淺談橋梁維修與加固的方法

陳飛

近年來,隨著經濟社會的發展,公路運輸車輛向大型化、拖掛化、集裝箱化方向發展。受利益驅動,公路上行駛的超限超載運輸車輛逐年增多,造成嚴重的社會危害。橋梁是現代城市化建設中的重要基礎設施,它具有極強的社會公共性。如果超限超載運輸得不到有效遏制,就會陷入一方面路橋建設、養護投資力度不斷加大,另一方面路橋邊修邊壞、屢修屢壞的“怪圈”。再者,自然環境的惡化對橋梁的影響也很大,尤其是沿海地區,橋梁建成服役十多年就要進行加固維修或是拆除重建的情況屢見不鮮。在橋梁的施工過程中,部分建筑施工單位利欲熏心,偷工減料,橋梁的質量安全也受到了極大威脅。這些不利因素的存在,必然要求我們對問題橋梁進行維修加固。

橋梁維修加固一般是針對三、四類橋梁而言的,對有缺陷的橋梁主要承重構件進行補強,改善結構性能,恢復和提高橋梁結構的安全度,提高其承載能力,使整個橋梁結構能滿足規定的承重力要求,以延長橋梁的使用壽命。它與新建橋梁不同,維修加固需要綜合考慮橋梁自身的結構形式,病害特點、橋梁所處環境、資金投入等多方因素,從某種意義上說,橋梁的維修加固比新建難度還要大。研究表明,加固改造舊橋的投資一般低于新建橋梁投資的40%左右,在低投資的情況下又要保證高的社會效益并不是件容易的事。

橋梁的維修加固工作主要從橋梁的上部承重結構、下部結構及橋梁附屬構筑物等方面著手進行,現結合個人實際工作經驗分別從這幾個方面進行簡單介紹。

1橋梁的上部承重結構維修加固的方法

(1)粘鋼加固法。粘貼鋼板加固法是采用粘結劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結構受拉面或其他薄弱部位,使鋼板與加固混凝土結構形成整體,以提高構件的抗彎、抗剪能力,提高原結構的剛度,限制裂縫的開展,改善鋼筋與混凝土的應力狀態。當粘貼鋼板擬提高梁的抗彎強度時,鋼板粘貼在梁的底面。此時將鋼板和混凝土作為整體考慮,對鋼板與混凝土的局部剪切強度進行控制設計;當擬提高梁的抗剪強度時,鋼板可粘貼在構件側面,并與原構件內抗剪鋼筋方向一致。粘貼鋼板補強加固的合理設計應控制在鋼板發生屈服之前,以保證混凝土不出現剪切破壞。

(2)橋面補強層加固法。橋面補強層加固法是通過在梁頂(橋面)上加鋪一層鋼筋混凝土層,使其與原有主梁形成整體,從而達到增大主梁有效高度和抗壓截面,增加橋面整體剛度,提高橋梁承載能力的一種常用且有效的方法。為了減小補強層增加的恒載,常將原有橋面鋪裝層鑿除,而且能使新老結合良好,共同受力。

(3)增大梁截面積加固法。鋼筋混凝土簡支梁橋上部結構往往由于原結構或由于施工質量不佳等原因導致在長期運營過程中出現裂縫等現象從而使結構的承載能力降低,通常采用增大構件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是增大梁底面或側面的尺寸,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。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。

(4)錨噴混凝土加固法。該法是借助高速噴射機械,將新混凝土混合材料連續地噴射到已錨鋼筋網的受噴面上,凝結硬化而形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面,增加補強鋼筋,加強結構的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。這種錨噴加固法主要用于拱式橋梁,施工工藝簡單而且加固效果好。

2橋梁的下部結構維修加固的方法

(1)擴大基礎加固法。由于橋梁的基礎承擔著橋梁的全部自重及橋面上的可變作用,因而橋梁基礎的加固成為橋梁加固工程中的重點。對于原基礎為擴大基礎的橋梁,如果因基礎的病害導致基礎承載力不足、基礎產生沉降或不均勻沉降、基礎產生滑移和傾斜、基礎局部掏空或損壞的情況下,可采用擴大橋梁基礎底面積的加固方法進行加固,該方法因受力明確、施工簡單、造價低廉而在實際加固工程中廣泛采用。

(2)增補樁基加固法。在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預制樁,并擴大原承臺,以此提高基礎承載力、增加基礎穩定性,這種方法的優點在于不需要抽水筑壩等水下施工作業。

(3)橋墩套箍加固法。對于樁柱式橋梁,當橋墩由于基礎沖刷嚴重、埋置深度不夠,施工質量控制不嚴等因素導致墩臺露筋及破損時,一般可對受損的墩臺采用鋼筋混凝土套箍進行補強加固。套箍可以沿墩臺身或樁身外側布設,做成圈梁形式。

3橋梁附屬構筑物維修的方法

(1)橋面鋪裝的維修。橋面鋪裝指的是為保護橋面板和分布車輪的集中荷載,用瀝青混凝土、水泥混凝土、高分子聚合物等材料鋪筑在橋面板上的保護層。其作用是保護橋面板防止車輪或履帶直接磨耗面,保護主梁免受雨水侵蝕,并借以分散車輪的集中荷載。橋面鋪裝的病害主要為原鋪裝層過薄、鋪裝中未設鋼筋網或含筋量過小、鋪裝與橋板間存在夾層、混凝土澆筑不密實引起的。

橋面鋪裝主要有瀝青混凝土和水泥混凝土鋪裝兩種形式。對于瀝青混凝土鋪裝病害形式,可以采用灌縫和挖補等日常手段進行維修,而對于水泥混凝土鋪裝的病害形式除采用上述修補方式處理外,最有效的就是對其進行徹底翻修。

(2)橋面伸縮縫的維修。橋面伸縮縫主要由傳力支承體系和位移控制體系組成,它的主要功能是將車輛垂直和水平荷載通過支承結構傳遞到梁體,并適應橋梁縱橫位移的變化和梁端翹曲發生的轉角變化。由于它設置在梁端構造比較薄弱的部位,直接承擔車輛反復荷載作用,又大多暴露在大自然中,受到各種自然環境的影響。加之其裝置的性能及連接件等不盡完善,因而可以說伸縮縫是易損壞,難修補的部位,經常會發生各種不同程度的缺陷。橋面伸縮縫的損壞,不僅影響著橋梁的正常使用,而且增大了養護維修的工程量,造成了一定的經濟損失和不良社會影響,因此,必須對橋面伸縮縫進行經常性的維修整治,以保證橋梁的正常使用。

伸縮縫的維修必須注意的重要問題:(1)當原伸縮縫裝置的錨固鋼筋等損壞、松動或無錨固鋼筋需增設時,應先鑿出錨孔后再安設鋼筋等錨固件。(2)在鑿除原有混凝土鋪裝時,不要損傷伸縮縫兩側橋面板混凝土及鋼筋。(3)對于橋面鋪裝層上容易產生車轍的凸凹不平處,要特別注意鋪筑后鋪筑材料時不應產生高低差。

在實際生活中,橋梁的養護維修工作越來越重要。只有認真地、不間斷地進行養護維修,才能保持橋梁的各組成部分均處于健康狀態,確保橋梁抵抗自然災害的能力,在保證安全運營的同時,最大限度地實現使用壽命。

參考文獻

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