橋梁墩柱加固施工技術(shù)研究

楊國(guó)林

(山西省靜樂公路管理段，山西 忻州 034000)

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橋梁墩柱加固施工技術(shù)研究

楊國(guó)林

(山西省靜樂公路管理段，山西 忻州 034000)

由于部分早期橋梁存在設(shè)計(jì)不合理，施工質(zhì)量存在缺陷等，導(dǎo)致在使用過(guò)程中出現(xiàn)一定程度的損傷和承載能力下降等問題，所以采取必要的措施進(jìn)行加壓來(lái)延長(zhǎng)橋梁的使用壽命成為現(xiàn)階段橋梁工程中的一個(gè)重要問題，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)比了常用的墩柱加固方法，對(duì)綜合加固措施進(jìn)入了深入研究。

墩柱；加固；體外預(yù)應(yīng)力

1 橋梁墩柱加固方法分析

1.1 下部薄弱構(gòu)件加固方法

(1)粘貼鋼板法

粘貼鋼板主要是采用環(huán)氧樹脂等粘結(jié)材料將具有一定強(qiáng)度的鋼板、鋼筋等粘結(jié)到墩柱表面使之成為一個(gè)整體，從而有效的提高橋梁墩柱的抗彎和抗剪能力，減緩裂縫的發(fā)展，從而提高了橋梁的承載能力。

采用粘貼鋼板法首先對(duì)橋梁墩柱的病害進(jìn)行分析，確定病害產(chǎn)生的部位和范圍大小，將鋼板粘貼在受力部位的外邊緣，通過(guò)粘結(jié)劑和鋼板的共同作用來(lái)封閉裂縫，約束混凝土進(jìn)一步的變形發(fā)展。鋼板的形狀可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，但是鋼板的厚度必須要比計(jì)算得到的厚度略大，鋼板的大小范圍要延伸到低應(yīng)力區(qū)，以便減少鋼板錨固段的粘結(jié)應(yīng)力集中，從而避免結(jié)構(gòu)粘結(jié)位置出裂縫或鋼板被拉脫現(xiàn)象。

粘貼鋼板法加固橋梁墩柱方法中如何保證鋼板和構(gòu)件的整體受力是加固成功預(yù)付的關(guān)鍵，所以在補(bǔ)強(qiáng)施工過(guò)程中除了考慮到鋼板要具有足夠的錨固范圍，粘結(jié)劑具有足夠的強(qiáng)度和耐久性外，還要避免鋼板的自由端出現(xiàn)脫拉現(xiàn)象，在端部位置可以采用緊固螺栓進(jìn)行加固，從而保證混凝土和鋼板之間的粘結(jié)力能夠滿足抗拉和抗剪要求。

粘貼鋼板施工首先需要清除混凝土表面破碎部分，并進(jìn)行鑿毛處理，對(duì)于混凝土表面出現(xiàn)的大面積凹陷，易采用高強(qiáng)度砂漿進(jìn)行表面處理，并加以平整。鋼板表面要去除油污和銹跡。其次要定位鉆孔植筋，鉆孔植筋要盡量避開受力主筋，定位鋼筋穩(wěn)固后在混凝土墩柱和鋼板表面涂抹一層厚度2 mm作用的粘結(jié)劑，進(jìn)行加壓成型。粘結(jié)劑的固化時(shí)間約為24h左右，固化之后即可受力。粘貼鋼板法雖然具有造價(jià)低、施工方便的特點(diǎn)，但是在實(shí)際施工過(guò)程中主要發(fā)生的破壞還是粘結(jié)破壞。對(duì)橋梁墩柱的極限承載能力的提高程度有限，在加固的過(guò)程中一般需要中斷交通，另外鋼板本身的防腐、防銹涂裝也為日后的橋梁養(yǎng)護(hù)工作增加了部分負(fù)擔(dān)。

(2)粘貼復(fù)合纖維法

復(fù)核碳纖維具有抗拉強(qiáng)度高的特性，起抗拉強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼筋的抗拉強(qiáng)度,所以通過(guò)粘貼復(fù)核纖維的方法加固橋梁墩柱，在一定程度上相當(dāng)于大大提高了橋梁墩柱的配筋率,使橋梁墩柱的抗剪承載力得到明顯的提高,同時(shí)也可以顯著改善出現(xiàn)斜裂縫以后構(gòu)件的變形發(fā)展速度;另一方面,在加固構(gòu)件橫向范圍包裹碳纖維,能夠?qū)蛄憾罩膬?nèi)部的混凝土起到有效的約束作用,如果橋梁墩柱的受壓區(qū)混凝土達(dá)到峰值應(yīng)力后,便會(huì)產(chǎn)生急劇增大的橫向膨脹變形大,碳纖維高強(qiáng)度的特性就發(fā)揮了明顯的作用，碳纖維的橫向布置,使得環(huán)向約束力增大,從而使得混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線發(fā)生較為平緩的下降,橋梁墩柱的極限壓應(yīng)變也得到了顯著的提高,因而大大降低了受壓區(qū)混凝土的破壞過(guò)程,充分發(fā)揮了縱向鋼筋的塑性變形性能,顯著改善構(gòu)件的延性，該方法對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)開裂部位的加固效果不明顯，材料的成本也較高。特別是在加固部分配筋率較大的構(gòu)件過(guò)程中，效果不是十分明顯，另外施工過(guò)程中受外部環(huán)境變化的影響較大。

(3)體外預(yù)應(yīng)力加固法

該方法主要是采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿或撐桿,來(lái)達(dá)到對(duì)橋梁墩柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的目的。通過(guò)施加體外預(yù)應(yīng)力的方法能夠明顯提高結(jié)構(gòu)的承載能力,同時(shí)也可以顯著增強(qiáng)構(gòu)件的剛度和抗裂性能,從而使得橋梁墩柱結(jié)構(gòu)的整體承載能力得到較大程度的提高。施加體外預(yù)應(yīng)力的加固方法起到了協(xié)調(diào)、加固和改變結(jié)構(gòu)受力的三重效果,加固完成之后占用的空間小。所以該方法可用于大型結(jié)構(gòu)、大跨度結(jié)構(gòu)的梁、板、柱、屋架、網(wǎng)架等的加固。但不適用于混凝土收縮徐變大的結(jié)構(gòu)的加固和在無(wú)防護(hù)的情況下用于600℃以上的高溫場(chǎng)所。該方法雖然具有明顯的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際施工過(guò)程中要受到諸多外部因素的影響，對(duì)錨固端的安全性也提出了較高的要求，同時(shí)對(duì)錨具也提出了較高的要求，特別是施工空間相對(duì)不足的橋梁墩柱加固過(guò)程中要充分考慮到錨具的設(shè)置條件，該方法施工工藝相對(duì)復(fù)雜，工程造價(jià)相對(duì)較高。

1.2 加固后分析計(jì)算

本文以橋梁19#墩為例，受力對(duì)加固之前的橋墩受力狀況進(jìn)行了分析，加固之間受力表見表1。加固措施采用對(duì)橋墩施加 6 束 7Φs15.2 可換索無(wú)粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線,施加了體外預(yù)應(yīng)力后,19#墩配筋驗(yàn)算見表2。

表1 加固前19#墩受力狀況

通過(guò)對(duì)比19#墩加固前后的受力狀況可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)橋梁墩柱施加體外預(yù)應(yīng)力的加固方法,墩頂墩底在使用階段裂縫寬度均出現(xiàn)了大幅程度的減小。同時(shí)施加體外預(yù)應(yīng)力后,19#墩牛腿上拱0.15 cm。

表2 加固后19#墩受力狀況

2 結(jié) 語(yǔ)

通常橋梁加固多以上部為主，而忽略對(duì)下部結(jié)構(gòu)的利用，本文從橋梁墩柱常見病害出發(fā)，分析了病害產(chǎn)生的原因及結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法，對(duì)當(dāng)前橋梁墩柱中常用的加固方法進(jìn)行了研究，對(duì)對(duì)橋梁墩柱加固前后結(jié)果的受力狀態(tài)進(jìn)行了分析，取得了較好的實(shí)用效果。在實(shí)際的橋梁墩柱加固過(guò)程中還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況多方面的對(duì)比分析合適的加固方法，以便取得經(jīng)久耐用和經(jīng)濟(jì)性能好的效果。

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[3] 孟繁杰. 鋼筋混凝土粘鋼加固技術(shù)的研究與工程應(yīng)用[D].天津:天津大學(xué), 2011

2016-05-23

楊國(guó)林(1969-)，男，山西忻州原平人，工程師，從事公路工程方面的工作。

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1008-3383(2016)08-0096-02