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【摘 要】随着我国经济发展和城市化进程的加快,较多的城市道路都进行了拓宽改造升级。为了降低工程造价、节约资金,充分利用原有依附在城市道路中的旧桥梁,对城市旧桥进行检测及加固,以提高其承载能力,满足现行交通需求和相关规范规定。在旧桥加固中,粘贴钢板法是一种比较有效、可行的方法。本文通过介绍笔者参建的泉州市少林路北渠桥粘贴钢板工程的施工流程,探讨如何控制桥梁粘贴钢板加固工程的质量,为今后桥梁加固中粘贴钢板加固的设计和施工提供参考。
【关键词】桥梁检测;加固技术;应用
一.桥梁检测方案分析
桥梁的检测主要目的在于找到桥梁中由于使用或是施工原因存在的一些影响质量安全的漏洞,從而为加固提供现实依据。检测工作结束后需要对桥梁展开综合评估,包含对现有质量危险因素的评估、对施工阶段各项目实施有效性评估(该项评估需根据桥梁工程资料实施具体分析)、对现场荷载试验结果的评估这三个方面。只有在评估结果出现之后才能够进行后续加固方案的制定,从而计算其经济性。病害检测具体实施包含以下几个方面:
1.1桥梁极限的测定
桥梁极限指的是在收到荷载作用下桥梁能够承受的最大强度。当对桥梁实施荷载试验时,需观察其受拉区状态,重点在于裂缝是否扩大以及原有不存在裂缝部位是否出现开裂情况。若没有发生上述现象则证明桥梁结构能够承受的强度并没有下滑。但若在检测前桥梁曾受到过撞击(汽车翻车时对桥梁造成的撞击等),可能引发内部钢筋断裂,此时桥梁内部结构处于受损状态,其极限强度必然会减小。
1.2桥梁结构的测定
桥梁结构测定主要目的在于了解桥梁结构设计是否完善,若发现结构存在异常变化时需要及时停用该桥梁并进行加固,这类加固需要的经济成本较高。在荷载试验下,受拉区原有裂缝出现扩大痕迹或是产生开裂则证明桥梁原有建造中使用的钢筋应力较大,但结构使用情况需进一步完善,以免造成断裂等突发危险。若没有发现受拉区破损情况,则证明桥梁极限强度仍在可控范围(安全范围)内,并且未出现较明显衰弱现象。
1.3其它检测
这类型检测包含了桥梁在检测阶段的细微查验,例如查看桥柱、桥面上是否出现了空洞、露筋、开裂或是蜂窝现象,了解其钢筋是否存在老化可能性,查看露出钢筋在雨水天气影响下是否出现了锈蚀情况。
二.桥梁加固方案分析
桥梁加固的方式通常存在许多种,方案选择需要根据桥梁检测结果针对性选取适合方案。加固人员首先应了解桥梁受损基本状态,其次为桥梁在不加固情况下的耐久力以及承载能力,根据检测结果判断下滑程度。从经济性角度出发,桥梁的加固方案应该建立在完成目标任务使用经济投入最少基础之上,并且在实践方面注意控制,减少加固过程对来往车辆交通产生的不良影响。通常而言,桥梁加固方案可表现为下列几种:
2.1结构受损情况
原有桥梁在结构出现受损情况时,可根据受损程度了解结构使用时间以及能够承受的最大应力。之后从经济性角度分析结构是否应更换,若可以更换则使用新结构取代。
2.2构件截面的扩增
若检测结果显示桥梁刚度与强度出现了衰弱迹象,可通过将其构件截面增加面积或扩大方式增强加固程度。这种方式的实施需注意结合有效性,即新扩增部位需要与原有旧结构融合在一起形成一个整体,这样才能够保障加固有效性。否则若两者处于分离状态,加固充其量只是稍微提升了承载力而已。
2.3外应力的施加
桥梁出现裂缝情况原因多在于所受应力不均造成,此时的加固方案可从外应力方面着手,对原结构加大外应力,让原有桥梁受力状态发生变化,从而达到减轻裂缝部位所受应力程度效果,从另一角度增强桥梁强度与刚度。
2.4受力体系的改变
桥梁受力体系在加固中可以通过改变将原有受力程度减轻,从而减少桥梁受力作用,将裂缝之类的破损情况保持在现有状态,减缓破损恶化速度。
三.桥梁的加固施工及质量控制
工艺流程:施工准备及放样→粘钢区域混凝土表面处理→探测钢筋位置,钻孔→清孔,植埋螺杆→粘贴钢板现场配套打孔与钢板粘贴面表面处理→安装钢板→封边及安装灌注管→灌注结构胶→钢板表面防腐处理。
3.1施工准备及放样
准备好吊架、灌胶设备、打磨设备、钻孔设备、配胶用具等,为灌注粘贴施工做好准备工作。设备应符合规范及施工要求。根据现场测量定位,在需灌钢加固混凝土的表面放出钢板位置大样。
3.2粘钢区域混凝土表面处理
用打磨机凿除灌钢区混凝土表面2mm~5mm厚的表面砂浆,使坚实的混凝土石外露,并形成平整的粗糙面,再用钢丝刷刷毛,剔除表层疏松物。此工序为质量控制的关键工序。
3.3探测钢筋位置,钻孔
钻孔位置应按照要求控制放样,钻孔前采用探测仪探出钢筋位置,钻孔时应避开钢筋,应边钻边查看,如碰到钢筋,允许该钻孔位置适当偏移避开,以利施工和避免结构损伤,偏移量以与设计位置距离不大于3cm控制。钻孔应采用尽量小的振动施工工艺,以保证不损伤空心板,并严格按照设计要求的螺杆埋深和钻孔直径来控制钻孔深度和大小。
3.4清孔,植埋螺杆
植埋螺杆前,先用压缩空气吹除钻孔内灰尘,再用脱脂棉沾丙酮擦拭孔壁,以保证孔道清洁。植埋螺杆时将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处,孔洞在螺杆插孔后,清除孔口多余的胶体。要求螺杆长度符合要求,做到螺杆避免扰动、植埋稳固并保持垂直。
3.5粘贴钢板现场配套打孔与钢板粘贴面表面处理
依据现场植埋的螺杆,对灌注的钢板进行配套打孔,需特别注意安装时,忌用氧割直接对钢板打孔,因植筋胶不耐高温。然后将钢板的粘贴面和侧面用磨光砂轮机进行除锈和粗糙处理,并将钢板表面擦拭干净,打磨纹路应与钢板受力方向垂直。钢板粘贴面的打磨处理也是质量控制的关键工序。 3.6安装钢板
在植筋胶达到强度后,才能进行安装钢板。为避免打磨过的钢板被氧化锈蚀,安装钢板和钢板粘贴面表面处理两道工序要做到衔接紧凑。固定后的钢板与混凝土表面的空隙在3cm以上,以确保灌注胶的厚度;相邻钢板之间采用钢板搭接的方式处理,搭接长度应符合设计要求,搭接钢板表面的空隙应保证3mm以上。
3.7封边及安装灌注管
安装钢板完成后,应立即进行封边,避免钢板粘贴面被污染和锈蚀。封边时要先将灌注管粘结在钢板的注入孔上,布置的间距为50cm~60cm。灌注管插入粘贴区域不能太长,因灌注孔两旁三角区往往容易出现漏灌区,即胶体无法达到的区域,应插入1cm~2cm便可固定灌注管。在钢板的角点处及钢板边缘设置排气孔;在螺杆的螺母垫片的间隙处用封边胶或无机料封堵,然后用封边膠封闭钢板边缘,完成封边。
3.8灌注结构胶
待封边胶固化后,方能进行灌注。灌注时,用灌浆机具将灌注胶从灌注管灌注到钢板和混凝土的间隙内。灌注工作应从较低一端开始,当邻近灌注管有胶液流出时,将当前的灌注管封闭,移至出胶的灌注管继续灌注。要求灌注之前先通气试压,灌注胶以一定的压强压入,做好排气,以确保灌注胶饱满,最后一个排气管应排完空气后,在维持压力的情况下封堵,以防胶层脱空。在灌注过程中,要特别注意以下几点:①要以持续稳定的0.2MPa~0.4MPa的气压来完成灌注,气压太大会容易产生气泡,使得灌胶不密实,且容易使封边胶脱落,造成漏胶;当出现漏胶时,一定要及时用无机料堵住漏胶处。②当排气孔有胶液流出时,一定要观察一段时间,发现没有气泡再流出时,再进行封闭,否则有气泡留在粘贴区就会造成粘贴区有空洞。③在灌注的同时,用小铁锤敲击钢板,由声音同步检测灌注是否密实,以便能及时处理空洞。这道工序是粘贴钢板工程的质量控制最为关键的工序,特别是在灌注管附近更要注意。
3.9钢板表面防腐处理
经检验确认钢板粘贴固化密实效果可靠后,去除所有灌注管和排气管,并清除钢板表面污垢和锈斑,对外露钢板进行防腐涂装处理。
3.10在钢板粘贴灌注完成后第二天应及时进行检测
对钢板敲击法检测粘贴灌注胶是否饱满:清脆均匀的声音即表明灌注胶饱满,符合要求;若是沉闷的声音即证明有气泡不饱满需进行钻孔,并用针筒灌注胶进行补灌处理。从本项目的施工工艺流程来看,粘贴钢板工程的质量控制的要点:一是如何将混凝土和钢板的表面打磨处理好;二是胶体如何灌注密实。
结束语:
综上所述,桥梁的检测有效程度直接影响到后续加固工序实施有效性,因此对桥梁的加固首先应保障检测结果准确性,并将结果按维修保养差异性分类。加固方案的制定不仅需要保障桥梁日后使用安全性,还需要考虑到经济成本,在有效加固条件下尽可能减少不必要经济支出。总之,相关研究人员还需加大投入力度,根据桥梁实际状况制定出针对性经济方案,提升检测与加固有效性。
参考文献:
[1]杨勐.桥梁检测与加固技术应用[J].江苏商报·建筑界,2013(17).
[2]侯杰.混凝土桥梁检测与加固技术的应用[J].科技资讯,2013(07).
[3]韩华.关于高速公路桥梁检测与维修加固的探讨[J].商品与质量:学术观察,2012(08).
[4]韩兆存.桥梁的检测与加固技术研究[J].工程建设与设计,2012(09).
【关键词】桥梁检测;加固技术;应用
一.桥梁检测方案分析
桥梁的检测主要目的在于找到桥梁中由于使用或是施工原因存在的一些影响质量安全的漏洞,從而为加固提供现实依据。检测工作结束后需要对桥梁展开综合评估,包含对现有质量危险因素的评估、对施工阶段各项目实施有效性评估(该项评估需根据桥梁工程资料实施具体分析)、对现场荷载试验结果的评估这三个方面。只有在评估结果出现之后才能够进行后续加固方案的制定,从而计算其经济性。病害检测具体实施包含以下几个方面:
1.1桥梁极限的测定
桥梁极限指的是在收到荷载作用下桥梁能够承受的最大强度。当对桥梁实施荷载试验时,需观察其受拉区状态,重点在于裂缝是否扩大以及原有不存在裂缝部位是否出现开裂情况。若没有发生上述现象则证明桥梁结构能够承受的强度并没有下滑。但若在检测前桥梁曾受到过撞击(汽车翻车时对桥梁造成的撞击等),可能引发内部钢筋断裂,此时桥梁内部结构处于受损状态,其极限强度必然会减小。
1.2桥梁结构的测定
桥梁结构测定主要目的在于了解桥梁结构设计是否完善,若发现结构存在异常变化时需要及时停用该桥梁并进行加固,这类加固需要的经济成本较高。在荷载试验下,受拉区原有裂缝出现扩大痕迹或是产生开裂则证明桥梁原有建造中使用的钢筋应力较大,但结构使用情况需进一步完善,以免造成断裂等突发危险。若没有发现受拉区破损情况,则证明桥梁极限强度仍在可控范围(安全范围)内,并且未出现较明显衰弱现象。
1.3其它检测
这类型检测包含了桥梁在检测阶段的细微查验,例如查看桥柱、桥面上是否出现了空洞、露筋、开裂或是蜂窝现象,了解其钢筋是否存在老化可能性,查看露出钢筋在雨水天气影响下是否出现了锈蚀情况。
二.桥梁加固方案分析
桥梁加固的方式通常存在许多种,方案选择需要根据桥梁检测结果针对性选取适合方案。加固人员首先应了解桥梁受损基本状态,其次为桥梁在不加固情况下的耐久力以及承载能力,根据检测结果判断下滑程度。从经济性角度出发,桥梁的加固方案应该建立在完成目标任务使用经济投入最少基础之上,并且在实践方面注意控制,减少加固过程对来往车辆交通产生的不良影响。通常而言,桥梁加固方案可表现为下列几种:
2.1结构受损情况
原有桥梁在结构出现受损情况时,可根据受损程度了解结构使用时间以及能够承受的最大应力。之后从经济性角度分析结构是否应更换,若可以更换则使用新结构取代。
2.2构件截面的扩增
若检测结果显示桥梁刚度与强度出现了衰弱迹象,可通过将其构件截面增加面积或扩大方式增强加固程度。这种方式的实施需注意结合有效性,即新扩增部位需要与原有旧结构融合在一起形成一个整体,这样才能够保障加固有效性。否则若两者处于分离状态,加固充其量只是稍微提升了承载力而已。
2.3外应力的施加
桥梁出现裂缝情况原因多在于所受应力不均造成,此时的加固方案可从外应力方面着手,对原结构加大外应力,让原有桥梁受力状态发生变化,从而达到减轻裂缝部位所受应力程度效果,从另一角度增强桥梁强度与刚度。
2.4受力体系的改变
桥梁受力体系在加固中可以通过改变将原有受力程度减轻,从而减少桥梁受力作用,将裂缝之类的破损情况保持在现有状态,减缓破损恶化速度。
三.桥梁的加固施工及质量控制
工艺流程:施工准备及放样→粘钢区域混凝土表面处理→探测钢筋位置,钻孔→清孔,植埋螺杆→粘贴钢板现场配套打孔与钢板粘贴面表面处理→安装钢板→封边及安装灌注管→灌注结构胶→钢板表面防腐处理。
3.1施工准备及放样
准备好吊架、灌胶设备、打磨设备、钻孔设备、配胶用具等,为灌注粘贴施工做好准备工作。设备应符合规范及施工要求。根据现场测量定位,在需灌钢加固混凝土的表面放出钢板位置大样。
3.2粘钢区域混凝土表面处理
用打磨机凿除灌钢区混凝土表面2mm~5mm厚的表面砂浆,使坚实的混凝土石外露,并形成平整的粗糙面,再用钢丝刷刷毛,剔除表层疏松物。此工序为质量控制的关键工序。
3.3探测钢筋位置,钻孔
钻孔位置应按照要求控制放样,钻孔前采用探测仪探出钢筋位置,钻孔时应避开钢筋,应边钻边查看,如碰到钢筋,允许该钻孔位置适当偏移避开,以利施工和避免结构损伤,偏移量以与设计位置距离不大于3cm控制。钻孔应采用尽量小的振动施工工艺,以保证不损伤空心板,并严格按照设计要求的螺杆埋深和钻孔直径来控制钻孔深度和大小。
3.4清孔,植埋螺杆
植埋螺杆前,先用压缩空气吹除钻孔内灰尘,再用脱脂棉沾丙酮擦拭孔壁,以保证孔道清洁。植埋螺杆时将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处,孔洞在螺杆插孔后,清除孔口多余的胶体。要求螺杆长度符合要求,做到螺杆避免扰动、植埋稳固并保持垂直。
3.5粘贴钢板现场配套打孔与钢板粘贴面表面处理
依据现场植埋的螺杆,对灌注的钢板进行配套打孔,需特别注意安装时,忌用氧割直接对钢板打孔,因植筋胶不耐高温。然后将钢板的粘贴面和侧面用磨光砂轮机进行除锈和粗糙处理,并将钢板表面擦拭干净,打磨纹路应与钢板受力方向垂直。钢板粘贴面的打磨处理也是质量控制的关键工序。 3.6安装钢板
在植筋胶达到强度后,才能进行安装钢板。为避免打磨过的钢板被氧化锈蚀,安装钢板和钢板粘贴面表面处理两道工序要做到衔接紧凑。固定后的钢板与混凝土表面的空隙在3cm以上,以确保灌注胶的厚度;相邻钢板之间采用钢板搭接的方式处理,搭接长度应符合设计要求,搭接钢板表面的空隙应保证3mm以上。
3.7封边及安装灌注管
安装钢板完成后,应立即进行封边,避免钢板粘贴面被污染和锈蚀。封边时要先将灌注管粘结在钢板的注入孔上,布置的间距为50cm~60cm。灌注管插入粘贴区域不能太长,因灌注孔两旁三角区往往容易出现漏灌区,即胶体无法达到的区域,应插入1cm~2cm便可固定灌注管。在钢板的角点处及钢板边缘设置排气孔;在螺杆的螺母垫片的间隙处用封边胶或无机料封堵,然后用封边膠封闭钢板边缘,完成封边。
3.8灌注结构胶
待封边胶固化后,方能进行灌注。灌注时,用灌浆机具将灌注胶从灌注管灌注到钢板和混凝土的间隙内。灌注工作应从较低一端开始,当邻近灌注管有胶液流出时,将当前的灌注管封闭,移至出胶的灌注管继续灌注。要求灌注之前先通气试压,灌注胶以一定的压强压入,做好排气,以确保灌注胶饱满,最后一个排气管应排完空气后,在维持压力的情况下封堵,以防胶层脱空。在灌注过程中,要特别注意以下几点:①要以持续稳定的0.2MPa~0.4MPa的气压来完成灌注,气压太大会容易产生气泡,使得灌胶不密实,且容易使封边胶脱落,造成漏胶;当出现漏胶时,一定要及时用无机料堵住漏胶处。②当排气孔有胶液流出时,一定要观察一段时间,发现没有气泡再流出时,再进行封闭,否则有气泡留在粘贴区就会造成粘贴区有空洞。③在灌注的同时,用小铁锤敲击钢板,由声音同步检测灌注是否密实,以便能及时处理空洞。这道工序是粘贴钢板工程的质量控制最为关键的工序,特别是在灌注管附近更要注意。
3.9钢板表面防腐处理
经检验确认钢板粘贴固化密实效果可靠后,去除所有灌注管和排气管,并清除钢板表面污垢和锈斑,对外露钢板进行防腐涂装处理。
3.10在钢板粘贴灌注完成后第二天应及时进行检测
对钢板敲击法检测粘贴灌注胶是否饱满:清脆均匀的声音即表明灌注胶饱满,符合要求;若是沉闷的声音即证明有气泡不饱满需进行钻孔,并用针筒灌注胶进行补灌处理。从本项目的施工工艺流程来看,粘贴钢板工程的质量控制的要点:一是如何将混凝土和钢板的表面打磨处理好;二是胶体如何灌注密实。
结束语:
综上所述,桥梁的检测有效程度直接影响到后续加固工序实施有效性,因此对桥梁的加固首先应保障检测结果准确性,并将结果按维修保养差异性分类。加固方案的制定不仅需要保障桥梁日后使用安全性,还需要考虑到经济成本,在有效加固条件下尽可能减少不必要经济支出。总之,相关研究人员还需加大投入力度,根据桥梁实际状况制定出针对性经济方案,提升检测与加固有效性。
参考文献:
[1]杨勐.桥梁检测与加固技术应用[J].江苏商报·建筑界,2013(17).
[2]侯杰.混凝土桥梁检测与加固技术的应用[J].科技资讯,2013(07).
[3]韩华.关于高速公路桥梁检测与维修加固的探讨[J].商品与质量:学术观察,2012(08).
[4]韩兆存.桥梁的检测与加固技术研究[J].工程建设与设计,2012(09).