舊橋的檢測與加固方法

馬婧

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，400074）

舊橋的檢測與加固方法

馬婧

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，400074）

本文基于國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，通過研究橋梁損壞的主要原因，總結(jié)橋梁加固與維修的傳統(tǒng)方法，提出了一些舊橋加固的的新型方法。

橋梁損壞；橋梁加固；維修

1.引言

隨著我國交通建設(shè)事業(yè)日新月異的發(fā)展，交通量日益增加，車輛加重超過原荷載設(shè)計(jì)等級(jí)，在荷載、風(fēng)、水、溫度變化、結(jié)構(gòu)與材料疲勞效應(yīng)的共同作用下，安全隱患日益增加，橋梁的正常使用壽命越來越短，因此國內(nèi)現(xiàn)有橋梁都存在著不同程度的損壞，其承載能力大大降低。為確保橋梁的安全運(yùn)行，充分利用舊橋的利用價(jià)值，有必要進(jìn)行針對性地橋梁檢測健康綜合評(píng)價(jià)與加固維修工作。

但是，舊橋的加固與維修也存著實(shí)際困難。如有人認(rèn)為“加固老的不如建座新的”，其繁瑣程度、技術(shù)難度更大，設(shè)計(jì)費(fèi)用和施工造價(jià)利潤偏低，種種原因造成加固舊橋市場發(fā)展滯后。盡管如此，隨著交通技術(shù)的不斷進(jìn)步，研究延長橋梁使用壽命的方法，使得有限的建設(shè)資金用于急需的工程中，成為各級(jí)公路交通部門義不容側(cè)、光榮艱巨的任務(wù)。各種車輛的荷載等級(jí)有很大提高，大量低等級(jí)公路被改建擴(kuò)建，先服役橋梁的耐久性、可靠性越來越受到重視。

2.橋梁損壞原因和現(xiàn)象分析

隨著交通量的日益增加，橋梁超載現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，使得橋梁的正常使用壽命越來越短，因此國內(nèi)現(xiàn)有橋梁都存在著不同程度的損壞。拱橋損壞的主要原因包括：

當(dāng)時(shí)建設(shè)要求標(biāo)準(zhǔn)低，公路交通蓬勃發(fā)展后車輛荷載增大，經(jīng)常出現(xiàn)超載行車的情況，形成橋梁損壞；

1) 洪水、地震等自然災(zāi)害對橋梁的破壞；

2) 軟土地基沉陷和滑動(dòng)，引起橋梁的破壞甚至倒塌。

3) 由于以上原因及時(shí)間的累積，綜合國內(nèi)各種橋梁的檢測結(jié)果，橋梁發(fā)生損壞的現(xiàn)象包括：

4) 拱座處地基沉降，拱座產(chǎn)生水平和豎向位移以及傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至開裂。拱腳混凝土壓碎開裂，鋼筋局部失穩(wěn)屈曲崩裂，拱圈拱軸變形，拱圈出現(xiàn)受拉裂縫；

5) 支座破損老化生銹，蓋梁存在錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，拱座、橋臺(tái)、立柱、蓋梁出現(xiàn)裂縫，橫梁存在沿預(yù)應(yīng)力走向的裂縫及端部的豎向裂縫；

6) 混凝土老化，發(fā)生堿—集料反應(yīng)，氯離子侵蝕；

7) 吊桿上下錨固部位工作性能不良，錨箱鋼筋、鋼絞線銹蝕；

8) 橋面鋪裝層出現(xiàn)橫向、網(wǎng)狀裂縫，混凝土碎裂、出現(xiàn)坑槽，橋面板存在空洞、露筋、滲水區(qū)域，伸縮縫被泥土堵塞破損，防護(hù)油脂變質(zhì)，略帶積水、滲水現(xiàn)象，且振動(dòng)厲害。

3.橋梁的檢測與評(píng)估

橋梁的檢測內(nèi)容包括橋梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、整體受力性能和抗裂性能，驗(yàn)算其是否仍符合原設(shè)計(jì)要求，檢測橫向分布規(guī)律，具體有：

外觀檢測，檢測構(gòu)件包括主拱肋，吊桿、錨頭、主梁、橫梁、基礎(chǔ)等；

對于外觀檢測中有可能發(fā)生銹蝕的錨頭和吊桿進(jìn)行開封檢測；

靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)分別測量橋梁的抗彎強(qiáng)度、裂縫寬度，及橋梁各截面的動(dòng)力性能；

橋梁評(píng)估指的是評(píng)定承載能力，確定材料強(qiáng)度或?qū)Y(jié)構(gòu)條件的分類。根據(jù)以上檢測數(shù)據(jù)，國內(nèi)外常用的橋梁狀態(tài)評(píng)定體系分為兩類：

對于中小跨徑橋梁，由于數(shù)量多、分布廣，往往通過定期或者不定期檢測，其途徑來源于外觀調(diào)查、基于設(shè)計(jì)規(guī)范的驗(yàn)算評(píng)定、荷載試驗(yàn)法、專家系統(tǒng)評(píng)定、基于結(jié)構(gòu)可靠性理論、承載能力的有限元模擬。 承載能力的有限元模擬的含義為：用鋼筋混凝土非線性有限元分析的計(jì)算機(jī)方法，把一座由若干片梁組成的結(jié)構(gòu)先簡化為一片梁，在求出一片梁的承載力后，再加以荷載橫向分布系數(shù)求出整座橋的承載能力。

大型橋梁是通過儀器監(jiān)測數(shù)據(jù)和人工檢測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用綜合評(píng)估的方法進(jìn)行評(píng)估，如層次分析法。層次分析法就是將影響橋梁狀態(tài)的各因素分類化，形成一個(gè)多層的、每層又包含若干指標(biāo)的系統(tǒng)，先確定底層的指標(biāo)狀態(tài)，再依次類推到頂層。其具體建模方法包括：常規(guī)綜合評(píng)估法、灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)估法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。只要與數(shù)學(xué)建模方法相關(guān)，就使得該評(píng)估方案更具可靠性和高效性。

4.橋梁的加固

橋梁加固所采取的措施用以修復(fù)各個(gè)損傷構(gòu)件，以維持原狀。綜合考慮全橋構(gòu)件承載力情況，盡可能恢復(fù)至原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的方法有：

增大截面法：在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上再澆筑一定厚度的鋼筋混凝土，用以提高截面的承載力，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)加固的效果。該方法僅適用于具有梁肋的橋梁加固，對于板梁、箱梁不宜實(shí)施；

塞縫灌漿技術(shù)：一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂、砂漿等，具體采用種類應(yīng)視實(shí)際情況而定。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿法用得較為普遍，且通過試載及使用觀察，后期效果較好。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，新型的加固方法包括：

①粘貼鋼板加固法：利用粘結(jié)劑和錨栓，將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或者其他薄弱部位，使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，從而提高構(gòu)件的抗彎和抗剪能力，提高原結(jié)構(gòu)的剛度，限制裂縫的發(fā)展，改善鋼筋與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)。該技術(shù)幾乎不改變原結(jié)構(gòu)的尺寸，具有施工簡單、技術(shù)可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，有很好的推廣前景；

②粘貼碳纖維加固法：碳纖維是用抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維經(jīng)環(huán)氧樹脂預(yù)浸而成的一種結(jié)構(gòu)增強(qiáng)復(fù)合片材，將它用環(huán)氧樹脂作為黏結(jié)劑, 沿受力方向或垂直于裂縫方向粘貼在受損構(gòu)件上，粘貼劑作為它們之間的剪力連接媒介，形成新的復(fù)合體，使增強(qiáng)貼片與原有的鋼筋共同受力，從而增大了結(jié)構(gòu)抗拉或抗剪能力。該方法能夠有效地提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延性，控制裂縫和撓度的繼續(xù)發(fā)展。

③噴射混凝土法：借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣或其他動(dòng)力，將按一定比例配合好的拌和料，通過管道運(yùn)送并高速噴射到受噴面(巖面、模板、舊建筑物等)上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土,它具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和良好的耐久性；

增加體外預(yù)應(yīng)力法：體外預(yù)應(yīng)力屬于后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系，具體做法是將預(yù)應(yīng)力鋼筋布置于混凝土截面之外。體外預(yù)應(yīng)力體系由體外預(yù)應(yīng)力孔管、漿體、錨固體系和轉(zhuǎn)向塊等部件組成，能大大縮短施工工期，降低被加固構(gòu)件的應(yīng)力水平，使結(jié)構(gòu)整體承載力顯著提高。但加固后的結(jié)構(gòu)對原外觀有一定影響。此方法適用于大跨度或重型結(jié)構(gòu)橋梁的加固以及處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固；

綜合以上結(jié)論，橋梁各構(gòu)件可結(jié)合傳統(tǒng)與新型的加固方法，趨利避害，達(dá)到更好的修復(fù)效果。

5.結(jié)論

本文通過總結(jié)橋梁加固與維修的傳統(tǒng)方法，并收集了國內(nèi)外先進(jìn)的新型技術(shù)，對舊橋的加固和維修的一般流程進(jìn)行歸納，其主要內(nèi)容為：通過進(jìn)行試驗(yàn)檢測，綜合研究檢測數(shù)據(jù)結(jié)果，評(píng)估橋梁的承載能力是否滿足設(shè)計(jì)使用標(biāo)準(zhǔn)，由此針對性的對橋梁進(jìn)行加固或者維修設(shè)計(jì)。

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