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用事實說話!橋梁加固的重要意義

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用事實說話!橋梁加固的重要意義

發布日期:2018-09-03 來源: 點擊:94

內容摘要:真實案例:2018年7月27日晚四川岷江發生大橋垮塌事件,並未造成人員傷亡。岷江大橋發生垮塌前,當地監測人員發現大橋出現了位移。

真實案例:2018年7月27日晚四川岷江發生大橋垮塌事件,並未造成人員傷亡。岷江大橋發生垮塌前,當地監測人員發現大橋出現了位移。

用事實說話!橋梁加固的重要意義
據監測人員分析岷江大橋垮塌原因在於建造時間過久,建造時間為1994年,已通車24年。此橋梁曾與2018年3月進行了加固,但由於汛期提早來臨,上遊降雨過大,無法在江中心打圍、築壩,施工條件、施工安全均難以保障。此橋曾被確認為四類危橋,那麽如何延長橋梁的使用壽命尤為關鍵,橋梁工程人也一直在研究橋梁加固技術,接下來就隨建築市場與交易網來看一下這類梁橋的病害以及可實施的加固技術。

鋼筋混凝土及預應力混凝土簡支梁橋

鋼筋混凝土及預應力混凝土簡支梁是所有運營中橋梁數量最多的梁橋,其斷麵形式常有T形、Ⅰ字形、箱形和各種形式的組合。鋼筋混凝土簡支梁的跨徑一般在10~20米,預應力混凝土簡支梁跨徑一般在16~50米,少量有更大的。施工方式大多采用預製裝配,少量采用現澆施工。由於呈肋板形截麵,自重輕抗彎能力及跨徑比板橋大,病害種類也要多些。

1、鋼筋混凝土簡支梁橋

常見病害有:

(1)跨中附近梁底由下而上的豎向彎曲裂縫,數量隨跨徑增大而增多,恒載裂縫寬度有可能超過規範限製值,有的還伴有跨中下撓過大;

(2)兩支承端附近腹板上的斜向裂縫係主拉應力過大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害,如圖:

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(3)梁腹板上的豎向裂縫,多位於薄腹板的中部,中間寬兩頭細,未向上、向下延伸,多係混凝土養護差、或溫度、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收縮裂縫,主要影響結構的耐久性;

(4)橋麵上沿翼緣板接縫處的縱向裂縫,較多發生在預製裝配T梁橋翼緣采用鉸接或橫向聯係受損較大的裝配式簡支梁橋。此種病害會造成惡性循環,加重單片梁的其他病害程度;

(5)其他施工原因產生的裂縫,這些裂縫在工程竣工前就能發現。

2、預應力混凝土簡支梁橋

如果是按部分預應力混凝土B類構件設計的簡支梁,鋼筋混凝土簡支梁有的病害它都可能有,隻是程度不同而已,不再複述。但也與全預應力混凝土簡支梁有一些共同的病害。對於全預應力及部分預應力混凝土A類構件正常使用條件下不允許出現裂縫,如果出現,不論縫寬大小都應找出原因進行處理或加固。

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預應力混凝土簡支梁不同於鋼筋混凝土簡支梁的其他常見病害:

(1)張拉錨具的錨下縱向裂縫,長度一般不超過梁高,主要為錨下局部應力集中產生的劈裂拉力所致;

(2)沿預應力鋼束的縱向裂縫,主要為預應力鋼束保護層過薄,鋼束處局部應力過大產生劈裂或是混凝土保護層碳化後預應力筋生鏽所致;

(3)跨中下撓過大超過規範容許值,跨中截麵不一定開裂。主要為施加預應力不足或預應力損失過大所致。

3、上述各種病害可選的加固方法有:

(1)對梁底彎曲裂縫和沿預應力筋的縱向裂縫可采用粘貼鋼板、粘貼纖維複合材料的方法加固,也可采用增大截麵法加固,增加鋪裝層厚度,加大截麵受壓區麵積對提高抗彎強度和剛度有利,但增加高度有限,同時也增加自重,如果增加梁底截麵高度,實際上是增加配筋;

(2)對於腹板上的斜裂縫,可在與裂縫反向並近似與水平線成45°,即大致正交於斜裂縫的方向粘貼鋼板或纖維複合材料,對梁高度矮,鋼板或纖維錨固長度不足時,可粘貼成U形箍和加壓條的形式,如圖:

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(3)對於腹板上的收縮裂縫和錨固區的裂縫,視縫寬大小采用環氧膠封閉或灌縫處理;

(4)對橋麵縱向裂縫,可結合鋪裝層改造增加厚度和橫向配筋,或者增加或者加大橫隔板;

(5)上述各種因受力引起的病害,均可采用體外預應力加固法,具體的做法有多種,如下圖示意,此法的設計、施工複雜,但效果較好。

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(6)對病害較多,較重的某一單片梁,條件許可時,可割開橫向聯係更換增大剛度後的新梁,同時減少其它梁的荷載分布。多數情況下邊梁病害較重,如圖:
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二、鋼筋混凝土及預應力混凝土連續梁及懸臂梁橋連續梁橋及懸臂梁橋的截麵形式常有T形、I形和箱形,跨徑30米以上的大多采用箱形,並采用變高度的不等跨梁,等高度的鋼筋混凝土連續梁一般跨徑在30米以下,變高度的鋼筋混凝土連續梁或懸臂梁一般跨徑在50米以下,跨經偏大仍采用鋼筋混凝土材料的此類橋梁比較費材料,而且橋麵負彎矩區易出現橫向裂縫。等高度的預應力混凝土連續梁一般跨徑在60米以下,而變高度的預應力混凝土懸臂梁跨徑大多100米以下,但100米以上也是常有的,連續梁跨徑大多在200米以下,但200米以上也是常有的。這類橋梁在跨越障礙物或城市立交橋中較多采用,不論跨徑大小均容易出現各種病害。

常見病害有:

1、鋼筋混凝土及預應力混凝土懸臂梁

(1)懸臂梁牛腿端下撓過大,常有墩頂橋麵開裂。主要是懸臂部分剛度不夠,尺寸偏小,超重車影響,或者是縱向預應力損失較大,施工質量差等造成;

(2)懸臂梁牛腿處局部裂縫,如下圖,原因主要是配筋不足,高度偏小,溫度影響或者是掛梁與牛腿連接不順,形成跳車,局部衝擊過大等所致;

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(3)如果懸臂梁的錨固孔跨徑過大,在尺寸偏小或配筋不足時,很有可能出現跨中下撓或跨中梁底豎向裂縫;

(4)預應力筋錨固齒板後的斜向裂縫,這是所有預應力箱梁可能出現的病害,如下圖,主要是齒板附近應力集中過大,普通鋼筋配置偏少、預應力束錨固過於集中等引起。

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(5)箱梁頂、底板縱向裂縫,如下圖,主要是頂、底板橫向彎矩過大,無橫向預應力、箱梁橫向彎曲空間效應、板厚偏小,橫向配筋不足,箱梁內外溫差過大產生溫度應力等原因所致;

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(6)箱梁頂、底板梗腋處的縱向裂縫,頂板梗腋處主要是該處有大量預應力縱向鋼束通過,局部應力過大,或者是箱梁的正剪力滯效應考慮不足,或者是偏心荷載下箱梁畸變扭轉引起腹板上下端局部應力過大等所致;

(7)箱梁腹板中部的豎向裂縫,常發生在脫模2~3天內,上下沒有延伸,施加預應力後大多會閉合,這主要與混凝土收縮或箱梁內外溫差或腹板水平筋不足,或混凝土混合料質量有關;

(8)箱梁腹板上的斜裂縫,如下圖,一般發生在墩台支承點至反彎點間的梁段上,屬剪切裂縫,產生原因比較複雜,主要有縱向或豎向預應力不足,或損失過大,箱梁內外溫差過大,箱梁的抗彎或抗扭剛度不足,偏心荷載下箱梁畸變應力過大,腹板厚度偏小,剪力滯效應影響,非預應力鋼筋配置不足,混凝土混合料及添加劑影響,施工不當,縱向預應力束直線形布置,跨徑布置不合理等原因引起。

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(9)箱梁腹板上的水平裂縫,如下圖,主要由箱梁橫向彎曲空間效應與內外溫差應力使腹板內側或外側產生較大的豎向應力、箱梁橫向剛度不足,畸變應力影響,豎向預應力不足等原因引起。

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(10)懸臂施工時各分段接縫或合攏段接縫出現裂縫,多由於施工接頭處理不好,成為薄弱截麵,在縱向彎矩、混凝土收縮或較大溫差應力等作用下開裂,或者由於預製拚裝接縫不密實,橋麵開裂後,接縫滲水、鋼筋鏽蝕等。

(11)在箱梁較寬時,也容易出現橫隔板或橫梁跨中產生豎向裂縫,如下圖,這主要是橫隔板或橫梁中施加的橫向預應力不足或損失過大,或箱梁抗扭能力差等引起。
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2、鋼筋混凝土及預應力混凝土連續梁

跨中下撓過大,往往伴隨著跨中梁底橫向開裂,墩頂處橋麵開裂或腹板斜裂縫,主要原因是抗彎剛度不夠,如梁高偏矮,腹板偏薄,縱向預應力不足或損失過大等原因造成。

其他病害與鋼筋混凝土及預應力混凝土懸臂梁的相同。上述各種病害可選的加固方法有:

(1)對於懸臂梁牛腿端下撓過大,最有效的方法是補加預應力,利用變高度梁的特點,在鋪裝層中布置通長無粘結預應力索,錨固在牛腿上,鋪裝層與箱梁頂板間應通過植入大量錨筋傳遞橋麵預應力,如下圖1,單箱多室截麵並有足夠箱高時,可在中腹板頂部兩側布置通長體外束,錨固在腹板上,如下圖2,但均要注意對錨固孔的影響。

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(2)對於牛腿處裂縫,常在兩側粘貼塊形鋼板或鋼板條,如圖3。如果箱內牛腿處能進人操作,可考慮從外麵鑽斜孔後穿預應力筋張拉錨固,如圖4;

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(3)對連續梁跨中和懸臂梁錨固孔跨中下撓過大,最有效的方法是體外預應力加固,利用變高度梁的特點,在箱內腹板兩側布置直線形或折線形體外預應力束加固,如圖1和圖2,對等高度連續梁宜采用折線形布束加固,如圖3。

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(4)對預應力錨固齒板附近的裂縫一般采用灌縫後粘貼薄鋼板或碳纖維等複合材料加固;

(5)墩頂處橋麵橫向裂縫,可采用鑿除鋪裝層混凝土,在頂板麵增設縱向普通受拉鋼筋或無粘結預應力筋,預應力鋼束錨固在現澆層中,類似於圖1。或在箱內腹板兩側的截麵重心軸以上設體外預應力索加固,類似於圖2。

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(6)對連續梁跨中梁底橫向裂縫,或分段接頭橫向裂縫,常采用縱向粘貼鋼板或碳纖維等複合材料加固;或采用體外預應力索加固。對於分段拚裝接頭裂縫,若屬於非受力引起,隻需灌膠封閉即可;

(7)對箱梁頂、底板縱向裂縫,常采用橫向粘貼鋼板或其它纖維複合材料或增設橫向聯係等方法加固。如果頂板底麵縱向開裂,主要是因頂板橫向跨度過大,又未設橫向預應力所致,可考慮在頂板上麵的鋪裝層中增設橫向預應力筋,如下圖,並在鋪裝層與頂板間植入大量錨筋來傳遞橋麵預應力;

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(8)對箱梁頂、底板梗腋處的縱向裂縫及腹板豎向裂縫,可采用封閉、灌縫或粘貼纖維複合材料加固;

(9)對腹板上的斜裂縫,可采用在腹板上粘貼鋼板或纖維複合材料,類似於如下圖所示。或適當增加腹板厚度,或在縱向或豎向施加預應力等方法加固;

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(10)對腹板上的水平裂縫,可采用在腹板上粘貼豎向鋼板或纖維複合材料,或增加橫向聯係,如增設橫隔板等,或施加豎向預應力加固;

(11)對箱梁內的橫隔板或橫梁跨中豎向開裂,可在橫隔板兩側補加橫向體外預應力,並穿出箱壁錨固,如下圖。或增設橫隔板,增強抗橫向彎曲及扭轉的能力。

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