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桥梁加固改造

桥梁加固改造

桥梁在使用过程中常出现桥面坑槽、栏杆老化、排水不畅、梁底破损露筋等病害,本文介绍了桥梁加固的设计原则、桥梁加固改造的几种方法和桥梁加固改造的一般程序。

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一、桥梁常见病害

(1)桥面坑槽

公路桥梁施工过程中,若混凝土铺设厚度不均匀,混凝土强度达不到标准要求等,就会在后期投入运营时出现细小裂缝问题。在经过来往车辆碾压或者雨水浸泡就会造成桥面坑槽,在加快桥梁老化的同时会带来冲击力大、桥头跳车问题,严重威胁驾驶人员的安全。

(2)栏杆老化

公路桥梁的栏杆起着一定的防护作用,也是保障来往车辆安全始终的重要构件,在长久的使用过程中也很容易老化。栏杆的老化反映出了桥梁的老化,栏杆出现破损不堪、腐蚀问题后,严重的就会造成桥体松动,从而带来不可挽回的损失。

(3)排水不畅

桥面的排水工程保障着桥梁交通运输功能的顺利运营,若出现排水不畅,积水问题,公路桥梁的沥青路面就会受到侵蚀、破损,长时间的积水还会使桥梁内部钢筋发生锈蚀,导致桥梁耐久性下降,给桥梁工程及来往车辆都带来了一定安全隐患。

(4)梁底破损、露筋

旧桥中经常出现混凝土梁体破损、露筋的外观病害,产生原因可能是长期运营及环境的作用下导致梁体局部混凝土破损脱落,钢筋外露,进一步发生锈蚀,严重影响桥梁结构的耐久性,缩短了桥梁的运营期,存在一定安全隐患,需对病害部位及时进行养护维修。

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二、桥梁加固设计原则

(1)结构整体全过程演算原则

加固设计应进行各个阶段构件的强度、稳定性及结构变形验算。

(2)拉区钢筋理想弹塑性原则

在极限状态下,原结构受拉区钢筋仍为理想弹塑性材料,钢筋取抗拉强度设计值。

(3)不损伤原结构原则

加固应尽可能不损伤原结构,避免不必要的撤除及更换,防止加周中成新的结构损伤或病害。

(4)平截面假定原则

在不同的受力阶段,截面变形应符合平截面假定;即结构的材料处于弹性阶段,偏安全地不考虑内力重分布。

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(5)原结构物理力学量实测原则

结构、构件的尺寸,对原有部分应采用实测值,对材料、几何等参数的取值,应采用桥梁现状的检测结果。

(6)分阶段受力原则

加固时,应考虑分阶段受力,在新浇混凝土达到标准强度之前,其恒载(含新加材料重量)应由原结构截面承担;在新浇混凝土达到标准强度后后期施加的荷载(二期恒载、活载、附加荷载》由加固后的组合截面承担。

(7)原结构控制设计原则

砼结构加固后的极限承载力,应以原结构截面中砼或钢筋强度控制。在极限状态下,新加钢筋(钢板、复合纤维材料)的应力由其应变确定,依平截面假定求得应变ε后,再乘以弹性模量E求得新加材料的应力值σ。当原构件截面材料达到设计值时,新加材料应力为最大(但不能超过新加材料设计值),依此控制新加材料用量。

(8)新加结构材料性能

结构加固用砼的强度等级应比原结构构件提高- -级,且不得低于C30; 当采用预应力砼进行加固时,其强度等级不得低于C40。提高一级的原因: (1)是为了保证新旧砼界面以及它与新加钢筋之间有足够的粘结强度。(2)施工上考虑,局部新增的砼,体积小,浇筑空间小,砼的均匀性较差。

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三、桥梁加固改造的几种方法

桥梁加固设计应注意各种加固方法的综合利用,通过调整结构内力,尽量地减轻原梁的负担,将加固补强工作量压缩到最少。国内外常用的桥梁加固方法有如下几种:

(1)增大截面加固法

增大截面法,也称为外包混凝土加固法,是通过增大混凝土结构物的截面面积和配筋以提高其承载力和刚度的方法,适用于钢筋混凝土及预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受压构件的加固。这种加固方法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重,能够提供更高的承载力。

(2)体外预应力加固法

体外预应力加固法是通过增设体外预应力索对既有混凝土梁体主动施加外力,以改善原结构的受力状况的加固方法。其体系是由体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向装置等部件组成。适用于大跨度的桥梁。

(3)外部粘贴钢板加固法

外部粘贴钢板加固法是一种采用化学粘结剂将钢板直接粘贴在混凝土构件表面,使之与构件形成受力整体,以提高承载力,增大延性、刚度和满足正常使用要求的加固方法。该加固方法具有施工简便,粘钢所占空间小,不减少桥梁净空,加固施工周期短,消耗材料少,粘钢加固部位、范围与强度可视设计构造需要灵活设置,并可在不影响或少影响交通的情况下施工。

(4)粘贴碳纤维材料加固法

粘贴碳纤维加固法是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料,用专门配置的粘贴树脂或浸渍树脂粘贴在桥梁混凝土构件表面,使之与原构件形成整体共同受力的加固方法。碳纤维是一种新型材料,因其质轻、耐腐蚀、片材很薄、抗拉强度高而被广泛应用。碳纤维布(片)加固法亦被视为梁式桥加固补强、提高承载能力。

(5)改变结构体系加固法

改变结构体系加固法是采用一定技术措施改变原结构受力体系,降低控制截面内力,提高桥梁结构整体承载能力的一种加固方法。改变结构的受力体系能大幅度减小计算弯矩,提高结构构件的承载力,达到加强原结构的目的。

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四、桥梁加固改造的一般程序

(1)调查并确定技术改造的目的、要求及技术标准。

(2)检查桥梁现状及损坏情况。

(3)调查桥梁的历史技术资料及现有交通状况。

(4)拟定维修加固或改建方案并进行分析比较。

(5)方案确定并付诸实施。

(6)加固完成后竣工验收。

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