道路橋梁的施工問題與加固措施研究

鄒先鵬

(武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司，武漢430061)

1 引言

在道路橋梁的交通運(yùn)輸中超載問題顯得非常突出，而且目前由于道路橋梁使用時(shí)間過長(zhǎng)，道路橋梁的結(jié)構(gòu)遭到損壞，有些道路橋梁已經(jīng)不能滿足承載的基本需求。對(duì)道路橋梁工程進(jìn)行有效的管理和維護(hù)，及時(shí)采取加固技術(shù)措施進(jìn)行處理，可以提高道路橋梁的安全性。

2 道路橋梁施工問題分析

2.1 裂縫問題

在道路橋梁施工過程中，對(duì)道路橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有充分地考慮耐久性的問題，缺乏對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)抗力載荷的穩(wěn)定性進(jìn)行全面的考慮。在道路橋梁施工設(shè)計(jì)中，道路橋梁的結(jié)構(gòu)耐久性是決定混凝土裂縫問題的重要因素。如果結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸比較小，那么混凝土的強(qiáng)度會(huì)受到直接影響，而且會(huì)導(dǎo)致混凝土腐蝕和混凝土裂縫問題的發(fā)生。道路橋梁在使用中會(huì)對(duì)車輛產(chǎn)生一定的承載力，如果橋面的極限承載力變大，那么橋面結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生變形，導(dǎo)致混凝土的結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂問題。嚴(yán)重的會(huì)造成橋面結(jié)構(gòu)塌陷問題。道路橋梁基礎(chǔ)施工中存在的問題，會(huì)給道路橋梁在以后的使用壽命和功能方面都帶來間接的影響。道路橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)，主要原因是道路橋梁在基礎(chǔ)施工過程中，對(duì)耐久性和結(jié)構(gòu)抗力缺乏科學(xué)性的設(shè)計(jì)。

2.2 橋頭跳車問題

橋頭跳車問題的發(fā)生，主要是在道路橋梁的施工過程中，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)周邊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況缺乏深入的勘探分析。在橋臺(tái)的基礎(chǔ)施工過程中，雖然通過加固技術(shù)對(duì)荷載較高的橋面層進(jìn)行了加固處理等控制措施，但還會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)沉降問題。在臺(tái)背的施工中由于沒有進(jìn)行必要的加固處理，在軟土的環(huán)境下進(jìn)行施工會(huì)使基礎(chǔ)加固的難度增加，導(dǎo)致基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)差發(fā)生橋頭跳車的情況。在施工中橋頭和臺(tái)背的建設(shè)結(jié)構(gòu)會(huì)存在一定的差異，橋臺(tái)面的路面結(jié)構(gòu)由剛性和柔性2 種不同的體系組合，很多路面結(jié)構(gòu)都是半剛性或者柔性的機(jī)構(gòu)，如果交通運(yùn)輸車輛多，那么會(huì)造成載荷受力過大，道路橋梁的機(jī)構(gòu)會(huì)被拉伸變形。再加上路橋兩端受力情況不同，那么變形情況也不一樣，這樣就會(huì)出現(xiàn)沉降從而破壞道路橋梁的結(jié)構(gòu)，發(fā)生橋頭跳車問題[1]。

3 道路橋梁加固施工流程分析

設(shè)計(jì)單位在對(duì)道路橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要根據(jù)道路橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及使用實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)道路橋梁整體的結(jié)構(gòu)性和使用壽命進(jìn)行充分的考慮，這樣，道路橋梁在后期的使用中出現(xiàn)橋墩結(jié)構(gòu)和橋型設(shè)計(jì)等結(jié)構(gòu)病害的概率就會(huì)降低。

道路橋梁加固施工，主要是對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)采用加固技術(shù)進(jìn)行處理，保證道路橋梁交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴５缆窐蛄杭庸淌┕さ牧鞒倘鐖D1 所示。

圖1 道路橋梁加固處理流程圖

對(duì)道路橋梁的穩(wěn)固性能進(jìn)行檢測(cè)，可以判斷出道路橋梁結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)系數(shù)。采用科學(xué)方法實(shí)施加固處理，并做好加固處理施工的每個(gè)環(huán)節(jié)。在加固施工之后對(duì)道路橋梁工程進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)，并做好檢測(cè)施工計(jì)劃。道路橋梁加固施工要具有科學(xué)性的設(shè)計(jì)，進(jìn)而提高道路橋梁的質(zhì)量和安全使用情況。

4 道路橋梁工程加固處理措施研究

4.1 預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)處理

在道路橋梁加固施工中，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可以應(yīng)用于混凝土受彎結(jié)構(gòu)加固處理，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)通過在外部對(duì)受彎部件施加預(yù)應(yīng)力的原理，改善道路橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況。在加固施工中，通過施加預(yù)應(yīng)力可以抵擋外部過重的載荷，從而減小外力對(duì)道路橋梁的影響，這樣，可以提高道路橋梁部件結(jié)構(gòu)的抗彎曲能力和承載力。通過預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，實(shí)現(xiàn)道路橋梁受力平衡，保證道路橋梁的使用安全。預(yù)應(yīng)力加固體系結(jié)構(gòu)基本組成如圖2 所示。預(yù)應(yīng)力可以為道路橋梁結(jié)構(gòu)中原構(gòu)件提供一定的抗壓力和承載力，提高道路橋梁整體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能[2]。

圖2 預(yù)應(yīng)力加固基本體系結(jié)構(gòu)圖

在預(yù)應(yīng)力技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中，需要對(duì)張拉的控制應(yīng)力范圍進(jìn)行控制，達(dá)到預(yù)應(yīng)力技術(shù)在加固處理中的最好效果。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)中張垃力的取值范圍計(jì)算公式如式（1）所示，

式中，fptk是外部抗力標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度；σcon是結(jié)構(gòu)部件的張拉控制應(yīng)力。

張拉應(yīng)力σcon的計(jì)算是預(yù)應(yīng)力抗彎承載力的關(guān)鍵，預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)中控制應(yīng)力的值不能太低，否則，就會(huì)降低張拉應(yīng)力的作用效果。

在道路橋梁結(jié)構(gòu)的施工中，通過預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)的應(yīng)用，避免了混凝土發(fā)生裂縫情況。通過預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，借助預(yù)應(yīng)力拉桿對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，提高了道路橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力。預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可以提高道路橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗力，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步改善道路橋梁的整體受力能力[3]。

4.2 橋面鋪裝加固技術(shù)

橋面鋪裝層維修和加固處理措施可以提高道路橋梁路面的固定性。在固定時(shí)間對(duì)道路橋梁進(jìn)行鋪裝層加固處理施工，可以提高路面穩(wěn)定性，是道路橋梁維護(hù)和保養(yǎng)的重要措施。對(duì)道路橋梁鋪裝層加固要根據(jù)路面的實(shí)際情況，科學(xué)地進(jìn)行施工。要制訂科學(xué)的加固和維修方案，采用局部修復(fù)的方式對(duì)道路橋梁路面鋪裝層進(jìn)行加固修復(fù)。道路橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生碎裂等情況，可以根據(jù)道路橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力，采用橋面鋪裝層方案進(jìn)行維修加固。

橋面鋪裝加固處理可以分為3 個(gè)步驟進(jìn)行：首先，對(duì)準(zhǔn)備鋪裝的橋面進(jìn)行拆除處理，對(duì)道路橋梁進(jìn)行封閉，對(duì)原有的橋面鋪裝層和欄桿等設(shè)置進(jìn)行拆除，做好前期準(zhǔn)備工作；其次，是對(duì)鋪裝層的澆筑階段，對(duì)橋面鋪裝的混凝土進(jìn)行澆筑；最后，是鋪裝加固的成型階段，道路橋梁路面鋪裝加固的鋪裝層結(jié)構(gòu)和原有路面結(jié)構(gòu)對(duì)整體橋面的受力共同承受。

橋梁在承受荷載值達(dá)到極限的時(shí)候發(fā)生破壞變形的概率可采用可靠度的計(jì)算方法，道路橋梁可靠度計(jì)算公式如式（2）所示，在式（2）中把影響道路橋梁可靠度的因素作為隨機(jī)變量，變量的概率分布情況采用統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律進(jìn)行確定。這樣，可以分析出道路橋梁設(shè)計(jì)總體可靠度。在可靠度理論的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算的方法對(duì)變量進(jìn)行確定[4]。

式中，R為道路橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載力；S為荷載值；γ0為結(jié)構(gòu)的安全性系數(shù)。

常見的道路橋梁加固方法主要是提高結(jié)構(gòu)的極限承載力R的值，來保證路橋結(jié)構(gòu)的安全。而以疊合效應(yīng)為基礎(chǔ)的道路橋梁鋪裝加固方法，是對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的內(nèi)力分布進(jìn)行改變來實(shí)現(xiàn)的，并減小荷載的組合值S。

具體方案設(shè)計(jì)中，道路橋梁結(jié)構(gòu)中的簡(jiǎn)支梁極限承載力的值設(shè)置為R1，采用橋面鋪裝加固施工之前，對(duì)荷載的組合值設(shè)置為S1，這樣就出現(xiàn)多個(gè)截面γ0S1＞R1。進(jìn)行橋面鋪裝加固之后，橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)和原先橋面結(jié)構(gòu)共同承載的荷載值是S2，其中，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)承載值是S3，原橋面結(jié)構(gòu)承載值是S4，S2=S3+S4。在S4＜S1的基礎(chǔ)之上，保證γ0S3≤R的值，那么橋面鋪裝加固就完成了，以上計(jì)算是橋面鋪裝的基本原理。

在實(shí)際施工中，如果施工的道路橋梁的承載力小，那么，首先要把路面損壞部分進(jìn)行清除，然后采用混凝土灌溉的方式對(duì)其進(jìn)行加固處理。如果道路橋梁的結(jié)構(gòu)承載力強(qiáng)，那么就可以直接在路面對(duì)瀝青混凝土進(jìn)行鋪設(shè)，來完成橋面鋪裝層的修復(fù)加固[5]。

5 結(jié)語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通道路橋梁的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也得到了快速發(fā)展，道路橋梁的建設(shè)在帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。對(duì)道路橋梁結(jié)構(gòu)病害及時(shí)采用加固技術(shù)進(jìn)行處理，以提高道路橋梁整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量，保證道路橋梁交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>