梁養(yǎng)護(hù)工程,除緊急情況外應(yīng)在項(xiàng)目開工前15 日,相關(guān)信息并辦理施工許可。干線公路上的斷交施工信息應(yīng)及時(shí)報(bào)省級橋梁監(jiān)管單位備案,高速公路、國道上的斷交施工信息由省級橋梁監(jiān)管單位及時(shí)按規(guī)定報(bào)交通運(yùn)輸部備案。橋梁養(yǎng)護(hù)工程施工必須建立健全安全管理制度,落實(shí)安全分管領(lǐng)導(dǎo)和責(zé)任人; 施工單位應(yīng)按照《公路養(yǎng)護(hù)安全作業(yè)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定,做好施工現(xiàn)場標(biāo)化建設(shè),合理布設(shè)施工作業(yè)區(qū),設(shè)置標(biāo)志和安全防護(hù)設(shè)施,保證施工車輛、人員和過往車輛的安全,必要時(shí)還應(yīng)協(xié)助有關(guān)部門做好交通疏導(dǎo)工作。公跨鐵橋梁養(yǎng)護(hù)工程動工以前,應(yīng)與鐵路部門取得聯(lián)系,確保安全。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】橋梁;養(yǎng)護(hù)管理;問題;探析
中圖分類號:TU997 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
橋梁養(yǎng)護(hù)要按照“預(yù)防為主,防治結(jié)合”的原則,以橋面養(yǎng)護(hù)為中心,以承重部件為重點(diǎn),加強(qiáng)全面養(yǎng)護(hù)。認(rèn)真落實(shí)部頒《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》,每年在橋梁定期檢查的基礎(chǔ)上,制定詳細(xì)的維修計(jì)劃,提出相應(yīng)的處治和修復(fù)措施及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修質(zhì)量監(jiān)督,確保處治有效。增強(qiáng)責(zé)任意識,明確工作目標(biāo),持之以恒地開展好橋梁養(yǎng)管工作。
一.目前橋梁管理中存在的問題。
1. 部分橋梁設(shè)計(jì)承載力低,不能滿足重載交通要求。
2. 注重橋梁構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算,忽視耐久性設(shè)計(jì)。20世紀(jì)60年代~90年代初期建造的城市橋梁,限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),僅驗(yàn)算構(gòu)件強(qiáng)度,對耐久性設(shè)計(jì)重視不夠。目前橋梁構(gòu)件材料老化、退化現(xiàn)象嚴(yán)重,病害頻發(fā),沿海橋梁構(gòu)造物混凝土受氯離子侵蝕,損壞現(xiàn)象嚴(yán)重,直接影響在役城市橋梁的安全通行。城市橋梁使用壽命不僅取決于其構(gòu)件強(qiáng)度,還取決于構(gòu)件的耐久性,也就是構(gòu)件在使用期內(nèi)保持強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)完整的性能,限于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,2004年前我國城市橋梁對耐欠性設(shè)計(jì)重視不夠,未按使用壽命驗(yàn)算,橋梁設(shè)計(jì)時(shí)僅要求滿足強(qiáng)度指標(biāo)。因此,目前在役的大多數(shù)城市橋梁耐久性不足,使用壽命難以達(dá)到期望設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期,造成在役城市橋梁提前“退役”。
3. 對中小橋梁次要構(gòu)件和附屬設(shè)施設(shè)計(jì)重視不夠。同時(shí),通航河道橋梁缺少防撞防護(hù)設(shè)施,通航船舶碰撞橋墩或凈空高度不足碰擦梁板造成橋墩和梁板受損,存在嚴(yán)重安全隱患。
4. 施工技術(shù)水平低,檢測措施不到位。早期建造的城市橋梁限于當(dāng)時(shí)的施工技術(shù)條件,機(jī)械化程度低,應(yīng)用新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備少,監(jiān)控檢測手段不到位,未推行監(jiān)理制,難以保證橋梁構(gòu)造物的施工質(zhì)量。
5. 超限運(yùn)輸車輛對橋梁的損害。受超限車輛頻繁通行影響,造成橋梁承重結(jié)構(gòu)損壞。
6. 部分城市橋梁疏于養(yǎng)護(hù)管理。一是公路養(yǎng)護(hù)管理重養(yǎng)路面質(zhì)量、輕養(yǎng)橋梁,對橋面、支座、伸縮縫、護(hù)欄等養(yǎng)護(hù)管理重視不夠,橡膠支座、伸縮縫老化變形破損,原鋼支座銹蝕失效,原活動支座變?yōu)楣潭ㄖё?,主梁由受彎?gòu)件變成彎拉構(gòu)件;二是橋梁檢查不夠。橋梁服役期內(nèi),由于構(gòu)件材料的劣化、外因作用等原因,會出現(xiàn)各種病害,只有通過檢查才能及早發(fā)現(xiàn)病害,評定其技術(shù)狀況,進(jìn)而提出維修對策;三是早期修建的橋梁資料缺失,不利于后續(xù)養(yǎng)護(hù)管理。舊橋加固設(shè)計(jì)需竣工圖,不然無法進(jìn)行加固設(shè)計(jì)驗(yàn)算,只能采用拆除重建方案;四是河床下游挖砂嚴(yán)重,疏于管理,受汛期洪水沖刷,圬工墩臺易被沖空毀壞;五是橋梁加固修復(fù)資金短缺,得不到及時(shí)修復(fù),潛在嚴(yán)重安全隱患。
7. 橋臺樁基出現(xiàn)環(huán)向裂縫。受當(dāng)時(shí)施工、資金等因素影響,部分橋梁兩側(cè)臺背回填、基底軟基處理不夠,橋頭跳車現(xiàn)象嚴(yán)重,受車輛動荷作用、橋頭填料壓密及基底壓縮變形,產(chǎn)生土側(cè)壓力,造成橋臺樁基出現(xiàn)環(huán)向裂縫,影響橋梁運(yùn)營安全。
8. 橋梁抗災(zāi)能力弱。據(jù)檢測分析,在役城市橋梁易受臺風(fēng)暴雨、河水急流、河床變遷和沖刷等影響,造成橋梁墩臺沖空、毀壞。
二.橋梁養(yǎng)護(hù)管理對策。
1. 明確養(yǎng)護(hù)管理職責(zé)。根據(jù)現(xiàn)行《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTGH11)、《公路橋梁養(yǎng)護(hù)工作制度》等規(guī)定,明確橋梁養(yǎng)護(hù)管理單位和監(jiān)督單位,合理確定工作職責(zé)。按照交通運(yùn)輸部和橋梁養(yǎng)護(hù)工程師制度要求,結(jié)合轄區(qū)橋梁數(shù)量,配備足額的橋梁養(yǎng)護(hù)工程師和技術(shù)人員,明確管養(yǎng)職責(zé)。
2. 健全檢查評定制度。貫徹“預(yù)防為主、安全至上”工作方針,提高城市橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性,開展周期性檢查,每年安排一定數(shù)量的城市橋梁檢測,系統(tǒng)掌握橋梁技術(shù)狀況,進(jìn)行分類評定,制定相應(yīng)養(yǎng)護(hù)對策。
3. 明確危病橋梁確認(rèn)權(quán)限。
4. 規(guī)范橋梁檢查程序。
5. 建立橋梁管理體系和數(shù)據(jù)庫。改變傳統(tǒng)的橋梁應(yīng)急搶修養(yǎng)護(hù)管理方法,注重監(jiān)控防范,把安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。抓好在役城市橋梁的檢查、技術(shù)狀況評定、養(yǎng)護(hù)對策、維修加固或改造、交(竣)工驗(yàn)收等有關(guān)技術(shù)資料的搜集、整理、歸檔,建立完整的橋梁養(yǎng)護(hù)檔案和數(shù)據(jù)庫。建立橋梁工程師管理網(wǎng)絡(luò)、信息快速傳輸系統(tǒng),不斷提高橋梁工程師的技術(shù)業(yè)務(wù)水平,對橋梁病害勤檢查、早發(fā)現(xiàn)、善處理,建立健全一橋一檔的橋梁管理系統(tǒng),發(fā)揮橋梁經(jīng)常性檢查、定期檢查、特殊檢查的作用,做到防微杜漸、有備無患。
6.加大橋梁治超力度。禁止大于橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)的車輛通行,或采取技術(shù)措施后通行。根據(jù)在役城市橋梁的承載能力,綜合分析并確定限載標(biāo)準(zhǔn),設(shè)置限載標(biāo)志。一般情況下,一條技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等級相同的公路應(yīng)設(shè)置相同的荷載等級,避免設(shè)置不同等級的荷載標(biāo)準(zhǔn)。對未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的在役城市橋梁,可通過維修加固或改造升級達(dá)標(biāo);對一時(shí)難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的橋梁,可通過應(yīng)急加固措施達(dá)標(biāo)。同時(shí),應(yīng)加強(qiáng)橋梁應(yīng)急處置管理,制定以橋梁坍塌事故為重點(diǎn)的養(yǎng)護(hù)突發(fā)事件及災(zāi)害性事件應(yīng)急預(yù)案,重視四、五類危病橋梁及超過使用年限的危舊橋梁管理。
7.加強(qiáng)橋梁修復(fù)改造計(jì)劃及施工管理。根據(jù)橋梁檢查評定技術(shù)狀況,確定養(yǎng)護(hù)對策,科學(xué)制定橋梁小修保養(yǎng)、中修、大修或改造等方案,規(guī)范管理工程實(shí)施,加強(qiáng)監(jiān)督檢查。注重提高城市橋梁抗災(zāi)防災(zāi)能力,加大對河床下游挖砂監(jiān)管,確保使用狀況良好。隨著公路大橋、特大橋、跨海大橋、結(jié)構(gòu)特殊橋梁的日漸增多,在現(xiàn)有公路養(yǎng)護(hù)管理體制下,單純依靠公路管理部門,無論從人員配備、技術(shù)水平、機(jī)械設(shè)備等方面均難以保證。
8.提高認(rèn)識,加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)。橋梁是公路構(gòu)造然包括對橋梁的養(yǎng)護(hù)。各級政府、交通公路部門要克服重路面養(yǎng)護(hù)輕橋梁養(yǎng)護(hù)的思想傾向,牢固樹立養(yǎng)路必養(yǎng)橋的理念。要認(rèn)識到橋梁是打通河流溝壑等天塹的十分重要的建筑物,且是投資較大、使用價(jià)值較高的交通公路基礎(chǔ)設(shè)施。如果不加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)維修,小毛病會發(fā)展成大毛病,嚴(yán)重者甚至造成橋梁壽命縮短和坍塌。各級政府、交通公路部門要把城市橋梁養(yǎng)護(hù)工作作為提升公路整體養(yǎng)護(hù)水平的一項(xiàng)重點(diǎn)工作來抓,每年對橋梁養(yǎng)護(hù)工作做出安排部署,定期召開專題會議,研究確定橋梁養(yǎng)護(hù)工作的重點(diǎn)和任務(wù),及時(shí)處理橋梁養(yǎng)護(hù)工作中存在的問題。全面落實(shí)專職橋梁工程師為主的橋梁養(yǎng)護(hù)管理責(zé)任制,配備專職橋梁養(yǎng)護(hù)工程師和專職橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)員,明確各自工作職責(zé),嚴(yán)格落實(shí)橋梁養(yǎng)護(hù)管理責(zé)任體系。
三.結(jié)束語
隨著交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展,交通運(yùn)輸量大幅度增長,行車密度及車輛載重越來越大,尤其是拖掛運(yùn)輸、集裝箱運(yùn)輸、個體戶載重貨物運(yùn)輸?shù)戎匦蛙囕v日益巨增,這對許多城市橋梁的安全性提出了更高的要求,特別是年代較遠(yuǎn)的低等級載荷橋,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足使用上的要求,危橋數(shù)量逐年增多,特別是近年來橋梁坍塌事故頻繁發(fā)生,所以加強(qiáng)橋梁日常養(yǎng)護(hù)檢查,維修及病危橋梁的加固,力求充分利用,延長其使用壽命,以滿通運(yùn)輸發(fā)展的需要。
參考文獻(xiàn):
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[2]王中成 周方旭 淺析我國高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理 [期刊論文] 《價(jià)值工程》 2010年36期
關(guān)鍵字:橋梁耐久性;橋梁安全性能檢測;橋梁評估;橋梁加固
中圖分類號:[TU997] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
隨著我國公路交通的迅速發(fā)展,據(jù)統(tǒng)計(jì),至2008年底,我國的公路橋梁已經(jīng)達(dá)到59.46萬座。但年代已久的橋梁,因受當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平所限,當(dāng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì),施工水平已經(jīng)落后發(fā)展的需求,加上年代已久的橋梁缺乏有效的養(yǎng)護(hù)與維修,因此,不同程序存在一些損害或者橋梁承載力不足;近年新建設(shè)的橋梁,也暴露出種種問題,不實(shí)施加固則不能投入正常使用。
為提高我國公路橋梁的檢測、評定、加固的技術(shù)水平,筆者對橋梁安全性能評定和加固作出研究。
一,評估橋梁的各種方法
在橋梁的運(yùn)營及維護(hù)價(jià)段,對橋梁定期檢測同時(shí)作出準(zhǔn)確的評估,可對橋梁進(jìn)行加固和維修,進(jìn)而保證橋梁的耐久性。
目前對橋梁的耐久性評估方法如下:
①目測打分法
評估方法:分為(完好、良好)一類-五類(危險(xiǎn))共五個等級。
評估特色:僅限于有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員,評估主觀性強(qiáng)、依賴評定人員的經(jīng)驗(yàn)與判斷。
②分析檢算法
評估方法:涉及橋梁調(diào)查、檢測、檢算、分析承載能力,評定荷載試驗(yàn)等各方面。
評估特色:目前系統(tǒng)、完整,通過簡單的方法或簡捷的理論公式得到承載能力的定量數(shù)值。
③荷載試驗(yàn)法
評估方法:對橋梁進(jìn)行外觀調(diào)查、粗略評定,再進(jìn)行荷載試驗(yàn)。
評估特色:利用現(xiàn)場測試技術(shù),可用于橋梁實(shí)際工作狀態(tài)不明確的評價(jià)和研究,能彌補(bǔ)主觀評價(jià)和分析計(jì)算方法的不足,進(jìn)一步降低評價(jià)中的不確定性,成本高。
④專家經(jīng)驗(yàn)評定法
評估方法:計(jì)算機(jī)模擬專家的知識、經(jīng)驗(yàn)、水準(zhǔn)對舊橋進(jìn)行評估。
評估特色:設(shè)計(jì)、施工、管理均存在不確定因素,及未涉及因素
⑤基于可靠理論法
評估方法:可靠度方法從結(jié)構(gòu)概率出發(fā),以合適的荷載與抗力作為隨機(jī)模型,通過結(jié)構(gòu)抗力和負(fù)荷來評估可靠度。
評估特色:橋梁隨時(shí)間變化,使用期不同,可靠概率也不相同。荷載的增加與橋梁結(jié)構(gòu)的破損,橋梁系統(tǒng)可靠度時(shí)間逐漸縮小。近來認(rèn)為,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)失效概率和可靠度指標(biāo),均無法對承載能力進(jìn)行準(zhǔn)確評估。
⑥層次分析法
評估方法:評價(jià)模型與指標(biāo)體系依靠它來建立。
評估特色:符合人們一般的定量與定性相結(jié)合的橋梁評估方法,然而存在一定缺陷和局限性。它僅僅只能在過往的方案中挑選,對方案粗略排序,無法創(chuàng)新新的思路,評估得出的結(jié)果主觀成份較大。
⑦模糊綜合評價(jià)法
評估方法:以模糊數(shù)學(xué)會概念基礎(chǔ),將一些邊界不清、不易定量的因素定量化,進(jìn)行綜合評價(jià)。
評估特色:客觀事物本身不明確,沒有準(zhǔn)確的分類界限,可以考慮該方法評估,它的解決事物的模糊性,算法本身應(yīng)存在準(zhǔn)確性產(chǎn)生矛盾,它的隸屬性確定,參評人員主觀上不確定性存在問題。
⑧灰色理論評價(jià)法
評估方法:將橋梁作作部份信息已知,部份信息未知,在無法用傳統(tǒng)方式建模,信息量不足時(shí),可用灰色系統(tǒng)評估。
評估特色:然信息不足夠透明時(shí),可以用該系統(tǒng)判斷得出較準(zhǔn)確的結(jié)果。
⑨模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
評估方法:使用模糊邏輯的推理機(jī)制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相結(jié)合,(視網(wǎng)神經(jīng)與模糊系統(tǒng)相結(jié)合)。
評估特色:可靠性值得置疑,因它所決決定無法給出適當(dāng)解適,它需學(xué)量樣本,資料性多少,影響分析準(zhǔn)確率。
二、我國橋梁評定現(xiàn)狀
大型橋梁與中小型橋梁應(yīng)當(dāng)采取不同的辦法,因其大橋梁可在橋中建立結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),可對橋梁各部份參數(shù)進(jìn)行全面監(jiān)測。中小型橋梁,數(shù)量多、范圍廣,只能對不定期的檢測手段評估中小橋梁的承載能力。
目前國內(nèi)外橋梁專家的研究成果,主要集中在中小橋梁,且僅對橋梁部份結(jié)構(gòu)做單獨(dú)評估,很少對大型橋梁作全面評估。單純使用一種方法進(jìn)行評估,無法確保評做結(jié)果的可靠性。
就目前研究已知結(jié)果,可知橋量發(fā)生事故,主要有兩個原因:一個是自身因素,由于規(guī)程、規(guī)范、制度標(biāo)準(zhǔn)方面不完善,以至于在規(guī)劃與設(shè)計(jì)、施工與管理等階段都出現(xiàn)問題,乃至橋梁耐久度不夠;另一個原因是外部的因素,包括周圍環(huán)境變化、自然條件破壞、人為故事破壞,或操出現(xiàn)別的人為錯誤。
橋梁加固必須解決的問題。
(一)建立完善的設(shè)計(jì)理論,完善結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系。
目前美國橋梁方面的規(guī)范,3至4年就會更新一次,我國卻幾乎多年不改。舊有的規(guī)范中,對風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)不足,目前現(xiàn)有的問題沒有得到修定;橋梁范圍的適用范圍也沒有準(zhǔn)確界定,目前的規(guī)范沒有區(qū)分不同特點(diǎn)的橋,不同跨度的橋,種種問題沒有針對性的說明。耐久性也不適合目前,單純片面依靠過去的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),沒有深入研究現(xiàn)在的設(shè)施工程,更沒有考慮未來橋梁需要的變化而作出長遠(yuǎn)規(guī)劃,使得橋梁通常使用年限有限。
(二)提高施工水平、管理水平。
橋梁施工缺乏嚴(yán)格的施工監(jiān)近代體系。
目前橋梁施工時(shí)偷工減料,使得混凝土達(dá)不到應(yīng)有強(qiáng)度,鋼筋的保護(hù)層也達(dá)不到規(guī)范要求,構(gòu)件容易開裂;野蠻施工和管理腐敗也是目前橋梁施工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。
施工監(jiān)控不到位,那么每個步驟都無法得到應(yīng)知的預(yù)報(bào),也無法得到有交往的示警。最后,施工的預(yù)報(bào)與實(shí)測值相差極大。
(三)防止車量超載。
車量超載嚴(yán)重時(shí)候,能造成立校橋嚴(yán)重破損,比如會出現(xiàn)板橋開裂]拱圈裂縫、橋面破損,這些都給橋梁帶來毀滅性的損害,只好對橋量進(jìn)行加固及重鋪等改造,這些對橋梁的安全耐久性帶來極大隱患。
(四)加需進(jìn)行定期檢測和運(yùn)營維護(hù)。
我國的橋梁養(yǎng)護(hù)、維修、檢測方面,目前太依賴工程師的判斷,這些舊的常規(guī)管理方法科學(xué)、精準(zhǔn)的評估,沒有定期的檢查,沒有準(zhǔn)確的檢測記錄……這些都給橋梁的評估又帶來麻煩,由此形成惡性循環(huán)。
總 結(jié):橋梁作為城市建設(shè)中重要的一個組成部份,它是城市交通的樞紐,目前,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,目前城市的橋梁材料和結(jié)構(gòu)性能逐漸驅(qū)于老化、而且正均超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),在災(zāi)害條件中,這種反復(fù)荷載作用的疲勞與災(zāi)害條件下的易損怕將更加嚴(yán)重。對橋梁的檢測評估標(biāo)準(zhǔn)與加因關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析研究,能提出更新的評估與修復(fù)文法,它能提高城市橋梁結(jié)構(gòu)的評估水平,減少維修和加固費(fèi)用,由此滿足城市道路交通日益增長的需求。
參考文獻(xiàn):
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[2] 張啟偉.橋梁結(jié)構(gòu)模型修正與損傷識別,同濟(jì)大學(xué)博士學(xué)位論文,1999.3.
關(guān)鍵詞:服役;橋梁;加固;施工技術(shù)
Abstract: The bridge repair and reinforcement is a complicated high technology content of the project, from design to construction have certain difficulty. The bridge plays an important role in the economic development of our country, so we need to ensure the running quality of the bridge, the bridge disease happened to timely repair, extend the service life of the bridge, to create a more favorable environment for China's economic development.
Key words: service; bridge; reinforcement; construction technology
中圖分類號:U445.7+2
前言
橋梁是連接道路的重要樞紐,服役橋梁會承載較大的荷載,在對橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,會根據(jù)各方面的因素綜合考慮,設(shè)計(jì)出符合當(dāng)時(shí)社會環(huán)境的使用需求。但是我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度非常快,交通運(yùn)輸業(yè)得到了很大的進(jìn)步,由此對橋梁所產(chǎn)生的荷載增加量超出原設(shè)計(jì)值,橋梁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的運(yùn)行要求。當(dāng)時(shí)對橋梁的設(shè)計(jì)水平只是根據(jù)當(dāng)時(shí)的社會環(huán)境來制定的,所以在經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的形勢下,增加了橋梁的荷載,縮短了橋梁的使用壽命。在這種情況下,就需要對橋梁進(jìn)行更新,以使其能夠繼續(xù)發(fā)揮功能。對于這種情況有兩種方式,一種是將原有的橋梁全部拆掉,重新架設(shè)。另一種是在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固處理。重新架設(shè)會得到全新的、可完全滿足現(xiàn)在和可預(yù)計(jì)的未來交通量需求的橋梁,但是,重新架設(shè)需要大量的人力、物力、財(cái)力和較長時(shí)間,而加固處理則需要資源較少、時(shí)間較短,所以一般都會選擇對其進(jìn)行加固處理。下文就針對服役橋梁的加固施工技術(shù)進(jìn)行闡述。
1正使用橋維修加固的特點(diǎn)
1.1設(shè)計(jì)思路不同
對于服役橋梁的維修與加固和新建橋梁在設(shè)計(jì)思路上會有很多的不同,因?yàn)樾陆ǖ臉蛄?,由于周圍的環(huán)境比較簡單,沒有過多的限制,可以根據(jù)地理環(huán)境特點(diǎn)和設(shè)計(jì)荷載情況,利用設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新思路進(jìn)行設(shè)計(jì),束縛條件較少,設(shè)計(jì)師的自由發(fā)揮空間比較大。但是對于服役橋梁則不同,因?yàn)槭窃谠袠蛄旱幕A(chǔ)上進(jìn)行的,所以會受到原有橋梁結(jié)構(gòu)的限制,周圍的環(huán)境也比較復(fù)雜,要根據(jù)現(xiàn)有橋梁的使用情況進(jìn)行設(shè)計(jì),具有很大的限制性,設(shè)計(jì)難度高。
1.2設(shè)計(jì)參數(shù)不同
因?yàn)樾陆蛄涸谠O(shè)計(jì)時(shí)限制條件少,可以根據(jù)施工現(xiàn)場的地理環(huán)境以及設(shè)計(jì)荷載情況,來設(shè)計(jì)橋梁各個構(gòu)件的參數(shù)。而對服役橋梁的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)參數(shù)上還不能使用原來的參數(shù),因?yàn)榉蹣蛄涸谠O(shè)計(jì)時(shí)是根據(jù)當(dāng)時(shí)的條件來考慮的,在現(xiàn)階段已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的需求,所以需要對服役橋梁現(xiàn)有情況進(jìn)行分析,然后針對現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)情況和交通情況重新設(shè)計(jì)參數(shù)。
1.3施工條件不同
新建的橋梁在施工的時(shí)候周圍的環(huán)境比較簡單,施工難度不大。但是服役橋梁在施工過程中,是對原有橋梁的加固維修,所以會受到種種因素的限制,施工難度大。并且在對服役橋梁維修加固的過程中,還要保證交通的順利進(jìn)行,這就為施工帶來了很大的難度。
2橋梁加固的工作內(nèi)容及步驟
2.1橋梁加固的工作內(nèi)容
橋梁的加固主要是對橋梁的改造和維修兩部分,改造的橋梁,是因?yàn)樵袠蛄旱默F(xiàn)有狀況已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段的通行能力,為了適應(yīng)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和交通運(yùn)輸狀況,需要對原有橋梁進(jìn)行加寬、加強(qiáng)改造。對橋梁的維修主要是因?yàn)楝F(xiàn)有橋梁已經(jīng)無法繼續(xù)發(fā)揮功能,其建設(shè)材料的老化和使用性能的退化,橋梁的使用壽命縮短,已經(jīng)無法在繼續(xù)使用,需要對橋梁進(jìn)行維修加固。在對其維修以后,使其能夠滿足現(xiàn)有的交通運(yùn)輸水平,延長橋梁的使用壽命,更好的為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。在對橋梁進(jìn)行改造與維修的施工中,應(yīng)該嚴(yán)格按照施工規(guī)范執(zhí)行,其主要內(nèi)容包括如下方面:
對服役橋上部構(gòu)件進(jìn)行加固;對服役橋下部構(gòu)件進(jìn)行加固;拓寬橋梁的行車道或人行道;升高橋梁上部構(gòu)造的高度;更換橋梁行車道路面或引橋路面的結(jié)構(gòu);部分或全部更換橋梁損壞或破服役了的結(jié)構(gòu)物。橋梁的加固與改建工作,應(yīng)充分利用原有的部分,凡能加固的,則不宜改建。如能部分改建的,則不應(yīng)全部改建。
2.2橋梁加固的工作步驟
對服役橋進(jìn)行維修加固,一般可采用如下的步驟:
2.2.1 對現(xiàn)在的橋梁使用狀況進(jìn)行檢查,查看構(gòu)件損壞的原因,因?yàn)槟男┓矫娴脑蚨荒軌蚶^續(xù)使用,在這個過程中及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題,不僅是對現(xiàn)有橋梁的維修奠定基礎(chǔ),也為以后在新建橋梁時(shí)提供了一定的參考依據(jù)和借鑒的資料。
2.2.2 調(diào)查需要維修的橋梁在建設(shè)初始時(shí)的設(shè)計(jì)情況和施工時(shí)需要注意的方面,了解了初始時(shí)的具體狀況,好為維修橋梁做好準(zhǔn)備工作。然后需要調(diào)查了解需要維修的橋梁現(xiàn)在的使用狀況,交通量怎么樣,好為重新的設(shè)計(jì)施工準(zhǔn)確定位,不至于維修后使用時(shí)出現(xiàn)問題。
2.2.3 調(diào)查了解之后,就需要針對現(xiàn)有的問題進(jìn)行分析探討,研究出一套維修或者改建的方案,針對現(xiàn)有的狀況加以改進(jìn),形成比較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。
2.2.4 經(jīng)過反復(fù)的推敲驗(yàn)證之后,方案確實(shí)可行,那么就要付諸于實(shí)踐了,開始進(jìn)行維修加固或者改建。
3橋梁加固的原則及方法
3.1橋梁加固的原則
3.1.1橋梁加固是一種借加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來提高局部或整座橋梁承載能力或通過能力的措施。因此,橋梁加固工作一般以不更改原建筑形式為原則,只有在特殊的情況下,才更改其結(jié)構(gòu)形式。
如果僅加固仍不足以適應(yīng)交通運(yùn)輸?shù)男枰?,必須進(jìn)行重建橋梁的一部或全部時(shí),則重建橋梁需考慮到將來的發(fā)展,并按現(xiàn)行橋梁設(shè)計(jì)及施工規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。
3.1.2橋梁加固可以有各種不同的方式,視服役橋的情況,承載能力的減弱程度以及今后的交通情況而變。橋梁的加固一般有如下幾種:
(1)擴(kuò)大或增加原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面,以提高原結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。
(2)以新的結(jié)構(gòu)代替服役的應(yīng)力不夠的結(jié)構(gòu)。
(3)改變原結(jié)構(gòu)的受力體系,使原結(jié)構(gòu)減少受力。
(4)對原結(jié)構(gòu)施加外應(yīng)力(如預(yù)應(yīng)力),以改變原結(jié)構(gòu)的受力圖形,達(dá)到提高橋梁剛度和強(qiáng)度的目的。
3.2橋梁加固的主要方法
3.2.1橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法通過一定的工藝和結(jié)構(gòu)措施,在梁頂面(橋面)上加鋪一層鋼筋混凝土面層,使其與原有主梁形成整體,達(dá)到加厚主梁高度和增大梁的抗壓截面的目的,以提高橋梁的承載能力。
3.2.2增大梁截面和配筋加固法在梁底或側(cè)面,加大鋼筋混凝土截面(增配主筋),使梁抗彎截面加大,提高梁的承載能力。
3.2.3錨噴混凝土加固法。借助高速噴射機(jī)械,將新混凝土混合料連續(xù)地噴射到以錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上,凝結(jié)硬化而成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面和補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性,使其能承受更大的外部荷載作用,提高橋梁承載能力。
3.2.4 粘貼鋼板夾固法。當(dāng)交通量增加,主梁出現(xiàn)承載力不足,或縱向主筋出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕的情況下,梁板橋的主梁會出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。采用粘接及幾錨栓,將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉或薄弱部位,使其與結(jié)構(gòu)形成整體,以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋,以達(dá)到提高梁的承載能力的目的,這種加固方法的特點(diǎn)是:(1)不需要破壞被加固的原結(jié)構(gòu)尺寸;(2)施工工藝簡單,施工質(zhì)量較易控制;(3)施工工期短。
3.2.5 拱圈增設(shè)套拱加固法。當(dāng)拱式橋梁的主拱圈為等截面的磚、石或砼等實(shí)體半拱時(shí),上下部構(gòu)造無病害,同時(shí)橋下凈空與泄水面積容許部分縮小時(shí),可在原拱圈腹面下增設(shè)一層新拱圈,即緊貼原拱圈底面上,澆筑或錨噴砼新拱圈,外型上就像是在原拱圈下面套做了一個新拱圈。
4 結(jié)束語
通過上文分析可知,道路橋梁在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用,交錯縱橫的道路貫穿祖國的大江南北,架起了經(jīng)濟(jì)溝通的橋梁,而在道路運(yùn)行中,橋梁是必不可少的連接紐帶。由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對橋梁的使用更加的頻繁,有些橋梁的使用壽命縮短,為了保證橋梁可以繼續(xù)使用,需要對部分服役中的橋梁進(jìn)行加固施工。我們必須對服役橋梁的加固施工技術(shù)進(jìn)行探討,這樣才能對橋梁的使用質(zhì)量有所提高。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:高壓旋噴樁;基礎(chǔ)加固;承載力
中圖分類號: U448.14文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A 文章編號:
1.引言
當(dāng)前,在公路橋梁中,由于下游挖砂的影響,造成了河床平衡狀態(tài)的破壞,沖刷加劇,致使河床斷面不斷下降,一些橋梁墩臺因此變?yōu)闇\埋基礎(chǔ)。隨著時(shí)間的推移,一些墩臺出現(xiàn)不同程度的病害,諸如下沉、傾斜、淘空等。為消除橋下河床的進(jìn)一步?jīng)_刷,需要進(jìn)行平面防護(hù)或立體、局部防護(hù),目的在于防止墩周圍產(chǎn)生局部沖刷,以消除對橋墩安全的威脅,維護(hù)橋梁的安全使用。其途徑不外乎是削弱水流的沖刷能力和提高基礎(chǔ)周圍河床的抗沖刷能力。根據(jù)不同情況采取的加固方法有:(1)擴(kuò)大基礎(chǔ);(2)壓注灰漿或硅化土層;(3)加深基礎(chǔ);(4)旋噴樁等。
現(xiàn)以重慶市開縣和謙鎮(zhèn)江大橋病害基礎(chǔ)部分的整治為例,談?wù)勑龂姌兜木C合應(yīng)用。
2.工程實(shí)例
2.1 橋梁實(shí)例介紹
鎮(zhèn)江大橋是位于重慶市開縣境內(nèi)的一座三跨空腹式石拱橋,橋梁全長116.8m,橋跨布置為3×34.0m,主拱圈凈矢高5.7m,主拱圈厚度1.0m,其寬為8.0m;每個主拱都對稱分布有6個腹拱,腹拱圈跨徑為2.6m;上部橋面布置為:6.0m (行車道)+2×1.0m(人行道)。該橋基礎(chǔ)為擴(kuò)大基礎(chǔ)。
該橋在運(yùn)營過程中,結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了較嚴(yán)重的病害,主要表現(xiàn)在:橋墩基礎(chǔ)沖刷、掏空嚴(yán)重,面積約為10.0m2。
2.2病害成因分析
設(shè)計(jì)組在現(xiàn)場收集資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行了深入、細(xì)致地分析,得出造成該橋病害的主要原因有:該橋年代久遠(yuǎn),加之橋梁下游河床采砂嚴(yán)重,在河水長期沖刷作用下,橋墩基礎(chǔ)沖刷、掏空十分嚴(yán)重。針對該橋現(xiàn)狀,決定采用高壓旋噴樁加強(qiáng)基礎(chǔ),同時(shí)現(xiàn)澆素混凝土對基礎(chǔ)進(jìn)行封閉,使旋噴樁和擴(kuò)大基礎(chǔ)形成整體。
3.加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1高壓旋噴注漿法加固基礎(chǔ)技術(shù)
3.1.1 加固體直徑的確定
旋噴樁直徑與現(xiàn)場土質(zhì)、土體強(qiáng)度和噴射壓力、流量、提升速度和漿液稠度等諸多因素有關(guān),應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定。當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)可參照表1選用。
表1旋噴樁直徑參考值(m)
噴注種類 單管法
土的類別
粘性土 0<N<5 1.2±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂土 0<N<10 1.0±0.2
10<N<20 0.8±0.2
20<N<30 0.6±0.2
砂礫 20<N<30 0.6±0.2
注:表中N為標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)測錘擊數(shù)。
3.1.2 布置形式
樁的平面布置形式需根據(jù)加固的目的給予考慮,分離布置的單樁可用于基礎(chǔ)的承重,排樁、板墻可用作防水帷幕,整體加固則常用于防止基坑底部的涌土或提高土體的穩(wěn)定性,水平封閉樁可用于形成地基中的水平隔水層。
3.1.3設(shè)計(jì)承載力
(1)按樁身強(qiáng)度計(jì)算容許承載力。
[P]= a[σ]A
式中[P]——樁的容許承載力(kN);
a ——樁體材料的強(qiáng)度折減系數(shù),a=0.4~0.5;
[σ]——樁體材料7cm×7cm×7cm試件的室內(nèi)平均抗壓強(qiáng)度(kPa);
A ——樁的橫斷面積。
(2)按土體強(qiáng)度計(jì)算樁身容許承載力。
[P]= uΣfi li + A[R]
式中[P]——樁的容許承載力(kN);
u——樁身截面周長,按樁的直徑計(jì)算(m);
fi——各土層的容許摩阻力(kPa);
li ——各土層的厚度(m);
A——樁底支承面積,按樁的直徑計(jì)算(m);
[R]——樁尖處的地基容許承載力(kPa)。
(3)復(fù)合地基承載力。
式中 ——復(fù)合地基的容許承載力(kPa);
[P] ——單樁承載力(kPa);
[R] ——樁間土天然地基承載力(kPa);
Ae——一根樁分擔(dān)的荷載面積;
Ap——一根樁的斷面積;
A ——天然地基承載力折減系數(shù),當(dāng)不考慮樁間土作用時(shí)為0。
3.1.4漿量計(jì)算
漿量計(jì)算有兩種方法,即體積法和噴量法,取大者作為設(shè)計(jì)噴射漿量。
體積法:
噴量法:
式中Q ——需要的噴漿量(m3);
De——旋噴固結(jié)體直徑(m);
D0——注漿管直徑(m);
K1——填充率,0.75~0.9;
h1——旋噴長度(m);
K2——未旋噴范圍土的填充率,0.5~0.75;
h2——未旋噴長度(m);
β——損失系數(shù),0.1~0.2;
ν——提升速度(m/min);
H——噴射長度(m);
q——單位噴漿量(m3/m)。
根據(jù)計(jì)算所需的噴漿量和設(shè)計(jì)的水灰比,即可確定水泥的使用數(shù)量。
通過以上公式,并參考《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》得到單樁自身承載力為1849KN,每根樁所受到的外荷載為1616KN。故旋噴樁滿足受力要求。
3.1.5強(qiáng)度要求
旋噴樁設(shè)計(jì)要求,成樁28天后抽芯取樣進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),抽檢數(shù)為2%,并不小于2根,其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不得小于設(shè)計(jì)要求;地基加固后,復(fù)合地基承載力不得小于設(shè)計(jì)要
3.2鑿毛施工要求
為加強(qiáng)新混凝土與原結(jié)構(gòu)的結(jié)合,需要對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑿毛處理。鑿毛的施工工藝如下:人工鑿除結(jié)合面6~10mm,鑿除界面應(yīng)去除疏松的表面層,同時(shí)表面凸凹不平度不小于6mm,且100mmx100mm面積內(nèi)不小于1個點(diǎn)。
鑿毛后的界面需要采用空壓機(jī)或水沖洗干凈表面的灰塵,然后保濕時(shí)間不小于6h。最后涂抹滿足設(shè)計(jì)要求的界面劑,涂抹界面劑時(shí)原結(jié)構(gòu)界面要保持濕潤但無水珠。
3.3基礎(chǔ)現(xiàn)澆素混凝土加固技術(shù)
根據(jù)該橋的現(xiàn)狀,基礎(chǔ)現(xiàn)澆C20素混凝土加固層來提高原橋的整體強(qiáng)度、剛度和承載力。其加固工序?yàn)椋簻?zhǔn)備工作基礎(chǔ)模板支撐澆筑片石砼基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)竣工驗(yàn)收。為了保證施工質(zhì)量,基礎(chǔ)的加固施工一定要嚴(yán)格按照下面的施工步驟進(jìn)行施工:
1、鑿毛舊結(jié)構(gòu)表面后用界面劑修復(fù),清除松動的塊石,并清洗孔洞及表面。
2、待石料表面稍干后,基礎(chǔ)模板就位并固定。
3、澆筑基礎(chǔ)的C20混凝土加固層,澆筑基礎(chǔ)混凝土?xí)r應(yīng)采用整體澆筑的方法,由于現(xiàn)澆混凝土較薄,施工空間狹小,務(wù)必采用有效措施確保混凝土澆筑質(zhì)量,建議采用內(nèi)插式振搗器及外掛式振搗器同時(shí)振搗混凝土。
4、應(yīng)按施工技術(shù)規(guī)范作好混凝土的養(yǎng)生工作,拆模后無蜂窩麻面現(xiàn)象。
4.結(jié)論
和謙鎮(zhèn)江大橋加固后, 橋梁現(xiàn)狀良好, 運(yùn)營平穩(wěn)。說明旋噴樁結(jié)合擴(kuò)大基礎(chǔ)的加固方法不僅可以有效提高基礎(chǔ)承載力, 而且可以起到防止基礎(chǔ)底部被進(jìn)一步?jīng)_淘的作用。有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
旋噴樁加固是一種適應(yīng)性較強(qiáng)的基礎(chǔ)加固方法,但象其它的加固技術(shù)一樣, 在加固前, 應(yīng)該從病害成因、地質(zhì)條件、荷載情況等方面進(jìn)行合理的方案比選,使旋噴樁發(fā)揮其最大作用, 否則也會造成加固效果不理想或經(jīng)濟(jì)上的不合理情況。本文所舉工程實(shí)例正是結(jié)合了橋梁的實(shí)際病害和河床的具體沖刷情況,使旋噴樁和擴(kuò)大基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮??梢詾轭愃频亩栈A(chǔ)加固提供參考。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:橋梁工程,箱梁加固,施工工藝
隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷增長,公路橋梁負(fù)荷不斷增加,相當(dāng)一部分早期修建的橋梁因施工、老化、破損、設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低等原因,通行能力和承載能力不能滿足日益增長的交通要求,影響到通行的安全性,為保證橋梁的正常使用,須對橋梁進(jìn)行加固處理,外貼碳纖維加固法[1]是近年來廣泛應(yīng)用于公路舊橋加固的一種新興加固方法,該方法施工簡單、施工速度快、可在舊橋不停止使用的條件下進(jìn)行加固和修復(fù)、構(gòu)件截面尺寸變化小、不影響凈空使用、經(jīng)濟(jì)性好,而且可以提高被加固橋梁的抗彎、抗剪能力,限制裂縫的發(fā)展。
1、工程概況
袁家崗立交橋于1988年竣工通車,立交橋橋跨布置為18. 87+3*20+16米,上部結(jié)構(gòu)為普通鋼筋混凝土連隊(duì)續(xù)空心板,板高1.0M,橋面寬為11.4M,梁底寬7.2M,橫向布置為0.5M的防撞護(hù)欄和10.4M的車行道,下部結(jié)構(gòu)為柱式橋墩,兩側(cè)重力式橋臺,投入使用以來,橋梁的空心板梁腹板、梁底以及翼緣均有裂縫,特別是梁底裂縫眾多,貫穿整個梁底,嚴(yán)重影響了橋梁的運(yùn)營,為保證整個橋梁能夠滿足相應(yīng)的承載力,對立交橋的梁底作了維修加固處理。
2.病害分析
梁底產(chǎn)生裂縫原因僅從施工技術(shù)作些分析[3],梁橋施工時(shí)整體現(xiàn)澆,結(jié)構(gòu)上是連續(xù)的?;炷辆哂袩崦浝淇s性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化,混凝土將發(fā)生變形,若變形遭到約束,則將在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。因此,混凝土澆筑不當(dāng)最容易引起收縮裂縫;另水泥的收縮性較高,導(dǎo)致混凝土收縮變大。施工質(zhì)量控制差,施工和管理水平低,集料含水量沒有很好的控制,結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能(和易性、密實(shí)度)下降,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。另在施工中,對已成型綁扎上層鋼筋,使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚,導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小,形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。使用的混凝土塌落度過低,澆筑過快,容易產(chǎn)生收縮裂縫。已形成裂縫處是結(jié)構(gòu)的薄弱斷面,通車以后裂縫自然會沿已有裂縫向兩端延伸和擴(kuò)展。
3.處理技術(shù)要求
此橋加固按設(shè)計(jì)要求用碳纖維每跨中12M范圍內(nèi)縱橫向粘貼雙向碳纖維,粘貼采用的是含量300G/M2,設(shè)計(jì)厚度為0.167MM碳纖維卷材,按間距50CM粘貼一道,同時(shí)橫橋向也按一定間距粘貼2道,以防止縱向碳纖維布滑脫,施工前須對砼基層作好清潔,并根據(jù)診斷的病害進(jìn)行表面裂縫處理如環(huán)氧膠泥封縫或用樹脂膠對裂縫進(jìn)行灌注,對底層裂縫處理完成后,即可對底層涂敷樹脂,待底膠固化后,并對表面毛刺進(jìn)行了打磨,基礎(chǔ)工作處理完成后,即可進(jìn)行碳纖維粘貼工作,施工完成后作好了養(yǎng)護(hù)工作;碳纖維在施工過程中,采用了碗扣和鋼管相結(jié)合的操作平臺,確保在對梁底進(jìn)行碳纖維施工過程中保證了梁底的施工有一個安全的操作面。。
3.1 碳纖維布(CFRP)加固機(jī)理
碳纖維布加固公路舊橋法一般是用樹脂類粘結(jié)材料將碳纖維布(CFRP)粘貼于混凝土表面,按梁的不同受力特點(diǎn)用粘結(jié)材料將碳纖維布有序地纏繞粘結(jié)于構(gòu)件表面,實(shí)現(xiàn)對橋梁變形的約束并因此提高橋梁的極限強(qiáng)度和承載能力。
3.2碳纖維布(CFRP)加固設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)
采用碳纖維布(CFRP)加固舊橋,目前常用的計(jì)算方法是將碳纖維布按照一定的標(biāo)準(zhǔn)(例如強(qiáng)度或允許應(yīng)力法)近似換算成一定用量的鋼筋,然后按照傳統(tǒng)的鋼筋混凝土受力分析模型進(jìn)行理論分析[3]。雖然是近似計(jì)算方法,但理論分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合的很好,因此在一般情況下是適用的。
4.碳纖維布(CFRP)加固施工工藝
加固施工工藝流程為:基層處理——碳纖維布裁剪——涂底膠——在碳纖維布上涂膠——粘貼碳纖維布——擠壓——涂罩面膠——養(yǎng)護(hù)
裂縫處理的目的在于防止裂縫內(nèi)的鋼筋繼續(xù)銹蝕,阻止橋面水滲漏,美化外觀。。碳纖維布要求有強(qiáng)度高、延性好、耐久性及施工簡單且韌性好等特點(diǎn),材料的采購進(jìn)場隨貨附帶有產(chǎn)品出廠合格證和出廠檢驗(yàn)報(bào)告,材料滿足本工程加固工程的品質(zhì)要求,并將碳纖維布及粘膠檢驗(yàn)合格后投入使用。同時(shí)根據(jù)施工現(xiàn)場地形情況,采用了碗扣及鋼管搭設(shè)操作平臺,并在施工中注意了平臺的穩(wěn)固性和安全性。另在施工前認(rèn)真閱讀了施工設(shè)計(jì)圖紙,在需粘貼碳纖維布的混凝土表面放線標(biāo)出粘貼碳纖維布的位置并進(jìn)行了標(biāo)注,對碳纖維布加固施工需要使用的機(jī)具主要有砂輪機(jī)、攪拌器、稱量器、刮刀、滾筒、油刷均落實(shí)到位。用手提砂輪機(jī)將混凝土表面劣化層(風(fēng)化層、污物、脫模劑層、浮漿浮塊)除去,并打磨至粗骨料出現(xiàn)為止。打磨完后采用了高壓氣槍將粉塵及松動物質(zhì)清除,并保證了表面干燥,平整無灰塵,加固施工范圍對有裂縫現(xiàn)象處,根據(jù)裂縫寬度進(jìn)行裂縫封閉或灌膠處理。斷面面層上有剝落、孔隙、蜂窩或模板高差的部位均進(jìn)行了打磨或磨平,再用找平樹脂進(jìn)行了修復(fù)。配制找平樹脂:本工程采用了E380找平樹脂分主劑和硬化劑,按1:1質(zhì)量比例充分混合,調(diào)成灰色油灰狀,可用灰刀刮抹在不平整的混凝土表面,以消除所有縫隙和不平整之處。施工中,嚴(yán)禁混凝土面結(jié)露或接觸到水,同時(shí),避免陰雨天氣施工。濕氣太大將導(dǎo)致樹脂與水氣產(chǎn)生作用而干擾膠化過程。
底層樹脂E810LS分主劑和硬化劑,按5:2質(zhì)量比例充分混合。底層樹脂用量為0.2㎏/㎡,一次攪拌量為在可操作時(shí)間內(nèi)的使用量,超過可操作時(shí)間的材料均不再使用。在有效操作時(shí)間內(nèi),用滾動型毛刷將底層樹脂均勻涂布在粘膠面上,使每一個部位均涂有底膠,待指觸干燥后,進(jìn)入下一步工序。。施工時(shí),將碳纖維布按設(shè)計(jì)尺寸預(yù)先裁好,纖維布在縱向搭接完成后,搭接長度控制在15㎝以上。浸漬樹脂E2500S分為主劑和硬化劑,按2:1配制,配制時(shí)由專人負(fù)責(zé),一人稱量,一人攪拌至樹脂變?yōu)榘咨珵橹?。?biāo)準(zhǔn)用量為0.8㎏/㎡,每次配制的量均在可使用時(shí)間內(nèi)用完。在整段碳纖維布完全貼合到混凝土表面之后,再用脫泡滾筒反復(fù)碾壓,以充分含浸樹脂和除去纖維之間的空氣。對于在施工中出現(xiàn)碳纖維布表面呈現(xiàn)很明顯的扭曲、起皺或隆起現(xiàn)象,均將該纖維布揭起重鋪。碳纖維布浸透刮平后,涂了一層浸漬樹脂,用橡膠刮板、脫泡滾筒重復(fù)了以上操作,使碳纖維布含浸完全。如果發(fā)現(xiàn)有浸漬膠未浸透的部分,加強(qiáng)了碾壓。
5.結(jié)論
該橋歷經(jīng)一個月加固處理并經(jīng)驗(yàn)收通過使用至今,通行一直良好,經(jīng)跟蹤觀察未發(fā)現(xiàn)新的病害,裂縫也未繼續(xù)擴(kuò)展。承載能力仍然能達(dá)原標(biāo)準(zhǔn),說明此種加固方法是有效的;此種施工加固方法施工期限較短,工程費(fèi)用較少,節(jié)省了工程經(jīng)費(fèi),獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益??梢詫⒋朔椒☉?yīng)用到同類的普通鋼筋砼梁橋加固上。外貼碳纖維加固技術(shù)用于修補(bǔ)混凝土橋梁的梁板無疑是一個效果非常好的措施,并對目前橋梁加固處理提供了成功的安例。
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關(guān)鍵詞:影響線;ANSYS;成橋試驗(yàn);模擬計(jì)算
中圖分類號:U441 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-2374(2009)12-0180-02
新建公路橋梁(包括改建加固橋梁)建成通車前,必須進(jìn)行成橋試驗(yàn),以檢驗(yàn)橋梁承載能力。成橋試驗(yàn)中重要的一環(huán)是確定合理的加載方案。為模擬實(shí)際車流量,試驗(yàn)中一般考慮使用等代車輛荷載來代替標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載,按試驗(yàn)荷載效應(yīng)與設(shè)計(jì)荷載效應(yīng)等效的原則,對各測試截面活載內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算分析。
為確保等代車輛荷載加載的合理性,影響線的計(jì)算顯得由為重要。早期的手工計(jì)算已不能滿足要求,尤其是大跨結(jié)構(gòu)。當(dāng)前計(jì)算橋梁結(jié)構(gòu)影響線的程序很多,如MIDAS、BR-CAD、橋梁博士等,但大都局限于平面計(jì)算。采用空間結(jié)構(gòu)有限元模型計(jì)算影響線較為準(zhǔn)確,但這種方法建模較為復(fù)雜,計(jì)算周期長、費(fèi)用高。本論文主要結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用廣泛的、國際通用的結(jié)構(gòu)計(jì)算有限元軟件ANSYS,利用結(jié)構(gòu)力學(xué)原理,提出一種準(zhǔn)確快速的計(jì)算影響線的方法。
一、影響線計(jì)算方法簡介
相對來說,靜定結(jié)構(gòu)的影響線求解比較簡單。與靜定結(jié)構(gòu)一樣,超靜定結(jié)構(gòu)在活載作用下的計(jì)算,亦應(yīng)借助于影響線來解決。下述主要研究超靜定結(jié)構(gòu)的影響線求解。
關(guān)鍵詞:橋梁檢測和評估;工作分解結(jié)構(gòu)(WBS);多層次模糊綜合評估;加固;鑒定
中圖分類號:U445.7+2
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B
文章編號:1008-0422(2009)07-0194-03
1引言
交通運(yùn)輸事業(yè)的飛速發(fā)展,為公路橋梁建設(shè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇,國內(nèi)外橋梁的數(shù)量是越來越多。但是,早期建設(shè)的橋梁,標(biāo)準(zhǔn)低和承載力不足,逐步阻礙交通暢通,成為公路交通“瓶頸”。據(jù)全國公路普查資料[1],截止到2004年底,我國公路共有橋梁321612座,總長13376415延米,互通式立交橋2338座,總長444980延米。,我國公路共有13303座橋梁被定為危橋,總長度為466887延米。據(jù)測算,若將目前的13303座的危橋全部改造,需投入資金112億元。為了確保大型橋梁結(jié)構(gòu)的使用安全性,減少或避免國家財(cái)產(chǎn)、人民生命的重大損失,進(jìn)行大型橋梁的安全性能進(jìn)行檢測、評估評價(jià)和加固已經(jīng)成為橋梁工程領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。
2現(xiàn)有橋梁評估方法
橋梁評估是橋梁維修和加固的重要依據(jù)。自20世紀(jì)80年代以來,橋梁的評估日益受到國內(nèi)外專家學(xué)者的重視,在
橋梁的評估方面作了大量的研究,特別是在橋梁的承載能力評估、結(jié)構(gòu)損傷和構(gòu)件疲勞等方面取得一定的進(jìn)展。在實(shí)際的橋梁評估中,對中小橋梁與大型橋梁采取不同的評估方法。在大型橋梁評估研究中經(jīng)常采用的一種方法是在橋上建立結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),對反映橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的特性參數(shù)進(jìn)行部分或全面監(jiān)測,然后以監(jiān)測數(shù)據(jù)與人工檢測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用綜合評價(jià)的方法對大型橋梁的安全性做出科學(xué)的評價(jià)。中小橋梁由于數(shù)量多,分布廣,目前不可能在每座橋上安裝結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),只能通過定期或不定期的檢測手段,對中小橋梁承載能力做出評價(jià)。關(guān)于承載能力方面,目前采用的評估方法主要有:基于外觀調(diào)查的方法、基于設(shè)計(jì)規(guī)范的驗(yàn)算評定方法、荷載試驗(yàn)法[2]、專家系統(tǒng)的方法[3]和基于結(jié)構(gòu)可靠度理論[4]的方法。以狀態(tài)評價(jià)為主的綜合評價(jià)方法主要有:層次分析法[5]、工作分解結(jié)構(gòu)評估[6] 、模糊綜合評價(jià)[7]等等。針對大型橋梁狀態(tài)評估的特點(diǎn),以及評價(jià)技術(shù)的現(xiàn)狀,可考慮同時(shí)采用多種方法進(jìn)行綜合評價(jià),以提高評價(jià)結(jié)果的可靠性。本文結(jié)合吉首市光明大橋的實(shí)際情況,在WBS分解的基礎(chǔ)上采取多層次模糊評價(jià)模型來對吉首市光明大橋進(jìn)行評估。將WBS方法用于橋梁的檢測評估中并配以編碼系統(tǒng)可使評估工作條理性、系統(tǒng)性更強(qiáng),便于將檢測的情況與評定錄入信息系統(tǒng)。而將WBS方法與多層次模糊綜合評估法相結(jié)合,則使橋梁評估既便捷又科學(xué),提高了橋梁檢測評估的可靠性,最后根據(jù)評估結(jié)果進(jìn)行加固。
3WBS方法及多層次模糊綜合評估法簡介
3.1 WBS方法簡介
WBS是把項(xiàng)目(目標(biāo)、任務(wù)、工作范圍、合同要求)按照系統(tǒng)原理和要求分解成互相獨(dú)立、互相影響、互相聯(lián)系的項(xiàng)目單元,將它們作為項(xiàng)目的計(jì)劃、實(shí)施、控制和信息傳遞等一系列項(xiàng)目管理工作對象,通過項(xiàng)目管理將所有的項(xiàng)目單元合并成為一個工作整體,以達(dá)到綜合的計(jì)劃和控制要求。
現(xiàn)從橋梁普檢的角度,闡述一下WBS方法在橋梁評估中的應(yīng)用。橋梁檢測從按照部位檢測的角度從總體上可分為上部結(jié)構(gòu)檢測、下部結(jié)構(gòu)檢測、附屬結(jié)構(gòu)檢測。上部結(jié)構(gòu)檢測主要包含上部主要承重結(jié)構(gòu)、上部次要承重結(jié)構(gòu)、支座、橋面板的檢測;下部結(jié)構(gòu)檢測主要分為橋臺及基礎(chǔ)、橋墩及基礎(chǔ)、地基沖刷、翼墻耳墻及護(hù)坡等方面的檢測;附屬結(jié)構(gòu)檢測則包含橋面鋪裝、排水設(shè)施、人行道及護(hù)欄、伸縮縫、照明標(biāo)志、調(diào)治構(gòu)造物的檢測。將某橋梁的檢測作為項(xiàng)目目標(biāo)層,依次劃分分項(xiàng)層及子項(xiàng)單元層,并進(jìn)行統(tǒng)一編碼,以便錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng),便于信息化。其分解圖式見圖1。
3.2 橋梁檢測的多層次模糊綜合評估法
橋梁評估是一個復(fù)雜的系統(tǒng)評估,由于評定往往建立在評價(jià)者的知識水平、經(jīng)驗(yàn)以及主觀感覺上,摻雜著人為因素造成的偏差,有很多模糊的因素影響精確的評估。而模糊綜合評價(jià)是一種在對多種因素影響的事物或現(xiàn)象進(jìn)行總的評價(jià)過程中設(shè)涉及到模糊因素或模糊概念的評價(jià)方式,模糊綜合評價(jià)的理論體系建立在模糊集合論基礎(chǔ)上,同時(shí)其自身有嚴(yán)格的理論體系,模糊綜合評價(jià)可以滿足多因素、多級的評價(jià)要求,因此在WBS分解的基礎(chǔ)上采取多層次模糊評價(jià)模型來對橋梁進(jìn)行評估將更為科學(xué)和客觀。
對橋梁使用性能評估的等級劃分主要依據(jù)病害或缺陷的嚴(yán)重程度,以及對現(xiàn)行規(guī)范的滿足程度,具體定義為:A級,滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求;B級,略低于設(shè)計(jì)規(guī)范要求,但不影響正常使用,一般可不作處理;C級,局部不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,已影響正常使用,應(yīng)進(jìn)行維修;D級,不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,但還有一定的安全儲備,不致于立即發(fā)生危險(xiǎn),應(yīng)采取維修、加固措施;E級,嚴(yán)重不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,橋梁處于危險(xiǎn)狀態(tài)隨時(shí)有發(fā)生意外的可能,必須立即采取安全措施。
用《公路技術(shù)養(yǎng)護(hù)規(guī)范》中提出的結(jié)構(gòu)損傷度DV,(DamageValue)的概念來度量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷程度,其取值范圍為0≤DV≤1.0。當(dāng)損傷度為0時(shí),表示結(jié)構(gòu)或構(gòu)件處于完全無損的狀態(tài);當(dāng)損傷度為1時(shí),表示結(jié)構(gòu)或構(gòu)件已處于完全損壞且不能承受荷載的狀態(tài)。制定結(jié)構(gòu)損傷度作為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的損傷程度度量可將結(jié)構(gòu)損傷程度量化,例如將某一指標(biāo)劃分為“完好”、“良好”、“較好”、“一般”、“較差”、“極差”等,相應(yīng)地賦0,1,2,3,4,5分值,具體評分規(guī)則見表2[3],部件損傷度標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算公式:dij=ERj/5。式中,ERj為評定標(biāo)度。
選用的等級隸屬函數(shù)如圖2所示。
(1)
4吉首市光明大橋現(xiàn)狀
吉首市光明大橋位于吉首市西環(huán)路石家沖路口至光明供銷社路段,由吉首市建設(shè)委員會建設(shè),由長沙鐵道學(xué)院勘察設(shè)計(jì)研究院于1999年設(shè)計(jì),由中國有色二十三冶金建設(shè)公司于2001年施工建成。該橋?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)跨河橋,橋臺采用重力式U型橋臺,上部結(jié)構(gòu)為混凝土箱梁,橋墩為混凝土樁柱式橋墩,橋長145m,橋?qū)?8m,凈寬14m。全橋共4跨,跨徑3×40m+1×25m。光明大橋?yàn)槌鞘泄窐?橋面設(shè)有雙向兩車道,兩邊各設(shè)有2.0m寬的人行道。
經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn),該橋使用近6年后,橋主體結(jié)構(gòu)墩臺基礎(chǔ)未出現(xiàn)明顯不均勻沉降變形,且未見箱梁跨中有明顯撓曲變形;部分護(hù)欄出現(xiàn)不同程度開裂情況,兩端橋臺毛石擋墻存在水平裂縫,經(jīng)分析,該裂縫出現(xiàn)的原因是擋墻長期受橋梁豎向及水平荷載作用而導(dǎo)致的。
5確定吉首光明大橋的技術(shù)狀況等級
5.1子項(xiàng)單元損傷度的評定及項(xiàng)目損傷度的確定
根據(jù)檢測情況,對各因素進(jìn)行評價(jià),吉首市光明大橋檢測的具體評定見表2。
根據(jù)表2損傷情況,計(jì)算該橋損傷度DV見表3(各層次各項(xiàng)因素權(quán)重已在表中注明)。
5.2確定橋梁的技術(shù)狀況等級
根據(jù)所得DV值,代入等級隸屬函數(shù)中,按照最大隸屬原則得出橋梁的相應(yīng)的技術(shù)等級狀態(tài)。
在本項(xiàng)目中,DV=0.3903,0.35
(0.3903-0.35)=0.403,取max(μB,μC)=μB,故評定該吉首市光明大橋的技術(shù)狀況等級為B類。當(dāng)整體技術(shù)狀況評定為B、A類時(shí),并不排除其中有評定標(biāo)度ERj≥3的部件,仍有維修的要求。吉首市光明大橋經(jīng)過檢測評定后的處理對策見表3。
6吉首光明大橋的基本加固方案
根據(jù)光明大橋目前存在的主要的結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷,對橋臺毛石擋墻出現(xiàn)的裂縫采用結(jié)構(gòu)膠灌漿封閉,然后進(jìn)行復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固,對橋臺擋土墻采用加錨桿的方法進(jìn)行加固處理,圖3為新增錨桿端頭大樣圖[8](錨桿深度L待定)。
橋臺毛石擋墻出現(xiàn)的裂縫采用結(jié)構(gòu)膠灌漿封閉,然后進(jìn)行復(fù)合砂漿鋼筋網(wǎng)加固,復(fù)合砂漿鋼絲網(wǎng)加固的施工方法為:
(a)將混凝土板底面抹灰層鑿除,必須鑿至原混凝土面,對其砼表面進(jìn)行整體打磨,對外露生銹的鋼筋進(jìn)行除銹處理,用壓縮空氣吹除塵粒,至充分干凈,以保證新老結(jié)構(gòu)結(jié)合良好;
(b)植銷釘,待銷釘固化后,配置鋼絲網(wǎng);
(c)用高壓水將混凝土表面沖洗干凈;
(d)在鑿毛的新老結(jié)合面上刷素水泥砂漿二遍;
(e)抹高性能阻銹抗裂復(fù)合砂漿,砂漿強(qiáng)度比加固板混凝土強(qiáng)度提高一個等級。抗裂阻銹配比:水泥為32.5級,中河砂,摻HPPC外加劑,占水泥用量的18~20%。
其中,植筋施工工藝如下:
要求:除注明外,鋼筋植入深度為12~15d(條件許可時(shí)應(yīng)選大值)。
順序:定位-鉆孔-注膠-植筋-固化
(1)定位:即按設(shè)計(jì)要求彈線,定出植筋位置;
(2)鉆孔:在預(yù)定位置鉆孔,孔徑比所植鋼筋大4-6mm;
(3)注膠:灌入結(jié)構(gòu)膠,用專用灌膠槍灌注;
(4)植筋:將所需植筋旋轉(zhuǎn)插入預(yù)定深度即可。所植鋼筋外留長度為避免焊接溫度對膠的影響,稍長為佳,且必要時(shí)可在焊接時(shí)在植鋼筋根部放濕布降溫。
(5)固化:固化過程不可對所植鋼筋擾動,待固化后即可進(jìn)入其它工序的施工。
7結(jié)語
橋梁的損傷評估是公路橋梁養(yǎng)護(hù)、維修與技術(shù)改造過程中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。將WBS方法用于橋梁的檢測評估中并配以編碼系統(tǒng)可使評估工作條理性、系統(tǒng)性更強(qiáng),也有利于比較準(zhǔn)確給出維修處理對策和維護(hù)性修復(fù)加固設(shè)計(jì)方案。然而,繼續(xù)探討合適的評估方法,特別是研究能夠適應(yīng)大多數(shù)橋梁的綜合評估方法,仍舊是今后評估領(lǐng)域研究的熱門問題。
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