預應力混凝土橋梁檢測及加固

王鳳偉

(四川路橋集團建設交通工程有限公司,四川 成都 611130)

0 前 言

近些年我國城市化進程有了明顯加快,也促使了基礎設施建設的增加,圖1所示為近些年我國公路橋梁長度變化情況,從中可見公路橋梁規模不斷擴大,在很大程度上推動了我國交通運輸事業的發展。

圖1 我國公路橋梁發展長度

雖然公路橋梁發展較快,但是受到多種因素的影響會造成其穩定性差,對于人們出行安全造成較大影響。這就需要按照公路橋梁工程發展情況,將預應力混凝土和公路橋梁進行充分融合,實施定期的檢測,明確其安全隱患所在,采取針對性的措施進行加固處理,從而確保公路橋梁質量穩定性,提升其安全性和可靠性。

1 案例概況

某公路橋梁建成于1998年,整個橋體長度為168.8 m,橋體下部為柱式墩、鉆孔灌注樁基礎,橋體上部采取簡支結構,橋面具有較好連續性。經過20年的運營,該地區的交通量有了較大的增長,車輛載荷也逐漸提升,對于橋面質量造成了一定損壞,發生了裂縫、橋面損壞、橫隔板連接薄弱等問題。所以要對其實施檢測,采取合理的維修加固措施確保橋梁穩定性。

2 預應力混凝土橋梁檢測技術

2.1 電磁效應檢測法

電磁效應檢測法主要就是包括渦流檢測、測漏檢測、磁粉檢測等部分,所謂的電磁效應就是指工程項目在施工過程中按照項目的磁場變化情況對于預應力混凝土橋梁實施檢測,從而明確橋梁中存在的質量缺陷和不足,這樣就能夠及時制定出有效的加固措施,進一步提升公路橋梁的質量。例如，可以在公路橋梁施工過程中,按照預應力混凝土變化情況設置磁場通量,從而在感應磁器中體現出電流波動變化情況,明確橋梁的缺陷所在。

2.2 超聲波檢測法

利用超聲波檢測法進行橋梁檢測過程中,主要是通過對施工情況超聲波混凝土傳遞過程的控制來確保傳播參數隨著工程項目施工情況進行變化,從而明確工程項目相關信息。在此基礎上制定出較為科學、合理的施工方案,對于混凝土材料密度以及分布情況實施有效控制,從而確保超聲波傳播速度的穩定性,超聲波檢測法的基本原理如圖2所示。

圖2 超聲波檢測法橋梁檢測原理

在預應力混凝土橋梁檢測過程中,可以利用超聲波檢測獲取混凝土裂縫深度以及持久性等方面的內容,從而明確橋梁的缺陷,進而制定出針對性的解決措施來確保橋梁工程質量。混凝土裂縫深度檢測可以參照如下公式計算：

d=(L/2)/(ti0/ti)2-1

式中，d為橋梁的裂縫深度；L為不跨縫評測數值,就是指超聲波在多次傳播之后的距離；ti0為不跨縫聲時值。

在橋梁監測過程中一定要加強裂縫深度的控制,同時按照具體的施工情況計算裂縫平均值,這樣能夠獲取裂縫的最大平均值,能夠提升控制的有效性。

2.3 局部破損檢測技術

局部破損檢測技術主要包括預應力筋直接監測以及應力釋放監測兩種方式,其中預應力筋直接監測就是將監測儀設置在預應力筋上,通過監測儀獲取混凝土構件應力變化,以此為基礎制定出針對性的控制方案。應力釋放監測就是通過相應設備對橋梁構件進行切割并監測,能夠得到相應的釋放約束力,按照工程施工情況對約束力進行調整,降低約束力對工程的影響,避免發生破損。

2.4 案例檢測結果

對于案例橋梁的上下部結構實施了檢測,從中可知該橋梁的T梁間橫向缺少必要的聯系,造成邊梁受力較大,從而造成橋面發生縱向開裂問題,嚴重影響橋梁的安全性。除了縱向開裂之外,還存在其他很多問題,包括：橋面伸縮縫損壞、橋面鋪裝損壞、支座偏位老化、T梁翼板、橫隔板裂縫、橫隔板對接錯位、混凝土麻面、混凝土碳化、露筋銹蝕、漏水、橋臺擋墻開裂等。

3 預應力混凝土橋梁的粘鋼加固技術措施

粘鋼法進行加固是預應力混凝土橋梁加固最主要的方式之一,主要就是利用粘合劑將合適的鋼板粘貼到混凝土橋梁結構表面,使得鋼板和混凝土充分結合,形成整體,從而提升橋梁的穩定性以及承載力。

3.1 橋面系橫隔梁鋼板的粘貼工藝

1)要將原來橫隔板以及混凝土連接鋼板表面清理干凈,并且要通過砂輪等將混凝土表面磨平(達到可以看見粗骨料的程度),同時要對鋼板表面除銹并用丙酮清洗干凈。

2)按照粘貼的具體尺寸切割出需要加固的鋼板,為了提升粘結的緊固性,可以通過砂輪等設備將鋼板表面切割成菱形以及格狀刻痕。

3)按照圖紙布置要求在鋼板以及混凝土表面進行鉆孔,若是鉆孔位置和鋼筋所在位置發生干涉,施工單位可以按照具體情況對其進行適當調整,能夠避開隔梁鋼筋。

4)通過刮刀在混凝土以及鋼板粘接面上均勻涂刷專用的粘鋼膠打底層,同時在鋼板上均勻涂刷粘鋼膠。之后進行鋼板壓貼,同時采用膨脹螺栓進行擰緊。

5)要通過相對粘稠的粘鋼膠對鋼板和混凝土表面縫隙實施勾縫,完成鋼板粘貼后要對鋼板表面進行除銹,并涂兩層防銹漆。

3.2 梁粘貼碳纖維布工程

1)若是混凝土存在松散或鋼筋銹蝕的問題,首先要對銹蝕的鋼筋進行除銹處理,之后通過環氧樹脂進行防腐處理,同時利用環氧砂漿對表面的凹陷或者構件的缺損進行填補,確保其平整性。

2)準確計算出所涂布面積的底膠用量情況,一定要確保其一次性用完,并且按照合理的比例對底膠主劑和固化劑進行配制。通過毛刷將配制好的樹脂均勻涂抹到混凝土表層,保證其厚度符合設計標準。

3)按照設計要求尺寸裁剪好碳纖維布,要盡可能減少搭接量。如果無法避免搭接,那么要確保順著纖維布方向搭接長度≥100 mm。粘貼碳纖維布后,為了確保碳纖維布有效粘貼面積,可以采用滾筒等工具對碳纖維布實施滾壓,確保內部不存在氣泡,同時要確保樹脂能夠均勻、充分的浸透碳纖維布。為了提升加固的效果,可以采取多層粘貼的方式。但是一定要確保纖維表面直到干燥之后，才可以進行下層的粘貼。

4)進行表面的防護以及養護。需要在最外層的碳纖維表面均勻涂抹耐候保護涂料,并且要確保其24小時內不會受到外部硬性沖擊等干擾。施工過程中也要防止受到污染或者雨水的影響,保證自然養護時間≥5天。

3.3 案例加固情況

1)案例工程通過G-30型高強碳纖維片進行加固,具體指標如表1所示。

表1 高強碳纖維片性能指標

按照案例工程特點,可以在30 mT梁下部粘貼一層G-30型高強碳纖維片,粘貼范圍為跨中兩側共15 m。

2)通過表面封閉法進行加固。采用此種方法進行加固時，一定要對混凝土表面寬度裂縫實施有效控制,同時要均勻涂抹樹脂實施保護。

(1)如果在公路橋梁施工時,出現了裂縫尺寸、數量或者結構方面的變化,就需要利用焦油環氧樹脂實施澆筑加固,此種方式能夠進一步提升橋梁工程的穩定性和可靠性。

(2)若是預應力混凝土中存在非常多的結構性裂縫,并且結構性裂縫相對密集,就需要加大樹脂的涂抹面積,確保其覆蓋所有裂縫,能夠有效提升公路橋梁工程的加固效果。

(3)在進行公路橋梁工程加固過程中,也可以先利用表面噴砂的方式對橋梁表面裂縫實施鑿毛處理,確保其具有一定光潔度后再對其表面涂抹水泥漿,從而提升橋梁的加固效果。因為水泥漿具有較高的強度以及密實度,能夠有效提升公路橋梁加固效果,提升橋梁的穩定性和牢固性。

4)通過預應力加固法進行加固。預應力加固法是采用外加預應力的加固方法,此種方法更多應用在需要提升承載能力和剛性的公路橋梁當中。按照不同的加固方式可以將其分成預應力撐桿加固、預應力拉桿加固、預應力碳纖維板加固等類型。不同類型加固方式應用場合不同,例如預應力撐桿加固主要用于軸心受壓墩柱的加固,預應力拉桿加固主要用于受彎構件加固等。

4 結束語

公路橋梁工程已經成為現代交通中必不可少的組成部分,對其質量和可靠性要求越來越高。因此，需要加強公路橋梁的缺陷檢測,采取針對性的加固措施確保其可靠性。

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