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    路桥工程中桥梁上部结构加固技术探讨

    时间:2021-06-10 07:41:59 来源:myyuju个人图书馆 本文已影响 myyuju个人图书馆手机站

    【摘 要】作者结合多年工作经验,针对桥梁上部结构加固的方法进行了简要论述,主要总结了四种类型包括:增大截面、粘贴加固、提外预应力加固及改变结构体系等方法,并对各种方法的优缺点及适用条件进行分析,为桥梁结构的加固及改造提供参考。

    【关键词】桥梁;上部结构;加固;改造

    引 言

    桥梁是公路的重要组成部分,桥梁的质量直接影响着行车安全和公路的畅通。随着我国国民经济的飞速发展,各种重型车辆不断出现,公路桥梁的负荷也日趋加重,有相当数量的桥梁处于超期运营状态,加之旧桥部分结构老化、破损、开裂严重,对桥梁结构的安全性、适用性及耐久性产生了很大的影响,不同程度地造成桥梁承载力降低甚至丧失,严重危及桥梁的安全运营。因此,如何对旧桥和危桥进行处理就成为目前所面临的重要问题。

    如果将旧桥拆除新建,不仅耗资巨大,而且影响交通,给国家造成的经济损失将是巨大的,为我国的国情与财力所不容。而桥梁的加固费用仅为新建费用的10%-20%,采取有效的加固和改造措施,提高桥梁的承载能力,延长其使用年限,以满足现代交通对桥梁的客观要求,也不失为一种解决问题的办法。国外的统计资料也表明,一些交通发达国家的桥梁建设重点已经转移到了旧桥的加固与改造方面。

    1、增大构件截面加固技术

    1.1桥面补强层加固技术

    桥面补强层加固法是将原有桥面铺装层拆除,在梁顶面(桥面)上加铺一层钢筋混凝土面层,通过一定的工艺和结构措施,使其与原有主梁形成整体,达到加厚主梁高度、增大梁的抗压截面以及提高桥梁抗弯刚度的目的,提高桥梁的承载能力和变形能力。

    1.2增大主梁截面和配筋加固技术

    当原桥截面过小,下缘拉应力超过容许值导致承载力不足,而桥下净空又允许时,可以采用增大主梁截面和配筋加固法,即将主梁截面加宽、加高以扩大截面,并在新混凝土截面中增设受力钢筋。对T形截面梁可采用底面及侧面同时加大宽度,或者截面下缘局部加大形成马蹄形的方式增加截面,从而达到加固的目的。

    1.3喷射混凝土加固技术

    喷射混凝土加固一般不需要立模,也不需要振捣,依靠高速度的喷射将混合料连续喷敷在受喷面上即可,具有施工简单、快速、经济、不影响车辆通行等优点。采用喷射混凝土代替传统的浇筑混凝土,就可以解决传统加固方法所遇到的问题,因而具有比较大的研究推广和应用价值。

    目前实际工程当中通常采用喷射合成纤维混凝土进行加固,在喷射混凝土中掺入三维分布的合成纤维来改善混凝土性能。喷射合成纤维混凝土除具有喷射混凝士抗压、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外,还具备良好的抗裂阻裂性能、抗冲击性能、耐磨耐腐蚀性能、抗渗抗冻融性能以及较好的抗疲劳性和抗碎裂性。

    增大构件截面加固技术适应性比较强,且具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。

    2、粘贴加固技术

    2.1粘贴钢板加固技术

    粘贴钢板加固技术是20世纪60年代末70年代初由法国、南非等国家率先应用于桥梁结构加固的,随后瑞士、日本、英国等也相继开始使用。粘贴钢板加固法有许多独特的优点和先进性,主要包括:1)坚固耐用;2)施工快速、简洁;3)结构轻巧、外形不变;4)灵活多样;5)经济安全。

    因此,粘贴钢板加固法在许多情况下替代了增大截面加固技术。然而,随着加固技术的不断研究和发展,粘贴钢板加固技术的不足也日益显现,主要表现在:1)钢板因遭受污染大气侵蚀等原因造成各种化学腐蚀而影响其加固效果,这使得后期的养护问题变得异常突出;2)由于钢板刚度较大、施工误差等原因使得结构在使用过程中容易在粘结面上发生剥离脱空,特别是钢板端部更容易发生剥离破坏,因而加固设计时一般需附加螺栓加以辅助锚固,这从一定程度上增加了施工难度并对原结构造成一定程度的损伤,导致粘贴钢板结构的抗疲劳性能不佳。为此,一种新型的粘贴纤维增强复合材料(FI)加固技术应运而生。

    2.2粘贴FI加固技术

    FRP材料是以连续纤维浸渍在用于粘合纤维的聚合物中硬化后形成的。目前常用的FRP材料主要有玻璃纖维(GFRP)、碳纤维(CFRP)和芳纶纤维(AFRP),其中CFRP以其优异的物理力学性能而在FRP材料中备受推崇,并日益得到更为广泛的应用。

    与传统加固方法比较,CFRP加固方法具有以下优点:1)材料具有很高的抗拉强度,而且自重小,比强度高。2)耐久性和抗腐蚀性能好。3)抗疲劳能力强。4)适应性强,适用面广。5)施工便捷。

    3、体外预应力加固技术

    体外预应力加固技术的实质是以粗钢筋或钢绞线等高强钢材作为施力工具,对桥梁上部结构施加体外预应力,以预加力产生的反弯矩抵消部分外荷载产生的内力,从而达到改善旧桥使用性能并提高其极限承载能力的目的。

    体外预应力技术早期曾应用于加固工业与民用建筑,前苏联在这方面做了较多工作。但由于预应力筋转向块构造设计困难、耐腐蚀性差,体外预应力技术加固桥梁的维修养护费用很高,未能体现其工程应用上的优越性,因而在20世纪60年代前未能在桥梁工程中得到推广。

    由于体外预应力体系布置灵活,不仅可用来加固简支梁桥和连续梁桥,还可用来加固拱桥和刚构桥等;不仅可用来改善梁的抗弯性能,还可用来改善构件的抗剪性能;不仅可用来进行整体桥梁加固,而且可用于桥梁局部加固;不仅可用来加固桥梁的上部结构,也能用于加固桥墩及索塔等部位,具有良好的加固效果及广阔的应用前景。

    4、改变结构体系加固技术

    4.1简支梁变连续梁加固技术

    采用在简支梁下增设临时支墩,变单跨简支梁为多跨连续梁,或把相邻的简支梁端部用一定构造加以连接的方法,可改变原有结构的受力体系。变简支体系为连续体系,可以降低主梁截面最大弯矩,改善结构的受力状况,提高桥梁的承载能力。

    4.2加劲梁或叠合梁加固技术

    采用加劲梁或叠合梁以增强主梁的承载能力,也是常用的改变结构体系的一种加固法。采用加劲梁或叠合梁加固时,应根据加固时结构体系转换的实际受力状态,分清主次,进行合理的抽象和简化,得出计算图式,进行补强计算。因实际结构比较复杂,各种结构部分之间存在着多种多样的联系,而决定联系性质的主要因素是结构各部分的刚度比值。故新旧结构体系可依据相对刚度大小分解为基本部分和附属部分,以分开计算其内力,如分成主梁和次梁、主跨与附跨,并注意略去结构的次要变形,从而获得较简明的力学图式。

    除此以外,还有很多其他改变结构体系的方法,如增设支架或桥墩、改桥为涵等。当然,这些方法往往都需要在桥下操作,有时还要设置永久设施,会影响桥下净空,因此仅适合在不影响通航及桥梁排洪能力的情况下使用。

    5 结语

    改革开放以来,我国交通运输业迅猛发展,加强既有桥梁的补强加固、保障公路桥梁的安全运营已成为交通管理部门关注的重点。桥梁加固技术以其特有的安全、经济、方便、快捷等特点得到世界各国的广泛采用。

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