簡述公路服役舊橋的幾種加固方法

[摘要]根據近年對超限運輸橋梁及大中型橋梁的加固實踐,下面介紹公路舊橋各組成部分的加固。

[關鍵詞]舊橋加固技術

中圖分類號:TU3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710087-01

一、前言

橋梁在營運使用過程中,或者由于某種原因而產生較大損壞,承載能力降低;或者,隨著交通運輸的日益繁忙,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,通常有兩種方案可供選擇: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,同時對服役橋加以拓寬的加固法。前者施工費時、費力,且造價較高,后者所需費用節約很多,一般僅為建造新橋的1/10至3/10。顯然,橋梁的加固與維修具有非常明顯的現實價值。

二、服役橋維修加固的特點

與新建橋梁工程相比,服役橋的維修加固施工有不少特點。首先,維修加固的標準與設計時所采用的標準往往會有不同。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準不可能與設計時所采用的標準完全相同。比如,服役橋的荷載等級假設是汽車-13級,而經加固后,其荷載等級可能會提高。故應在保證行車安全的前提下,根據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標準要求。其次,維修加固工作的難度要比新建時大。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行,因此,往往會增加不少困難。即使會使施工產生困難,也必須盡量照顧交通。為此,在橋梁維修加固工作中,應從設計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充分利用原有結構。橋梁的維修加固,應在對原有結構作周密、細致檢查評定的基礎上,合理利用原有結構,能不更換原有結構的就不更換,能充分利用服役橋的,要充分利用。

三、舊橋結構加固技術

(一)橋面補強層加固法。在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層,一般先鑿除舊橋面,使其與原有主梁形成整體,達到增大主梁有效高度、改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達到提高橋梁的承載能力的目的。

(二)增大截面和配筋加固法。當梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性能不足時,通常采用增大構件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法,這種方法是在梁底面或側面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗彎強度,從而提高橋梁的承載力。該法廣泛于橋梁、拱橋、拱橋拱肋的加固。

(三)錨噴砼加固法。借助高速噴射機械,將新砼混合料連續的噴射到已錨固好鋼筋網的受噴面上,凝結硬化面形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面和補強鋼筋,加強結構的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。

(四)粘貼鋼板加固法。當交通量增加,主梁出現承載力不足或出現嚴重腐蝕的情況時,梁板橋的主梁會出現嚴重的橫向裂縫。采用粘結劑及錨栓,將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位,使其與結構形成整體,以鋼板代替增設的補強鋼筋,達到提高梁的承載力的目的。

(五)增設縱梁加固法。在墩臺地基安全性能好,并具有足夠承載力的情況下,可采用增設承載力高和剛度大的新縱梁,新梁與舊梁相連接,共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布,使原有梁中所受荷載得以減少,由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高。當增設的縱梁位于主梁的一側或者兩側時,則兼有加寬作用。

(六)拱圈增設套拱加固法。在原主拱圈腹面下增設一層新拱圈,即緊貼原拱圈底面上,澆注或錨噴混凝土新拱圈,外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。

四、舊橋加固的常用方法

(一)塞縫灌漿是一種綜合普用的方法。塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、環氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內,起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍,產生裂縫的原因很多,也很復雜。結構物一旦出現裂縫,其受力截面發生應力重分布,也就意味著受力有效截面變小,結構應力增大,承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結材料把結構的裂縫填滿,使力的作用、傳遞盡可能恢復到原來狀態。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂砂漿等,具體采用哪一種,應視實際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫,由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂,采用水泥(砂)漿造價低、效果好。環氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結構物,因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小,易灌滿,粘結性好;環氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿的通常做法是:先用1∶1水泥砂漿勾縫,勾縫時須預留直徑約6～8mm的灌漿孔,孔距視裂縫寬度而定,縫寬處孔距為0.6～1.0m,縫小處孔距為0.4～0.6m.待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小,用環氧樹脂勾縫,凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿,孔距一般為0.25～0.30m,灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中,塞縫灌漿是綜合處治的方法之一,用得比較普遍,通過試載及使用觀察,效果較好。

(二)上部結構加固。上部結構加固改建在調查舊橋的基礎上,經過技術、經濟比較,采用充分利用原橋進行拼寬,利用橋臺將拱式結構改為板式結構的加固方法。使其滿足超限運輸要求。

(三)舊橋下部結構加固。橋臺特別是高度較大的橋臺,受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺開裂、凸肚,翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小,水流不大的石拱橋,我們采用在橋跨內加鋼筋混凝土框架進行加固。由于橋臺太高,且位于長距離的高路堤縱坡上(橋面縱坡達5.5%),在行車和土壓力的共同作用下,使兩岸橋臺和拱腳開裂。

1.采用鋼筋混凝土框架加固橋臺。設計的基本假設:鑒于尚在維持正常的運輸的橋,臺背填土破壞棱體引起的主動土壓力由原橋臺承擔,框架結構僅承受在破壞棱體范圍內布置超重車所引起的主動土壓力。在后來的中,取消了鋼筋混凝土立柱,僅在橋臺上鑿出牛腿的位置,將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現澆成平面支撐框架,這不僅減少了工作量,而且施工方便。采用這種加固的橋涵,經多次實地觀察,使用效果良好。

2.基礎加固。橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎,由于埋置深度較淺,易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道,導致橋臺基礎沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使橋臺發生不均勻沉降,引起橋臺開裂等。針對以上病害,我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌,上游河床設置丁壩,打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。

五、結語

近幾年來,在公路系統從事著橋梁、水文、建筑和其它土木工程的養護維修、大修加固、施工工作,已積累了豐富的實踐經驗。希望橋梁工程的同行們,對為數眾多的病橋、危橋有所分析和研究,并實施加固設計和施工。

作者簡介:

張軍民(1972-),男,廣東清遠市人,清遠市佛岡縣交通局工作,研究方向:道路橋梁。