1、增大構件截面加固技術(shù)
1.1橋面補強層加固技術(shù)
在橋梁上部結構的加固技術(shù)中,對橋面的補強層進(jìn)行加固是一種常用的技術(shù),橋面補強層加固法是主要是將原有橋面鋪裝層拆除,然后在梁頂面(橋面)上加鋪一層鋼筋混凝土面層,通過(guò)一定的工藝和結構措施,使其與原有主梁形成整體,從而達到加厚主梁高度、增大梁的抗壓截面以及提高橋梁抗彎剛度的目的,提高橋梁的承載能力和變形能力。
1.2增大主梁截面和配筋加固技術(shù)
當原橋截面過(guò)小,下緣拉應力超過(guò)容許值導致承載力不足,而橋下凈空又允許時(shí),可以采用增大主梁截面和配筋加固法,即將主梁截面加寬、加高以擴大截面,并在新混凝土截面中增設受力鋼筋。對T形截面梁可采用底面及側面同時(shí)加大寬度,或者截面下緣局部加大形成馬蹄形的方式增加截面,從而達到加固的目的。
1.3噴射混凝土加固技術(shù)
噴射混凝土加固一般來(lái)說(shuō)既不需要立模,也不需要振搗,依靠高速度的噴射將混合料連續噴敷在受?chē)娒嫔霞纯,具有施工?jiǎn)單、快速、經(jīng)濟、不影響車(chē)輛通行等優(yōu)點(diǎn)。采用噴射混凝土代替傳統的澆筑混凝土,就可以解決傳統加固方法所遇到的問(wèn)題,因而具有比較大的研究推廣和應用價(jià)值。
目前實(shí)際工程當中通常采用噴射合成纖維混凝土進(jìn)行加固,在噴射混凝土中摻入三維分布的合成纖維來(lái)改善混凝土性能。噴射合成纖維混凝土除具有噴射混凝士抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、粘結強度高的優(yōu)點(diǎn)外,還具備良好的抗裂阻裂性能、抗沖擊性能、耐磨耐腐蝕性能、抗滲抗凍融性能以及較好的抗疲勞性和抗碎裂性。
增大構件截面加固技術(shù)適應性比較強,且具有成熟的設計和施工經(jīng)驗,適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。
2、粘貼加固技術(shù)
粘貼鋼板加固技術(shù)是20世紀60年代末70年代初由法國、南非等國家率先應用于橋梁結構加固的,隨后瑞士、日本、英國等也相繼開(kāi)始使用。粘貼鋼板加固法有許多獨特的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性,主要包括:1)堅固耐用;2)施工快速、簡(jiǎn)潔;3)結構輕巧、外形不變;4)靈活多樣;5)經(jīng)濟安全。
因此,粘貼鋼板加固法在許多情況下替代了增大截面加固技術(shù)。然而,隨著(zhù)加固技術(shù)的不斷研究和發(fā)展,粘貼鋼板加固技術(shù)的不足也日益顯現,主要表現在:1)鋼板因遭受污染大氣侵蝕等原因造成各種化學(xué)腐蝕而影響其加固效果,這使得后期的養護問(wèn)題變得異常突出;2)由于鋼板剛度較大、施工誤差等原因使得結構在使用過(guò)程中容易在粘結面上發(fā)生剝離脫空,特別是鋼板端部更容易發(fā)生剝離破壞,因而加固設計時(shí)一般需附加螺栓加以輔助錨固,這從一定程度上增加了施工難度并對原結構造成一定程度的損傷,導致粘貼鋼板結構的抗疲勞性能不佳。為此,一種新型的粘貼纖維增強復合材料(FI)加固技術(shù)應運而生。
2.2粘貼FI加固技術(shù)
FRP材料是以連續纖維浸漬在用于粘合纖維的聚合物中硬化后形成的。目前常用的FRP材料主要有玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)和芳綸纖維(AFRP),其中CFRP以其優(yōu)異的物理力學(xué)性能而在FRP材料中備受推崇,并日益得到更為廣泛的應用。與傳統加固方法比較,CFRP加固方法具有以下優(yōu)點(diǎn):1)材料具有很高的抗拉強度,而且自重小,比強度高。2)耐久性和抗腐蝕性能好。3)抗疲勞能力強。4)適應性強,適用面廣。5)施工便捷。
3、體外預應力加固技術(shù)
體外預應力加固技術(shù)的實(shí)質(zhì)是以粗鋼筋或鋼絞線(xiàn)等高強鋼材作為施力工具,對橋梁上部結構施加體外預應力,以預加力產(chǎn)生的反彎矩抵消部分外荷載產(chǎn)生的內力,從而達到改善舊橋使用性能并提高其極限承載能力的目的。
體外預應力技術(shù)早期曾應用于加固工業(yè)與民用建筑,前蘇聯(lián)在這方面做了較多工作。但由于預應力筋轉向塊構造設計困難、耐腐蝕性差,體外預應力技術(shù)加固橋梁的維修養護費用很高,未能體現其工程應用上的優(yōu)越性,因而在20世紀60年代前未能在橋梁工程中得到推廣。
由于體外預應力體系布置靈活,不僅可用來(lái)加固簡(jiǎn)支梁橋和連續梁橋,還可用來(lái)加固拱橋和剛構橋等;不僅可用來(lái)改善梁的抗彎性能,還可用來(lái)改善構件的抗剪性能;不僅可用來(lái)進(jìn)行整體橋梁加固,而且可用于橋梁局部加固;不僅可用來(lái)加固橋梁的上部結構,也能用于加固橋墩及索塔等部位,具有良好的加固效果及廣闊的應用前景。
4、改變結構體系加固技術(shù)
4.1簡(jiǎn)支梁變連續梁加固技術(shù)
采用在簡(jiǎn)支梁下增設臨時(shí)支墩,變單跨簡(jiǎn)支梁為多跨連續梁,或把相鄰的簡(jiǎn)支梁端部用一定構造加以連接的方法,可改變原有結構的受力體系。變簡(jiǎn)支體系為連續體系,可以降低主梁截面最大彎矩,改善結構的受力狀況,提高橋梁的承載能力。
4.2加勁梁或疊合梁加固技術(shù)
采用加勁梁或疊合梁以增強主梁的承載能力,也是常用的改變結構體系的一種加固法。采用加勁梁或疊合梁加固時(shí),應根據加固時(shí)結構體系轉換的實(shí)際受力狀態(tài),分清主次,進(jìn)行合理的抽象和簡(jiǎn)化,得出計算圖式,進(jìn)行補強計算。因實(shí)際結構比較復雜,各種結構部分之間存在著(zhù)多種多樣的聯(lián)系,而決定聯(lián)系性質(zhì)的主要因素是結構各部分的剛度比值。故新舊結構體系可依據相對剛度大小分解為基本部分和附屬部分,以分開(kāi)計算其內力,如分成主梁和次梁、主跨與附跨,并注意略去結構的次要變形,從而獲得較簡(jiǎn)明的力學(xué)圖式。除此以外,還有很多其他改變結構體系的方法,如增設支架或橋墩、改橋為涵等。當然,這些方法往往都需要在橋下操作,有時(shí)還要設置永久設施,會(huì )影響橋下凈空,因此僅適合在不影響通航及橋梁排洪能力的情況下使用。
5、結語(yǔ)
橋梁是公路的重要組成部分,橋梁的質(zhì)量直接影響著(zhù)行車(chē)安全和公路的暢通。隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展,各種重型車(chē)輛不斷出現,公路橋梁的負荷也日趨加重,有相當數量的橋梁處于超期運營(yíng)狀態(tài),加之舊橋部分結構老化、破損、開(kāi)裂嚴重,對橋梁結構的安全性、適用性及耐久性產(chǎn)生了很大的影響,不同程度地造成橋梁承載力降低甚至喪失,嚴重危及橋梁的安全運營(yíng)。如果將舊橋拆除新建,不僅耗資巨大,而且影響交通,給國家造成的經(jīng)濟損失將是巨大的,為我國的國情與財力所不容。而橋梁的加固費用僅為新建費用的10%-20%,采取有效的加固和改造措施,提高橋梁的承載能力,延長(cháng)其使用年限,以滿(mǎn)足現代交通對橋梁的客觀(guān)要求,也不失為一種解決問(wèn)題的辦法。國外的統計資料也表明,一些交通發(fā)達國家的橋梁建設重點(diǎn)已經(jīng)轉移到了舊橋的加固與改造方面。因此,實(shí)現對舊橋和危橋進(jìn)行處理就成為目前所面臨的重要問(wèn)題,將具有重要的現實(shí)意義。
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