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[摘要]:桥梁在长期的自然环境和使用环境的作用下,会逐渐遭到损坏。为了保证行车安全和延长桥梁的使用寿命,就必须加强经常性的检查养护和维修加固。本文对桥梁修理与加固谈一些体会。
[关键词]:桥梁 维修 加固
中图分类号:K928.78 文献标识码:K 文章编号:1009-914X(2012)16- 0245-01
任何桥梁都会经历老化的过程,在使用过程中,桥梁在长期的自然环境和使用环境的作用下,会逐渐遭到损坏。为了保证行车安全和延长桥梁的使用寿命,就必须加强经常性的检查养护和维修加固,及时发现病害和损伤,就要及时进行维修,防止病害扩大,保证结构的完整与安全,维护桥梁的适用性和耐久性。本文对桥梁维修与加固谈一些体会。
一、混凝土桥梁的劣化与损伤的原因
1、混凝土桥梁在加固与补强之前,应确定结构的劣化和损伤的原因,以便确定维修加固方案。在桥梁的建造过程中,设计不合理、截面尺寸和钢筋配置不符合力学要求、施工质量问题达不到设计要求、建筑材料使用不当、品质不良等等。这些方面如果出现问题将使桥梁在使用伊始就存在质量隐患。桥梁在使用过程中,混凝土的干缩、徐变现象以及预应力构件的预应力损失不可避免,造成裂缝产生、构件强度降低;同时,环境中有害的化学物质会对结构造成侵蚀,导致混凝土强度降低,钢筋产生锈蚀。此外,交通超载、车辆与船舶的撞击损坏、桥面磨损等人为因素的破坏是经常发生的;严寒酷暑的温度影响、洪水的冲击、地震造成的破坏也不可避免。
2、混凝土桥梁的劣化现象。多种原因相互作用,恶性循环,形成桥梁的劣化与损伤。常见的劣化现象有裂缝、撞损、剥落、蜂窝、冲刷、钢筋锈蚀等。裂缝是混凝土桥梁最常见的劣化现象。
3、地震对混凝土桥梁的破坏地震因其发生的突然性和巨大破坏力而被列为各种自然灾害之首。从历次破坏地震中,调查得到的桥梁震害产生的主要原因有以下几类:
(1)支承连接件失效。由于上下部结构产生了支承连接件不能承受的相对位移,使支承连接件失效,上部与下部结构脱开,导致梁体坠毁。由于落梁的强烈冲击力,下部结构将遭受严重破坏。
(2)下部结构失效。主要是指桥墩和桥台失效桥墩和桥台如果不能抵抗自身的惯性力和由支座传递来的上部结构的地震力,就会开裂甚至折断,其支承的上部结构也将遭受严重的破坏。
(3)软弱地基失效。如果下部结构周围的地基易受地震震动而变弱,下部结构就可能发生沉降和水平移动。如砂土的液化和断层等,在地震中都可能引起墩台的毁坏。
二、桥梁维修与加固方法选用原则
1、采用加固方案之前,须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。
2、补强加固是通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。因此桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式。如果采用补强加固的方式仍不能达到交通运输要求,则必须考虑进行重建桥梁的部分或全部。
3、选择桥梁加固方式时,必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量,最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工。
4、采用扩大或增加桥梁构件断面的方法进行加固前,应考虑增加部分与原有部件的结合效果。
三、桥梁上部结构的维修与加固
1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土桥上部结构的加固。当结构受损或超载而承载能力不足时,需予以加固,从投资少、工效快、不中断交通、技术可行、有较好的耐久性等要求考虑,选用下列所述加固方法进行加固。
(1)当具体承载力降低不大时,在梁顶面(桥面)上加铺一层钢筋混凝土面层,使其与原有主梁形成整体,达到加厚主梁高度和增大梁的抗压截面的目的,以提高梁的承载能力。
(2)在墩台、地基安全性能好,并有足够承载能力的情况下,可增设新纵梁使之与旧主梁,共同受力,达到提高桥梁承载能力的目的。
2、桥面铺装层的维修与加固。对危害桥梁正常运行的部分进行经常性的养护维修,应保持桥面清洁,伸缩缝完好并能伸缩自由,疏通泄水孔等。
四、墩台基础的维修与加固
1、墩臺的修理与加固。
(1)表面风化剥落,深度在3㎝以内的可喷刷10号以上的水泥砂浆修补;如损坏面积较大,深度超过3㎝的须浇注混凝土层予以裹覆。
(2)墩台发生水平位移和倾斜时,应分析原因按照具体情况确定加固方案
梁式桥由于台背土压力大,造成桥台向桥孔方向位移时,可采取下列方法加固:
①挖去台背填土,加厚桥台胸墙,更换内摩阻角大的填料,减小土压力。
②小跨径简支梁桥可在台间加设钢筋混凝土支撑梁,顶住桥台,以平衡台后土压力。
(3)拱桥桥台产生位移和转动时,可选择下列加固方案:
①在桥台两侧加厚翼墙。
②当桥台的位移转动尚未稳定时,在台后增设小跨引桥和增设摩阻板。
(4)桩式墩台,如结构强度不足或桩柱有被碰撞折断等损坏。
①桩柱式墩台结构的整体稳定性不足时,可采用加固整个桩柱式墩台的方法。
②迎水侧桩、柱被船只或流冰等碰撞损伤,以至折断。
a.将损伤或折断的桩柱,凿除松动部分混凝土、添加必要的钢筋,立模浇筑混凝土按原式修复。
b.在桩柱损伤处,将原混凝土凿毛,外面加设钢筋混凝土围带,使损伤部位得以加强。
2、基础的维修与加固。
(1)基础局部被冲空,基础周围被冲空范围较大,可采取下列措施:
①打梅花桩,桩间块、片石砌平卡紧。
②浆砌块、片石或混凝土预制块。
③用铁丝、毛竹石笼,或以长鲜柳枝、荆条编成捆,内装片石或卵石。
(2)当地基承载力不足而引起墩台基础沉降时,可采取下列措施:
①在刚性实体式基础周围加石砌圬工或混凝土基础,以扩大基础的承压面。 ②桩式基础周围加钻孔灌注桩或打入钢筋混凝土桩,并扩大原承台。
③在墩台基础之下,向墩台中斜向钻孔或打入压浆管,压注水泥砂浆、加熱的沥青、土的固化剂等提高地基承载力。
(3)当墩台出现变形原因及处治措施:
①由于桥台台背填土遇水膨胀而变形应挖去膨胀土,检修排水设施填以砂砾,修好损坏部位。
②由于冻胀原因,应挖去冻土,填以矿碴砂砾等,并封闭表面不使其渗水,修好损坏部位。
③属于砌筑不良的,应凿去或拆除变形部分,重新砌筑或浇筑。
④由于砌筑填缝不实,墩台有空洞的,可择空洞部位附近,开凿通眼,以压浆机压注水泥砂浆或环氧树脂修补。
(4)当墩台由于水泥混凝土温度收缩、局部应力集中及施工质量不良等原因产生裂缝的处治措施:
①裂缝小于表规定值,应以水泥砂浆封闭。
②裂缝大于表规定值,应做好记录,观察其变化,如无发展,可扩缝灌以水泥砂浆或环氧树脂。
③石砌圬工出现通缝和错缝不足时,应拆除部分石料,重新砌筑。
④由于活动支座失灵而造成墩台拉裂应修复或更换支座,并处理裂缝。
⑤由于基础不均匀沉降而产生的自下而上的裂缝,应先加固基础,再视裂缝发展程度,确定灌缝或加固墩台。对已贯通墩台的裂缝。可用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固
五、桥面伸缩装置的维修
当软性填料松散脱落时,应清除原缝隙存留物后重新注入新的填缝料;当铺装层破坏时,应凿除后重新铺筑;伸缩缝损坏时,应予更换。
六、桥头引道的维修
桥头衔接处路面下沉,应作填补修理,使之连接平顺,不致产生跳车;挡墙、护栏损坏时,应及时修补或更换;护坡冲空或有其它损坏,应采取修补措施;引道上的涵管,水渠,有损坏时,应及时维修。
七、悬索、拉索维修与更换
受损危及承载力时,应及时更换;索的垂度过大时,应作紧索处理;锈蚀时应除锈涂油:连接件松动时应作紧固处理;鞍座、索夹移位偏大,应适时予以调整;减振器失效者应及时更换;避雷、航标等设施失灵时,应及时检修,加固或更换。
八、结束语
尽管建设桥梁时,充分考虑了当时当地远景经济发展和社会诸多方面的要求,采取了时代最先进技术和材料,但仍然难以摆脱历史的局限性。早期建设的桥梁,标准低,承载力不足,成为公路交通的“瓶颈”,结合桥梁实际,采用合适的维修与加固技术,可使旧、危桥满足使用要求继续服务,让有限的投资发挥更大的效益。
参考文献:
[1]杨文澜.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社,2000,5.
[2]罗闯旦.桥梁结构维修及加固方法研究[Z].
[关键词]:桥梁 维修 加固
中图分类号:K928.78 文献标识码:K 文章编号:1009-914X(2012)16- 0245-01
任何桥梁都会经历老化的过程,在使用过程中,桥梁在长期的自然环境和使用环境的作用下,会逐渐遭到损坏。为了保证行车安全和延长桥梁的使用寿命,就必须加强经常性的检查养护和维修加固,及时发现病害和损伤,就要及时进行维修,防止病害扩大,保证结构的完整与安全,维护桥梁的适用性和耐久性。本文对桥梁维修与加固谈一些体会。
一、混凝土桥梁的劣化与损伤的原因
1、混凝土桥梁在加固与补强之前,应确定结构的劣化和损伤的原因,以便确定维修加固方案。在桥梁的建造过程中,设计不合理、截面尺寸和钢筋配置不符合力学要求、施工质量问题达不到设计要求、建筑材料使用不当、品质不良等等。这些方面如果出现问题将使桥梁在使用伊始就存在质量隐患。桥梁在使用过程中,混凝土的干缩、徐变现象以及预应力构件的预应力损失不可避免,造成裂缝产生、构件强度降低;同时,环境中有害的化学物质会对结构造成侵蚀,导致混凝土强度降低,钢筋产生锈蚀。此外,交通超载、车辆与船舶的撞击损坏、桥面磨损等人为因素的破坏是经常发生的;严寒酷暑的温度影响、洪水的冲击、地震造成的破坏也不可避免。
2、混凝土桥梁的劣化现象。多种原因相互作用,恶性循环,形成桥梁的劣化与损伤。常见的劣化现象有裂缝、撞损、剥落、蜂窝、冲刷、钢筋锈蚀等。裂缝是混凝土桥梁最常见的劣化现象。
3、地震对混凝土桥梁的破坏地震因其发生的突然性和巨大破坏力而被列为各种自然灾害之首。从历次破坏地震中,调查得到的桥梁震害产生的主要原因有以下几类:
(1)支承连接件失效。由于上下部结构产生了支承连接件不能承受的相对位移,使支承连接件失效,上部与下部结构脱开,导致梁体坠毁。由于落梁的强烈冲击力,下部结构将遭受严重破坏。
(2)下部结构失效。主要是指桥墩和桥台失效桥墩和桥台如果不能抵抗自身的惯性力和由支座传递来的上部结构的地震力,就会开裂甚至折断,其支承的上部结构也将遭受严重的破坏。
(3)软弱地基失效。如果下部结构周围的地基易受地震震动而变弱,下部结构就可能发生沉降和水平移动。如砂土的液化和断层等,在地震中都可能引起墩台的毁坏。
二、桥梁维修与加固方法选用原则
1、采用加固方案之前,须先考虑耗费少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好耐久性等方面的要求。
2、补强加固是通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力的措施。因此桥梁加固工作一般以不更改原结构形式为原则,只有在较复杂的情况下,才可考虑更改结构形式。如果采用补强加固的方式仍不能达到交通运输要求,则必须考虑进行重建桥梁的部分或全部。
3、选择桥梁加固方式时,必须考虑旧桥现状、承载能力减弱的程度以及日后交通量,最好参考已经成功完成补强加固的桥梁的施工。
4、采用扩大或增加桥梁构件断面的方法进行加固前,应考虑增加部分与原有部件的结合效果。
三、桥梁上部结构的维修与加固
1、钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土桥上部结构的加固。当结构受损或超载而承载能力不足时,需予以加固,从投资少、工效快、不中断交通、技术可行、有较好的耐久性等要求考虑,选用下列所述加固方法进行加固。
(1)当具体承载力降低不大时,在梁顶面(桥面)上加铺一层钢筋混凝土面层,使其与原有主梁形成整体,达到加厚主梁高度和增大梁的抗压截面的目的,以提高梁的承载能力。
(2)在墩台、地基安全性能好,并有足够承载能力的情况下,可增设新纵梁使之与旧主梁,共同受力,达到提高桥梁承载能力的目的。
2、桥面铺装层的维修与加固。对危害桥梁正常运行的部分进行经常性的养护维修,应保持桥面清洁,伸缩缝完好并能伸缩自由,疏通泄水孔等。
四、墩台基础的维修与加固
1、墩臺的修理与加固。
(1)表面风化剥落,深度在3㎝以内的可喷刷10号以上的水泥砂浆修补;如损坏面积较大,深度超过3㎝的须浇注混凝土层予以裹覆。
(2)墩台发生水平位移和倾斜时,应分析原因按照具体情况确定加固方案
梁式桥由于台背土压力大,造成桥台向桥孔方向位移时,可采取下列方法加固:
①挖去台背填土,加厚桥台胸墙,更换内摩阻角大的填料,减小土压力。
②小跨径简支梁桥可在台间加设钢筋混凝土支撑梁,顶住桥台,以平衡台后土压力。
(3)拱桥桥台产生位移和转动时,可选择下列加固方案:
①在桥台两侧加厚翼墙。
②当桥台的位移转动尚未稳定时,在台后增设小跨引桥和增设摩阻板。
(4)桩式墩台,如结构强度不足或桩柱有被碰撞折断等损坏。
①桩柱式墩台结构的整体稳定性不足时,可采用加固整个桩柱式墩台的方法。
②迎水侧桩、柱被船只或流冰等碰撞损伤,以至折断。
a.将损伤或折断的桩柱,凿除松动部分混凝土、添加必要的钢筋,立模浇筑混凝土按原式修复。
b.在桩柱损伤处,将原混凝土凿毛,外面加设钢筋混凝土围带,使损伤部位得以加强。
2、基础的维修与加固。
(1)基础局部被冲空,基础周围被冲空范围较大,可采取下列措施:
①打梅花桩,桩间块、片石砌平卡紧。
②浆砌块、片石或混凝土预制块。
③用铁丝、毛竹石笼,或以长鲜柳枝、荆条编成捆,内装片石或卵石。
(2)当地基承载力不足而引起墩台基础沉降时,可采取下列措施:
①在刚性实体式基础周围加石砌圬工或混凝土基础,以扩大基础的承压面。 ②桩式基础周围加钻孔灌注桩或打入钢筋混凝土桩,并扩大原承台。
③在墩台基础之下,向墩台中斜向钻孔或打入压浆管,压注水泥砂浆、加熱的沥青、土的固化剂等提高地基承载力。
(3)当墩台出现变形原因及处治措施:
①由于桥台台背填土遇水膨胀而变形应挖去膨胀土,检修排水设施填以砂砾,修好损坏部位。
②由于冻胀原因,应挖去冻土,填以矿碴砂砾等,并封闭表面不使其渗水,修好损坏部位。
③属于砌筑不良的,应凿去或拆除变形部分,重新砌筑或浇筑。
④由于砌筑填缝不实,墩台有空洞的,可择空洞部位附近,开凿通眼,以压浆机压注水泥砂浆或环氧树脂修补。
(4)当墩台由于水泥混凝土温度收缩、局部应力集中及施工质量不良等原因产生裂缝的处治措施:
①裂缝小于表规定值,应以水泥砂浆封闭。
②裂缝大于表规定值,应做好记录,观察其变化,如无发展,可扩缝灌以水泥砂浆或环氧树脂。
③石砌圬工出现通缝和错缝不足时,应拆除部分石料,重新砌筑。
④由于活动支座失灵而造成墩台拉裂应修复或更换支座,并处理裂缝。
⑤由于基础不均匀沉降而产生的自下而上的裂缝,应先加固基础,再视裂缝发展程度,确定灌缝或加固墩台。对已贯通墩台的裂缝。可用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固
五、桥面伸缩装置的维修
当软性填料松散脱落时,应清除原缝隙存留物后重新注入新的填缝料;当铺装层破坏时,应凿除后重新铺筑;伸缩缝损坏时,应予更换。
六、桥头引道的维修
桥头衔接处路面下沉,应作填补修理,使之连接平顺,不致产生跳车;挡墙、护栏损坏时,应及时修补或更换;护坡冲空或有其它损坏,应采取修补措施;引道上的涵管,水渠,有损坏时,应及时维修。
七、悬索、拉索维修与更换
受损危及承载力时,应及时更换;索的垂度过大时,应作紧索处理;锈蚀时应除锈涂油:连接件松动时应作紧固处理;鞍座、索夹移位偏大,应适时予以调整;减振器失效者应及时更换;避雷、航标等设施失灵时,应及时检修,加固或更换。
八、结束语
尽管建设桥梁时,充分考虑了当时当地远景经济发展和社会诸多方面的要求,采取了时代最先进技术和材料,但仍然难以摆脱历史的局限性。早期建设的桥梁,标准低,承载力不足,成为公路交通的“瓶颈”,结合桥梁实际,采用合适的维修与加固技术,可使旧、危桥满足使用要求继续服务,让有限的投资发挥更大的效益。
参考文献:
[1]杨文澜.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社,2000,5.
[2]罗闯旦.桥梁结构维修及加固方法研究[Z].