建筑桥梁加固的原则方法及案例分析

    • 2018-07-20
    • 作者:加固博士
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    核心提示:道路桥梁的建造中国是全球第一,但现在的生态环境还是在影响着这些建筑,尤其是现在这个季节,雨水多从而影响有些地区泥石流洪水不断,近年来桥梁事故频发,桥梁维修加固,逐渐成为热点话题

        简介:道路桥梁的建造中国是全球第一,但现在的生态环境还是在影响着这些建筑,尤其是现在这个季节,雨水多从而影响有些地区泥石流洪水不断,近年来桥梁事故频发,桥梁维修加固,逐渐成为热点话题。桥梁在使用过程中,由于受到外力影响,自身结构和材料性能都可能发生变化。那么对使用年久的桥梁应该如何加固?采用什么加固方法?

        概念知识:

        桥梁加固:对原有桥梁受力结构及其相关部分采取补强、修复、调整内力等措施来恢复或提高现有桥梁的承载能力,以延长其使用年限,从而满足安全性、适用性和耐久性要求,适应现代交通运输的要求。

    桥梁加固


        常见问答:

        1、桥梁加固的六个原则从实际出发原则

        桥梁加固改造之前,必须对原结构系统全面地进行承载力、使用性能德鉴定,对桥梁结构的各种病害、缺陷等实际状态进行客观准确地把握和评价,对病害成因进行科学全面的分析与诊断。加固设计时的分析计算模式,材料性能指标要尽可能地分析与诊断。加固设计时的分析计算模式、材料性能指标要尽可能地与世界情况符合,加固方案应充分考虑既有交通的干扰与影响,具备较强的可操作性,加固改造所选用的施工工艺、设备机具应与施工现场实际条件紧密结合,具有较好的可靠性。

        消除隐患原则

        桥梁加固方案设计时,应充分考虑各种长期因素(如温度变化、地基不均匀沉降、腐蚀、振动等环境原因)对桥梁结构耐久性能胡使用性能德不利影响,适度考虑交通流量增大、超重超载车辆、施工荷载等因素对结构受力行为的影响,对其可能造成的损坏或不利影响预先提出对策,避免这些不利硬度再次影响加固改造效果,彻底消除这种隐患。

        全面比较原则

        桥梁加固方案的确定,是在全面综合地考虑旧桥结构的病害状况、使用历史、荷载变异、功能要求、加固效果、既有交通状况、桥梁加固施工技术条件(施工技术工艺、设备机具、熟练技工等)、一些非技术因素(经济指标、工作成端等)等多方面的因素后,经过多个桥梁加固方案的全面比较、反复论证后、优中选优。

        预防损坏原则

        在桥梁加固施工过程中,若发现旧桥结构或构件存在其他新结构或构件存在其他新的缺陷或病害是,应立即停止施工,并会同设计单位、监测单位采取有效措施处理后方可继续施工,防止桥梁加固施工对原有的结构造成新的损害。对于存在倾覆、滑移倒塌的可能的结构,在桥梁加固施工前应采取切实有效的临时加固措施,防止在桥梁加固期间产生新的病害或损伤。此外,应尽量不损坏既有结构,保留其具有利用价值的部分,避免不必要的损坏、拆除或更换。

        协同受力原则

        桥梁加固方案的确定,还应采取有效措施或主动加固对策,充分考虑新旧结构强度、刚度与使用寿命的均衡与匹配,尽可能地保证新增加的界面和构件与原有结构能够可靠地协同工作、整体受力,共同承担外荷载,使加固后的桥梁结构达到安全、可开、耐久的目标。一般来说,由于桥梁恒载所占比例较大,桥梁加固同时往往难以采取全面封闭交通或采取其他卸载措施,因此,桥梁加所增加的构件或截面常常只能承受活荷载,因此要想法设法地在构件上、工序上、工艺上采取措施,尽可能采用主动桥梁加固对策,使新增构件或截面承担更多的荷载,适当减轻原有结构或构件荷载。

        有序实施原则

        一般来说,桥梁加固施工过程中可能包含卸载、加载、协同受力等过程,在这个过程中,结构受力图式,荷载大小及作用位置等都在不断的变化中,因此,应当严格按照设计确定的施工工序实施,严格控制施工临时荷载,尽量减少作用在原有结构上的施工荷载,避免在某个阶段产生过载现象,导致对原有结构造成新的损害。

        2、桥梁加固的主要施工方法

        1、加大截面加固法

        加大截面法,人们又把其称为外包混凝土加固法。

        其定义是指采取增大混凝土结构或构筑物的截面面积,目的是用来提高其承重力和满足正常使用一种有效的加固方法。

        当钢筋混凝土受到弯构件受压区加混凝土现浇层时,可以增加截面有效高度,扩大截面面积,最终实现提高构件的正截面抗弯,并且其斜截面也抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。

        这种加固的方法可以广泛用于混凝土结构的梁、板、柱等构件,以及一般的构筑物加固。

        一般条件下,主要是采取加厚桥面板或加大主梁的梁肋宽度为主要方式方法。

        2、体外预应力加固法

        体外预应力加固法适用于高应力状态下的结构,尤其更加适用于大型结构的加固等。

        并且能够提高承载力、刚度和抗裂性,而且在加固后所占桥梁的空间小。

        体外预应力法的加固原理是施工方在梁的下缘初的受拉区地点设置预应力材料,并且通过张拉的方式对梁体产生偏心预应力,使梁体发生上拱,抵消部分自重应力,从而减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力,提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁。

        但是这种方法的缺点是局部布索效果明显,锚头增多,节点构造复杂,施工作业面要求高等原因使加固钢桁架整体经济效益不高。

        该方法主要适用情况是高应力状态下的结构,或者是大型结构的加固等情况,也或者是用于控制梁体裂缝及钢筋疲劳应力幅等情况。

        3、体系转换加固法

        体系转换法是改变桥梁结构体系达到减少梁内应力,并且能够提高承载能力的一种加固方法,这是一种平时所说的把被动加固为主动加固的一种有效方法。

        改变结构体系加固法是指能够增设附加构件或能够进行技术改造,达到使桥梁的受力体系和受力状况发生根本性的改变,并能够起到减小其承重构件的应力作用,最终达到提高承载能力的目的效果。

        目前最常用的体系转换方式有:梁桥转换为梁拱组合体系法,增加辅助墩法,多跨简支梁转为先简支后桥面连续体系法等。

        4、粘贴钢板加固法

        粘贴钢板加固法是以粘贴钢板加固应用。

        采用粘结剂和锚栓并且把钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其它的薄弱部位,达到使钢板与加固混凝土结构形成整体,最终实现提高结构承载能力的目的。

        但是该粘贴钢板加固法有自身的一些缺点,如在粘贴钢板加固后还需进行必要的表面防护工作,如环氧砂浆或水泥砂浆保护层,钢板的锈蚀程度较难估计,降低了加固构件的可靠性,增加了加固桥梁的后期养护费用。

        但是该方法也经常使用在桥梁的加固中,而这样的方法还是表现出一些不错的优点。

        如施工简单、技术可靠、短期加固效果较好且工艺成熟并且基本不改变原结构的尺寸。

        5、复合材料加固技术(FRP)

        由纤维及网型树脂两部分构成。目前常用的复合材料有E一玻璃纤维、碳纤维、芳伦纤三种,其中又以碳纤维(CFRP)材料应用的最为广泛。

        采用碳纤维布加固修补桥梁和建筑结构技术是一种新型的结构加固技术,它是以树脂类胶结材料为基体,将碳纤维布粘贴固化于混凝土结构表面,利用碳纤维的高强度高弹性模量来达到对混凝土结构物进行补强和加固,并改善结构受力状况的目的。

        6、绕丝加固法

        绕丝加固法是在被加固构件表面缠绕退火钢丝使被加固的受压构件混凝土受到约束作用,从而提高其承载能力和延性的一种直接加固方法。

        该种绕丝加固法具有如下优点:一是提高钢筋混凝土构件的斜截面承载力;二是提高轴心受压构件的正截面承载力。

        7、SRAP加固方法

        SRAP加固方法是一种新的导入预应力概念的桥梁加固方法。

        其利用SR增强材料的高强特性和AP树脂砂浆防腐防水,粘合力强的特点,通过特殊的方法施加对SR高强材料施加预应力,从而达到对桥梁的加固。

        预应力的施加,把膨胀螺栓锚固于梁底两端,软钢丝的两端用螺旋扣环固定于膨胀螺栓上,通过把丝扣反向的螺旋扣环旋紧施加预应力。

        8、桥面补强层加固法

        将原桥面铺装全都凿除或凿毛,然后加铺一定厚度的补强层,以增大主梁有效高度及改善桥梁荷载横向分布能力,从而提高单梁承载能力或桥梁结构整体承载能力。

        9、锚喷混凝土加固法

        从隧道施工中转化而来的加固方法,主要用于因支点截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足的混凝土梁的加固维修。

        10、增加横向联系加固法

        增加横向联系,也是近几年采用较多的加固方法。该方法是通过增设桥梁横向联系,以改善上部结构的荷载横向分布规律,从而达到提高结构整体承载能力的加固方法。

        3、旧桥梁加固维修的几个特点你知道吗

        1.首先我们要知道,旧桥加固维修的标准与建新桥梁的标准一般是不同的,这个我们要区分开来。

        2.桥梁加固要遵循用少量的资金投入使桥梁能满足交通量的需求的原则,所以,加固费用一般控制在新建桥梁的50%左右,同时,桥梁的质量也要保持,不能偷工减料,否则,这一维修加固方案就是可以说是不成功的,不科学的。

        3.众所周知,旧桥梁加固维修的工作难度要比新建一座桥梁大得多,所以我们在加固维修旧桥之前做好充分的检测鉴定工作,避免在进行维修加固的时候出现不必要的状况,同时,我们必须在不妨碍正常交通的情况下来进行此项加固维修工作,避免出现大幅度交通阻塞的情况。

        4.桥梁加固的过程中,我们要对原桥梁的固有结构进行充分检测,合理的使用原有桥梁的结构物质。

        5.如果原桥梁的损坏不是特别严重,那么我们进行加固后,要对旧桥梁结构强度和刚度有一定的要求,不能出现豆腐渣工程,使其再次返工,再次影响交通安全。

        6.桥梁在加固维修的过程中一定得注意安全,因为桥梁驾于交通枢纽上,来往的车辆多,施工安全隐患多,必须做好安全措施的日常维护工作,设专门的部门管理这一部分工作实际案例:

        1、兰州至西宁铁路增建第二线工程,起止里程:K60+000~K170+000,全长1 10 km。设计有多处改建既有涵洞又有既有桥梁加固,其中K169+140为2孔19m钢筋混凝土框架桥,上跨兰州至西宁高速公路,交角56。,与既有单线铁路斜交28。。初步设计在该桥右侧重修建一座大桥跨越高速公路,由于工期及成本方面的原因,经检算加固该框架桥能满足双线通过的要求。

        2、兰口大桥位于广东东源县境内,跨越东江上游,全长193.96m,宽13.0m,设计桥孔布置为:2×50m (刚架拱)+5×16m(简支梁);施工后实际布孔为:47.3+45.35+5×16+2×10.62m。技术标准为:汽-20,挂-100,人群3.5kN/m2,路线等级为山岭二级,通航等级为Ⅵ级航道。 大桥于1996年底建成通车,1997年经过洪水冲刷后,从6月至8月发现第二跨刚架拱严重下挠并开裂,因而采取了紧急措施,封闭桥上交通,重新恢复使用渡口,这样通车不到一年的新桥便成了要加固的危桥。对桥梁病害的检测和评估事发后,广东省交通厅工程质量监督站对大桥进行了全面检测。加固施工前,进行了大桥变形下挠的监控。检测的主要内容包括:刚架拱的挠度、开裂和变形、拱轴线的变形以及混凝土强度等。

        3、武汉长江二桥位于武汉长江大桥下游约5公里处,是武汉市跨越 长江连接汉口与武昌的一座特大型城市桥梁,于1995年竣工通车。十年来,由于车辆严重超负荷运行(原长江二桥设计最大交通量为6万量/日,但建成不久就超饱和运营,目前日平均约15万量,其中高峰达到19万量。),在2000年~2005年,桥梁管理部门对武汉长江二桥正引桥箱梁进行了线型监测和全面检测试验。经过十年的超负荷运营使用,本桥累积损伤使得桥梁的刚度已经有了一定程度的下降, 部分区段梁体因截面开裂发生应力重分布,部分区段梁体可能进入塑性工作状态,不满足结构平截面弹性体设计假定,并且部分已有裂缝尚在继续扩展。因此必须进行根本意义上的加固维护。


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