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橋梁加固知識
發(fā)布時間:2014-08-09
據(jù)統(tǒng)計,截至2006年年底,我國公路總里程達345.7萬公里,有公路橋53.36萬座,203.99萬延米。近20年來大量修建的預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,普遍出現(xiàn)在收縮徐變完成后,跨中仍然持續(xù)下?lián),腹板底板開裂;近10多年發(fā)展起來的鋼管混凝土拱橋,以其優(yōu)異的施工性、經(jīng)濟性、造型美風靡全國,但實踐的真實反映這一組合結(jié)構(gòu)的計算方法并不成熟,管節(jié)點焊縫疲勞沒能很好解決,吊桿壽命難于估計;近30年大量修建的鋼筋混凝土箱型拱橋,橋道系病害多;誕生于20世紀60年代初的雙曲拱橋,以其耗鋼材少、造價低、施工方便的優(yōu)點而風靡全國。到1979年全國建成雙曲拱橋4085座、總長達到35萬延米,占全國當時大中型公路橋梁25.7%,雙曲拱橋施工中突出優(yōu)點是化整為零,施工完成后聚零為整,這又是它的突出缺點,因為大量的接縫形成了結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié),加上當時人們認識局限,鋼材投資又嚴重不足,過分強調(diào)淺基薄面,建成的雙曲拱橋,經(jīng)短期通車,少數(shù)垮塌,部分棄而不用,部分已經(jīng)加固,部分正在或等待加固,正常使用的甚少。
貴州省交通廳在1979年提出的桁式組合拱橋,懸拼施工設備極為簡單,只是兩臺鋼人字桅桿,經(jīng)濟指標好,短短時間在貴州等地修建了40座,跨徑絕大多數(shù)在100米以上,最大跨徑達330米,在中國甚至國際上都有影響,曾經(jīng)兩次獲得國家科技進步二等獎。但最近據(jù)了解,隨著時間的檢驗,多數(shù)桁式組合拱橋存在較嚴重的病害。
我國橋梁設計載重標準經(jīng)歷了從汽- 10、汽- 13、汽-15、汽-20、汽-超20的發(fā)展過程,其中載重標準在汽-20以下的橋梁占多數(shù);驗算荷載也由拖- 30、拖-60 、拖- 80 發(fā)展到掛- 100 和掛- 120;規(guī)范規(guī)定的車輛荷載安全系數(shù)為1.40,低于美國的1.75和英國的1.73;按交通部以往的橋涵設計規(guī)范,室外受雨淋(干濕交替環(huán)境)的混凝土構(gòu)件,鋼筋保護層最小設計厚度尚不到國際通用規(guī)范規(guī)定的一半;如此等等。原先設計規(guī)范標準過低,加上日益增加的交通量和車輛超限超載現(xiàn)象泛濫,,相應的公路橋涵負荷日趨加重,一大批橋梁出現(xiàn)不同程度的病害,結(jié)構(gòu)老化、破損、變形較大、開裂現(xiàn)象嚴重,橋梁的持荷能力明顯下降,有相當一部分成為危橋我國的橋梁安全狀況不容樂觀。橋梁加固已成為繼橋梁建設后的又一大難題!
[加固原則]
首先根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來交通發(fā)展的趨勢,對加固的必要性和可行性作出分析判斷,然后對各種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟效果進行比較,選擇合理的加固方案。一般應符合下列要求:
1、比重建新橋節(jié)約60-70%以上的費用才是可行的,有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經(jīng)濟損失。
2、橋梁經(jīng)加固后,其結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性方面都能達到使用上的要求,
3、橋梁下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力,能滿足加固后的橋梁對基礎的要求。
4、對加固技術(shù)的先進性、經(jīng)濟性及耐久性等進行全面綜合評價,力爭采用各種指標較好的加固方案。
[加固的方法]
從橋梁加固的部位來分,橋梁可分為上部結(jié)構(gòu)加固、下部結(jié)構(gòu)加固。橋梁上部結(jié)構(gòu)加固有常用方法有:加大截面法、粘貼加固法、體外預應力加固法、增加輔助構(gòu)件法和體系轉(zhuǎn)換法等。橋梁下部結(jié)構(gòu)加固常用方法有:擴大基礎加固法、高壓旋噴注漿加固法、鋼筋混凝土套箍及外包鋼板等。需要說明的是,這些加固方法的應用有的并不是單一的,必須根據(jù)實際情況來選擇加固的方法或者相互結(jié)合使用,并且在這些方法的使用之前,必須先將橋梁的裂縫、麻面等病害處理完之后方才進行加固。
橋梁加固,就是通過一定的措施使構(gòu)件乃至整個結(jié)構(gòu)的承載能力及其使用性能得到提高,以滿足新的要求。也就是要針對橋梁所發(fā)生的不能滿足繼續(xù)使用的狀況進行處理。
其加固原則首先根據(jù)橋梁的現(xiàn)有技術(shù)狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來交通發(fā)展的趨勢,對加固的必要性和可行性作出分析判斷,然后對各種加固方案的技術(shù)經(jīng)濟效果進行比較,選擇合理的加固方案。一般應符合下列要求:
1、比重建新橋節(jié)約60-70%以上的費用才是可行的,有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經(jīng)濟損失。
2、橋梁經(jīng)加固后,其結(jié)構(gòu)性能、承載力和耐久性方面都能達到使用上的要求,
3、橋梁下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力,能滿足加固后的橋梁對基礎的要求。
4、對加固技術(shù)的先進性、經(jīng)濟性及耐久性等進行全面綜合評價,力爭采用各種指標較好的加固方案。
國內(nèi)外最常用最簡便的混凝土橋梁加固方法簡介
粘貼纖維織物(布)復合材加固法即用改性環(huán)氧樹脂粘貼各種符合國標GB50367-2006規(guī)定的纖維單向碳纖維織物布復合材,S玻璃布,E玻璃纖維單向織物布及國標GB/T221491-2008規(guī)定的單向芳綸布,芳玻韌布復合材
該方法具有粘貼鋼板加固相似的優(yōu)點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、耐用、維護費用較低等優(yōu)點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質(zhì)的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件和一般構(gòu)筑物。
公路橋梁加固設計規(guī)范(JTG/T J22-2008)之
4.5 纖維復合材料
4.5.1 纖維復合材料用的纖維應為連續(xù)纖維,通唱采用碳纖維、玻璃纖維及芳綸纖維,其品種和性能應滿足下列要求:
1 碳纖維應選用不大于12k(1k=1000)的小絲束聚丙烯腈基(PAN基纖維),不得使用大絲束纖維。
2 玻璃纖維,應選用S型玻璃纖維或E型玻璃纖維,不得使用A型玻璃纖維或C型玻璃纖維。
3 碳纖維與玻璃纖維符合材料的主要力學性能,應符合規(guī)定:
纖維類別 抗拉強度標準值 彈性模量 伸長率彎曲強度纖維復合材料與混凝土正黏結(jié)
碳纖維 布材 一級 ≥3400 ≥240000 ≥1.7 ≥700 ≥2.5 ≥45
二級 ≥3000 ≥210000 ≥1.5 ≥600 ≥2.5 ≥35
板材 一級 ≥2400 ≥160000 ≥1.7 —— ≥2.5 ≥50
二級 ≥2000 ≥140000 ≥1.5 —— ≥2.5 ≥40
玻璃纖維 S型(高強)≥2200 ≥100000 ≥2.5 ≥600 ≥40
E型(無堿)≥1500 ≥72000 ≥2.0 ≥500 ≥35
注:纖維復合材料的抗拉強度標準值應根據(jù)置信水平C=0.99、保證率為95%的要求確定。
4 芳綸纖維復合材料的力學指標參照《橋梁結(jié)構(gòu)用芳綸纖維復合材料》(JT/T531—2004)執(zhí)行。
4.5.2 加固用纖維復合材料與膠黏劑應進行以下適配性檢驗,且檢驗結(jié)果必須符合上表規(guī)定:
1 抗拉強度標準值;
2 纖維復合材料與混凝土正拉黏結(jié)強度;
3 層間剪切強度。
4.5.3 在材料性能檢驗和橋梁加固設計中,纖維復合材料截面面積的計算應符合以下規(guī)定:
1 對纖維布材,應按纖維的凈截面面積計算,即取纖維布材的計算厚度乘以寬度,纖維布材的計算厚度應按其單位面積質(zhì)量除以纖維密度確定。
2 對單向纖維板材,應按不扣除樹脂體積的板截面面積計算,即應按實測的板厚乘以寬度計算。
4.5.4 纖維復合材料的單位面積纖維質(zhì)量和纖維體積應符合下列規(guī)定:
1 單層碳纖維布材的單位面積纖維質(zhì)量,不應低于200g/m2,不宜高于300g/m2。單向碳纖維板材的厚度不應小于1.0mm,不宜大于2.0mm;板的寬度不宜大于150mm;碳纖維體積含量不應低于60%。
2 單層芳綸纖維布材的單位面積纖維質(zhì)量,不應低于280g/m2,不宜高于830g/m2。
3 玻璃纖維布材的單位纖維質(zhì)量,不應低于300g/m2,不宜高于600g/m2.
4.6 膠黏劑
4.6.1 橋梁加固用膠黏劑,根據(jù)所加固結(jié)構(gòu)的重要程度分為A級膠與B級膠;其中A級膠用于重要結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固,B級膠用于一般結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的加固。
4.6.2 橋梁承重結(jié)構(gòu)(構(gòu)件)加固用浸漬、粘貼纖維復合材料的膠黏劑的安全性能指標必須符合表4.6.2的規(guī)定,不得使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等作為浸漬、粘貼膠黏劑。
4.6.3 浸漬、粘貼芳綸纖維符合材料用的膠黏劑,其安全性能指標不應低于A級膠的要求,采用的遞交與修補也應與之相匹配。
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