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1旧桥加固实例1
1.1旧桥概况。二道河大桥为某省道上的一座跨河大桥,大桥于1991年开始交付使用,是座跨距l为10m的预应力砼刚构桥,桥面总宽12m,桥面净宽11m。桥墩为砼墩,钻孔灌注桩基础。检查发现桥面混凝土破损,部分混凝土脱落,已出现纵向裂缝,主钢筋有锈蚀现象。二道河大桥是该省道的重要组成部分,该路段车辆较多,裂缝宽度和长度不断发展,成为安全隐患,尽快对旧桥进行改造是非常必要的。
桥梁加固【电话--申工】近年来随着交通运输事业的蓬勃发展,交通运输量大幅度增长,行车密度及车辆载重越来越大,尤其是大型拖挂车、大型集装箱卡车等重型车辆日益巨增,特种工程车如矿山运载车、大型平板车亦不时出现,而且超重、超载现象也屡见不鲜。现有公路桥梁中相当一部分,特别是年代较远的低等级载荷桥,已远远不能满足使用上的要求。因此,对这些桥梁进行病害检查就显得十分重要。
首先我们简单分析一下桥梁不能满足继续使用的三种情况:
1. 桥梁使用一定年限之后,出现结构陈旧老化、破损影响到它原有设计能力而危及运行的,必须予以修补,使之恢复到原有设计的承载能力。
2. 桥梁基本完好,但当初设计标准低,经过一段时期的交通发展,荷载标准或桥下净空不能满足新交通的需要,需对其加强才能适宜新的交通。
3. 桥梁设计标准合理,结构基本完好。但桥梁遇到某种特殊需要,原设计没有包括在内的荷载或结构变化,而需要临时加强的。
目前我国国内桥梁存在的问题主要为两类:一类为上世纪50年代后期和60年代桥梁荷载标准低,承载力不足;二类为上世纪80、90年代后修建的桥梁部分出现质量问题,病害严重。其中梁体下挠问题尤为突出,而且也是一个较普遍的现象。
二、桥梁病害诊断与评估
针对以上提到的我国现有桥梁存在诸多影响正常使用的问题,我们首先要开展桥梁的病害诊断和评估。
1. 检定现有桥梁的实际承载能力,为桥梁的使用及维修加固提供必要的依据。由于现有道路上的桥梁营运使用多年,主要部位出现缺陷,如裂缝、错位、沉降等,通过对现有桥梁进行检查,了解其各部位损坏的程度,核定其承载能力,为桥梁的维修加固提供必要的依据。
2. 建立和积累必要的技术资料,建立桥梁养护数据库。现有桥梁大多资料不全,尤其是早期建造的桥梁,更是缺乏资料,需要通过检查,重新建立和积累技术资料,系统地收集这些桥梁技术数据,为加强科学管理和提高桥梁管养技术水平提供必要条件,并能指导今后的桥梁养护、加固、与维修工作。
3. 检验桥梁的结构质量,确定工程的可靠度,推动和发展旧桥评定及新结构的计算理论。通过对现有桥梁的检查,对于一些重要的大桥或特大桥梁,在建成之后,可评定其设计及施工质量,确定工程的可靠度;对采用新型结构的桥梁,可验证理论的实践性和可靠性,进一步发现问题,总结经验,以便对结构设计理论及结构形式加以改进,使其更臻完善;对经过维修加固的桥梁,可检验维修加固质量,并验证加固方案的合理性与可靠性。
三、桥梁维修加固的主要方法和一些新技术的应用
对桥梁加固的基本要求主要有:经济费用方面,一般地说加固费用比新建费用节省一半时,即应优先考虑加固;不中断交通或尽量少中断交通,在加固与加宽同时进行的桥梁,可把加宽集中在一侧,往往可以将加宽与加固错开,不搭便桥;对已发现的缺陷,要一次加固好,不留后患,加固设计宜按规范进行;对原有结构的损伤尽可能减至很低;技术可靠,耐久使用,养护方便。
根据上面这些要求,目前比较常用的桥梁加固方法主要有以下几种:
1. 砂浆和化学灌浆修补法;2. 桥面补强层加固法;3. 增大截面和配筋加固法; 4. 锚喷混凝土加固法;5. 粘贴钢板加固法;6. 粘贴纤维布加固法;7. 改变结构受力体系加固法;8. 体外预应力加固法。
其中粘贴纤维布加固法代表目前比较先进和有效的桥梁加固方法,在日本和德国等发达国家运用这项技术已经相对比较成熟。混凝土桥梁结构的粘贴碳纤维板技术在加固中具有不中断交通,且工期短,人工少的优点。下面我们就这项加固方法的应用进展进行简单的讨论。
1. 碳纤维布结构加固技术简介
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在桥梁结构构件表面,使两者共同工作,提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力,由此而达到对结构物进行加固、补强的目的。
碳纤维增强聚合物是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。碳纤维增强复合材料补强加固所采用的基本材料是高强度或高弹性模量的连续碳纤维,单向排列成束,用环氧树脂浸渍固化的碳纤维板或未经树脂浸渍固化的碳纤维布,统称碳纤维片材。将片材用专门配制的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件需补强加固部位表面,树脂固化后与原构件形成新的受力复合体,共同工作。
碳纤维加固技术适用于桥梁各个结构部位的加固修补,如桥墩、桥梁、立柱、等结构处,要求基层混凝土的强度等级不低于c15即可;另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
2. 碳纤维布加固的原理
用于桥梁结构加固的碳纤维材料具有优良的力学性能,其抗拉强度一般为钢材的十几倍;但是,碳纤维材料织成碳纤维布后,其中的各碳纤维丝很难完全共同工作,在承受较低的荷载时,一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态,以此类推,各碳纤维丝逐渐断裂,直至整体破坏。而使用粘结剂后,各碳纤维丝能很好地共同工作,大大提高碳纤维布的抗拉强度,故碳纤维加固首先必须使碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作,因此粘结剂对碳纤维布的加固起着关键的作用,它既要确保各碳纤维丝共同工作,同时又确保碳纤维布与结构共同工作,从而达到加固的目的。
3. 碳纤维加固施工工艺介绍
为确保老桥梁的柱体和受压部位能够和碳纤维加固施工后的碳纤维同步工作,应尽量使碳纤维紧粘至受力区域,这样可以减少受力物体的应力差值,盖梁加固时需考虑卸载措施,好的是使得旧式桥梁的原建筑体和碳纤维各自进入大受力状态,这样桥梁的的总体强度将明显得到提高。
首先对被加固建筑体表的打磨清理作业,主要是为了去除灰尘,保持建筑体表的清洁,便于碳纤维布粘贴。 然后在涂抹树脂涂时,仔细平均将漆涂抹到建筑表面的各个地方上,不得有任何的漏刷处。等涂刷的树脂漆凝固到不粘手的时候,进行树脂漆的找平作业,将凹凸平地方补平,以便碳纤维布的粘贴。
将碳纤维单向布拉展伸平后铺在树脂漆上,从一个方向向另一个方向铺,不要两边同时铺,一定要让碳纤维布完全伸展,铺设好后,使用专门的后处理工具,对已铺设的碳纤维布进行处理,主要是保证碳纤维布中间没有任何的气泡。待碳纤维布加固层铺设好后7天,就可以在碳纤维布防护层的外面刷防护或装饰外用面漆。
在针对老式桥梁这种混凝土建筑加固时,目前粘贴碳纤维布补强加固是可以选择]的施工方案,因为碳纤维布质量轻,同时施工时操作简单,不需要太大的作业空间和大型的施工设备,同时又可以适应复杂多样的建筑结构,因此对于老式桥梁加固可以选择]碳纤维加固技术。
对于桥柱粘贴高强度,高韧性碳纤维布的办法,其实取得的加固效果类似甚至超越了钢板加固的加固效果,同时桥柱本身的建筑结构没有发生任何改变,还可以在加固后的碳纤维布上再次涂刷美化漆,这样还可以在施工后对建筑结果进行一定的装饰。
随着我国高等级公路的迅速发展,高速公路桥梁通车里程也在不断增长,桥梁由于各种原因造成承载力降低、混凝土强度降低或需要提高抗震能力和修补桥梁裂缝,都可以应用碳纤维布补强技术。
桥梁加固【电话--申工】随着公路交通事业的高速发展,作为连接道路的桥梁,起着至关重要的作用。但近年来,桥梁坍塌等事故时有发生,因此对桥梁的加固设计很有必要。在桥梁加固之前,需要先检测桥梁的承载能力,在此基础上才能确定具体的加固设计方案。
二、桥梁承载能力系数的影响因素
1、结构完整性
桥梁在长期的运营过程中,部分桥梁构件有一定程度的损伤,致使原设计比较合理的受力结构,在构件损伤后受力失去合理性,造成局部受力过大、结构整体性不足的后果,这些都削弱了桥梁结构的承载力。
2、裂缝
在混凝土桥梁中,裂缝是十分常见的一种病害,通常我们将其分为结构裂缝和非结构裂缝两种。而由外界荷载所导致的裂缝就是结构裂缝,其表现状态就是桥梁结构的整体承载力出现了明显的下降或不足;而由于混凝土自身性能达不到要求或是不能满足外界条件而导致非结构裂缝。钢筋混凝土结构受力后出现裂缝,其本质关系即表现了出来,通过裂缝可以判断实际桥梁的结构破坏属于纯弯、弯压、剪压等何种模式。
3、钢筋锈蚀
钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件影响:减小其截面面积、使混凝土的保护层开裂、降低了钢筋与混凝土之间的机械咬合力,大大降低了桥梁结构承载力。
4、变形
不超过《公桥规》规定限值的短期荷载作用下的桥梁结构变形,对桥梁运营的影响是安全的。对于超过限值的荷载引起的结构残余累计变形,会影响桥梁的承载能力。
5、混凝土施工质量
由于在实际工程中钢筋混凝土构件内部存在质量缺陷及密实度差,大大削弱混凝土抵抗外界有害介质侵蚀的能力,尤其是钢筋的锈蚀,严重影响了钢筋混凝土构件的承载能力。
6、环境因素
经常使用融雪水、桥面积水排泄不畅、河床冲刷、水雨、环境温度及环境湿度等均能引起结构及混凝土的变化,影响结构承载力。
三、桥梁承载能力检测的评定方法
1、经验法
这种方法主要是根据现场调查资料获取桥梁存在的裂缝、挠度、桥台沉陷及水平位移等病害及缺陷,由具有丰富工程经验的专家引入不大于1.2的检算系数进行结构强度和稳定性的检算。这种方法是我国“十二五”之前主要采用的评定方法,依据为1988年交通部二公路勘察设计院主编的《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》。该方法受评定专家主观因素影响较大,检算系数评定标准难以把握,检测结果无法定量化应用,且检算方法等方面规定的过于原则,评定指标单一,可操作性差,缺乏统一的评定标准。
2、承载能力衰减时变模型法
该方法考虑混凝土强度、碳化深度、钢筋锈蚀程度等结构耐久性参数的时变模型,建立了不同损伤程度的桥梁承载能力的衰减模型,为评定旧桥的承载能力和预测桥梁的剩余寿命提供了依据。同时,该方法对于碳化深度、混凝土强度、钢筋强度以及与混凝土的粘结性能等取值范围较粗糙,且对不同地区、不同桥型结构的适用性尚有待进一步研究。
3、荷载试验方法
该方法的优点是客观、准确,能够直接得出桥梁在荷载作用下的结构校验系数,从而推断出桥梁的安全储备区间。但该方法通常规模较大,耗费时间较长,资金较大,需要较长时间封闭交通,甚至有可能对结构造成新的损伤。且其反映的是结构的短期行为,结构的极限性能、疲劳特性、耐久性检测指标等因素的作用不能通过该方法获取。
4、基于动测参数的评定法
这种方法通过测试结构在荷载、激振或脉动作用下结构产生的动态响应,如振幅、自振频率、振型等来评定结构的承载能力。动测法接近桥梁结构的实际运营状态,能够较好的反映结构在动荷载作用下的力学性能和受力状况。然而目前在动测评定法上还没有比较完善、合理、简洁的方法。也没有建立起动测特征参数与承载能力相关的计算模型。
5、基于检测结果定量化的评定法
该方法在原《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》的基础上全面修订编制了《公路桥梁承载能力检测评定规程》(jtg/tj21-2011)。相比而言,该种方法在检算系数z1取值上同时考虑缺损状况、材质强度、自振频率的影响,对配筋混凝土桥梁亦考虑耐久性的作用而引入承载能力恶化系数及截面折减系数的影响,提高了桥梁承载能力评定的客观性和操作性,且这些系数直接来源于检测结果,具体、量化、明确、标准统一。同时,该方法亦存在明显不足:1构件的材质强度的判定,采用回弹法、超声回弹法、钻取芯样法等得到的结果往往差异较大。2考虑检算系数z1的评定标度时,通过实测自振频率与理论计算频率的比值确定该分项标度,而由于施工原因及计算模型的几何尺寸、边界条件和实际结构的差异,自振频率的理论值往往大于实测值。3活荷载影响修正系数精确计算操作起来比较困难,且需耗费大量的人力、物力、财力进行交通流量调查与分析。④考虑耐久性影响而检测的构件强度、碳化深度、钢筋锈蚀程度、钢筋保护层厚度、氯离子含量、电阻率所选取的测区能否真实代表整个构件的情况有待商榷。⑤规程主要是针对钢筋混凝土桥梁,对钢-混凝土组合结构,如钢管混凝土拱桥、斜拉桥、悬索桥等尚有诸多未明确的地方。
6、基于原始指纹评定法
桥梁建成时,对桥梁进行详细的检测,得到丰富的资料,此时的状态可以当成结构的初始状态,即原始指纹。原始指纹可以作为以后结构的参照标准,在对桥梁进行承载能力评定时,可将详细检测得到的结果与相应的原始指纹进行比较,并参考参数随时间的衰减模型从而判断结构的剩余承载能力。该方法直接将检测结果与初始状态进行对比,以判定结构的损伤程度,概念清楚,思路明确,也避免了因计算模型与实际结构存在差异而导致的计算结果失真。但初始状态调查就显得特别重要,需要耗费大量的精力进行详细客观的检测,而且承载能力随检测参数的衰减关系尚不明确。
四、基于桥梁承载能力的加固设计措施
1、抗弯加固
由于桥面存在磨损较为严重,多处开裂及骨料外露等情况,采用将桥面铺装
该桥梁加固措施既增加了桥梁的抗弯承载力,同时又修补了桥面病害
2、抗剪加固
在建设桥梁时,为防止芯模底部混凝土浇筑不密实,空心板现浇施工采用分批浇筑混凝土,即先绕筑芯模底部混凝土,再安装芯模,然后饶筑腹板,及顶板混凝土。由于底板混凝土和腹板混凝土是分批浇筑,且该连接处未设抗剪钢筋,使两者连接处成为空心板的薄弱环节,此在腹板和底板间形成一条水平施工缝,空心板底板与腹板易发生受剪开裂,致使空心板与底板脱离出现病害。
五、结束语
对桥梁承载能力的评估是桥梁加固设计应用中重要的组成部分。因此,在桥梁加固设计中,我们应该充分考虑桥梁承载能力系数的影响因素、检测评定方法等,这样才能合理的选择桥梁加固的设计方案和措施,以保证桥梁的结构安全。
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为实现快速、安全、舒适的交通运输质量,近年来我国铁路实施了分批分级的提速计划。铁路线路客运允许速度从1ookm/h,逐步提高到120km/h、140km/h、160km/h和200km/h,与此同时,货运由50km/h逐步提高到60km/h、80km/h、90km/h和1ookm/h。桥梁的振动一般由环境激励以及人为激励引起。中小跨度的桥梁一般考虑人为激励影响为主。铁路桥梁由于人为激励源是列车, 不仅垂直方向振动大, 而且蛇行波等引起的激励使水平方向的振动也非常大。横向振动会导致脱轨的严重后果。因此,如何避免发生共振现象是非常重要的。同时在既有线上存在相当一部分中小跨低高度混凝土梁,它们是由两片之间没有横向联结的梁组成。
1.3旧桥施工要点。
1.3.1施工过程须一半桥面通车,利用另外一半桥面封闭。浇筑混凝土时要全部封闭交通封闭交通,以免产生震动影响结构性能,施工期间,载重超过5t车辆不允许通行。
1.3.2施工期间要采取一定的安全措施,设置交通标志牌和警示牌,必须有专人引导交通。
1.3.3施工时注意检查预埋钢筋的数量、位置、间距。
1.3.4凿除混凝土时注意不要凿断钢筋,不小心凿断后,应立即进行植筋修补。
2旧桥梁加固实例2
2.1旧桥概况。某桥梁的上部为4×16m的t梁结构,桥梁全长为45m。现对该桥梁的设计载荷为挂车―100和汽车―20,设计施工用混凝土的标号为c20。该桥梁已使用17年,曾于2009年加固过一次,但现在又出现了很多安全质量隐患,需要再次的施工加固。
2.2桥梁设计标准及加固设计。桥梁的上部公路设计标准为ⅰ级,对人群的载荷设计为4kn/m2。桥梁的上部墩柱和盖梁进行加固补强。维持原桥梁的设计载荷(挂车―100和汽车―20)。桥面厚度设计为20cm,
对旧桥的上部结构拆除,换上c50预应力简支式t梁。设计主梁的预制长度是16m,梁高为1m,中梁和边梁的翼板的宽度分别是1.6m和1.67m。在主梁间设计0.4m宽现浇湿接头,增设橡胶支座。在墩柱的表面,通过环形粘贴双层碳纤维布(300g)的方式,对墩柱进行加固。在盖梁上粘贴钢板(1m),对其进行加固,提高盖梁的抗拉能力。对盖梁存在破损的地方进行修补处理。此外对防撞栏杆和中央隔离带进行更换。
2.3砼t梁的设计安装。对于钢筋砼t梁的安装应由总工程师亲自负责,确保其安装的全过程能够受到严格的监督,保证钢筋砼t梁的质量符合设计的标准。此外监理工程师也要对安装全过程进行监督,保证预制构件质量合格。安装t粱支座时要注意支座粘接牢固,经检查质量合格后,才能进行钢筋砼t梁的安装。钢筋砼t梁在吊装前,须检查其尺寸、外观质量,查看其质量合格证,杜绝问题t梁进入现场。并由技术负责人做好质量交底工作。吊装时由2台吊车吊装,t梁在被吊起约20厘米时停止,并将拖车撤走。当其距离地面高度约为50cm时,应进行下落试吊,并检查绳扣、和支腿等情况,确保没有发生异常后才能进行后续的安装。吊车由专人负责指挥,将t梁吊至安装位置进行安装。同时,技术人员必须在安装过程中跟踪校正,确保t梁脱钩前应符合质量。
3、主要施工工艺及相应的控制点
3.1 裂缝处理
混凝土裂缝处理方法根据裂缝宽度分为两种:对于非结构性裂缝,宽度<0.15mm的采用凿槽封闭法处理,宽度≥0.15mm的则还需进行压力灌浆;对于结构性受力裂缝,则需做全厚度的灌浆处理。
(1)裂缝封闭,主要是采用环氧树脂胶进行裂缝封闭。具体方法为:先查找裂缝,后清理,清理过后,再用环氧树脂胶封闭。封缝时封缝胶一般涂抹宽度以2~3cm,厚度2mm为宜。
(2)裂缝灌缝工艺流程,测量与记录→表面处理→标注位置→埋设灌浆嘴→封闭裂缝→密封检查→配置灌浆用材料→灌浆→养护→表面清理。
3.2 粘钢施工程序及技术措施
全桥钢板加固总共有29片空心板梁,18片盖梁,在空心板梁下加固钢板厚度为5mm,盖梁梁侧面加固钢板厚度为6mm。所用固定膨胀螺栓为m8。
(1)表面处理:表面处理包括加固构件结合面处理和钢板贴合面处理,是粘钢加固施工过程很关键的工序。打磨混凝土表面保护层,去掉6~8mm后表层,表面清除干净。对钢板粘合面,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路尽量与钢板受力方向垂直,然后用水擦拭干净。
(2)埋设膨胀螺栓:按设计位置和尺寸钻孔埋设膨胀螺栓,定位并钻孔,清理孔内浮沉,并用水清孔,在孔内注入三分之二孔深结构胶,打入膨胀螺栓并在紧固后松下螺母。
(3)钢板焊接:将横向小钢板条与纵向长条焊接成一个整体,采用双面焊接,在每段粘贴上板底后再整体焊接连接,焊接时注意不要灼伤混凝土。
(4)配胶:本工程采用jgn型结构胶粘剂。须搅拌至色泽均匀为止,搅拌是应按同一方向进行搅拌,以免带入空气形成气泡,降低粘结性能。
(5)粘贴:胶粘剂配制好后涂抹在已处理好的混凝土表面和钢板上,厚度为2mm,中厚边薄;然后将钢板贴于预定位置;粘好钢板后,用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板,如无空洞声,表示已粘贴密实,否则应剥下钢板,补胶,重新粘贴。
(6)固定与加压:钢板粘好后立即做好加压保护,加压方式采用螺栓加方垫、紧固螺母进行锚固加压,压力以不应小于0.1mpa,以使胶液刚从钢板边缝挤出以便达到粘贴密实。
(7)固化:jgn型胶粘剂在常温下固化,24小时即可,一天可受力。固化期间不得对钢板有任何扰动。
(8)检验:拆除夹具后,应用小锤轻轻敲击粘结钢板,或用超声波法探测粘贴密实度。如锚固区粘结面积少于90%,则此粘结件无效,应剥下重新粘结。
(9)钢板外表面涂刷防锈漆。
4、支座修复处理
4.1 分析
根据检测报告,共有291个支座有不同程度的损伤,根据现场踏勘发现主要病害存在为橡胶支座的侧面有细微的环向裂纹,分布在左右两幅约50片盖梁上,每根盖梁上布置48个支座,部分盖梁的支座除外,具体见检测报告中统计表。
1.2旧桥损坏原因及加固设计方案。经查该桥发现桥面上层钢筋网下部垫块间距过大,在施工浇筑混凝土时局部有钢丝网被踩到下部的现象,使有的地方桥面上部没有钢筋,致使桥梁横向刚度不够,整体受力性能差。在荷载作用下产生剪力,引起混凝土开裂。
2007年养护方发现主梁下部裂缝后自己对旧桥进行过加固,加固方案为:对缝宽小于0.1毫米的裂缝进行刷素水泥浆处理,增强整体性,加大刚度,提高桥梁承载力。对缝宽0.1~0.2mm的裂缝进行灌浆处理。对裂缝宽大于0.2毫米的较严重部位首先凿除松散混凝土,用钢丝刷清锈处理,局部重新加焊与原主筋型号相同的钢筋,采用搭接焊。对于上部无钢丝网的部分重新加设钢丝网,四周于原有钢筋焊接牢固。然后浇筑c40膨胀混凝土修补完整。
加固后桥面铺厚为20厘米,从下至上为:桥面混凝土10厘米厚,沥青混凝土10厘米,此外在桥面混凝土和沥青混凝土间,设置有防水层。
设方案保持原截面线形状不变,施工工艺简单,加固后桥梁承载能力得到很大的提高。
现在调查发现桥粱整体结构良好,桥面无裂缝,砼表面无剥落钢筋现象。