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橋梁加固

                                                                                                                       橋梁加固

       橋梁加固,就是通過一定的措施使構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到提高,以滿足新的要求。也就是要針對橋梁所發生的不能滿足繼續使用的狀況進行處理。加固的原因有橋梁耐久性差和年久老化、設計失當或施工質量差等。通過橋梁加固后,可以延長橋梁的使用壽命,用少量的資金投入,使橋梁能滿足交通量的需求,還可以緩和橋梁投資的集中性,預防和避免橋梁坍塌造成的人員和財產的損失。加固的方法主要分為上部結構加固、下部結構加固。


加固原因


1、隨著經濟的發展,交通量增大,載重等級發生變化。

2、早年設計的指導思想注重于材料的節省,安全度低,一般來說造成斷面單薄、安全儲備低,其中最典型的是雙拱橋。

3、橋梁耐久性差和年久老化,如磚拱橋。

4、修建的橋梁,因設計失當或施工質量差,也存在加固的問題。





施工難度大

1、已通車的橋梁,有現實的交通需要,因為要在不中斷交通的情況下加固,所以加固時有交通干擾。

2、結構形式的限制,加固的原則一般必須利用原有結構進行,所以受到局限。

3、新老結構的結合是個難題,包含新老結構體系的變化和過渡,還包括新老橋體的接合面。

4、風險大,凡是要加固的橋梁,多半是危橋,結構已處在不利狀態,對舊橋有的缺乏原有的設計資料和施工記錄,結構內部情況不詳,現有受力情況不一樣,很難確定其受力極限,給舊橋加固帶來了風險。




現狀

據統計,截至2006年年底,我國公路總里程達345.7萬公里,有公路橋53.36萬座,203.99萬延米。


近20年來大量修建的預應力混凝土連續剛構橋,普遍出現在收縮徐變完成后,跨中仍然持續下撓,腹板底板開裂;近10多年發展起來的鋼管混凝土拱橋,以其優異的施工性、經濟性、造型美風靡全國,但實踐的真實反映這一組合結構的計算方法并不成熟,管節點焊縫疲勞沒能很好解決,吊桿壽命難于估計;近30年大量修建的鋼筋混凝土箱型拱橋,橋道系病害多;誕生于20世紀60年代初的雙曲拱橋,以其耗鋼材少、造價低、施工方便的優點而風靡全國。到1979年全國建成雙曲拱橋4085座、總長達到35萬延米,占全國當時大中型公路橋梁25.7%,雙曲拱橋施工中突出優點是化整為零,施工完成后聚零為整,這又是它的突出缺點,因為大量的接縫形成了結構中的薄弱環節,加上當時人們認識局限,鋼材投資又嚴重不足,過分強調淺基薄面,建成的雙曲拱橋,經短期通車,少數垮塌,部分棄而不用,部分已經加固,部分正在或等待加固,正常使用的甚少。


我國橋梁設計載重標準經歷了從汽- 10、汽- 13、汽-15、汽-20、汽-超20的發展過程,其中載重標準在汽-20以下的橋梁占多數;驗算荷載也由拖- 30、拖-60、拖- 80發展到掛- 100和掛- 120;規范規定的車輛荷載安全系數為1.40,低于美國的1.75和英國的1.73;按交通部以往的橋涵設計規范,室外受雨淋(干濕交替環境)的混凝土構件,鋼筋保護層最小設計厚度尚不到國際通用規范規定的一半;如此等等。原先設計規范標準過低,加上日益增加的交通量和車輛超限超載現象泛濫,,相應的公路橋涵負荷日趨加重,一大批橋梁出現不同程度的病害,結構老化、破損、變形較大、開裂現象嚴重,橋梁的持荷能力明顯下降,有相當一部分成為危橋我國的橋梁安全狀況不容樂觀。橋梁加固已成為繼橋梁建設后的又一大難題!

 


首先根據橋梁的現有技術狀況、存在病害、車輛通行的需要以及將來交通發展的趨勢,對加固的必要性和可行性作出分析判斷,然后對各種加固方案的技術經濟效果進行比較,選擇合理的加固方案。一般應符合下列要求:

 

1、比重建新橋節約60-70%以上的費用才是可行的,有意義的。包括因加固橋梁中斷交通造成的經濟損失。

2、橋梁經加固后,其結構性能、承載力和耐久性方面都能達到使用上的要求,

3、橋梁下部結構具有足夠的潛力,能滿足加固后的橋梁對基礎的要求。

4、對加固技術的先進性、經濟性及耐久性等進行全面綜合評價,力爭采用各種指標較好的加固方案。

 


加固的方法

從橋梁加固的部位來分,橋梁可分為上部結構加固、下部結構加固。橋梁上部結構加固有常用方法有:加大截面法、粘貼加固法、體外預應力加固法、增加輔助構件法和體系轉換法等。橋梁下部結構加固常用方法有:擴大基礎加固法、高壓旋噴注漿加固法、鋼筋混凝土套箍及外包鋼板等。需要說明的是,這些加固方法的應用有的并不是單一的,必須根據實際情況來選擇加固的方法或者相互結合使用,并且在這些方法的使用之前,必須先將橋梁的裂縫、麻面等病害處理完之后方才進行加固。


中華人民共和國行業標準《雙曲拱橋加固改造技術規程》。



案例


混凝土方法

粘貼纖維織物(布)復合材加固法即用改性環氧樹脂粘貼各種符合國標GB50367-2006規定的纖維單向碳纖維織物布復合材,S玻璃布,E玻璃纖維單向織物布及國標GB/T221491-2008規定的單向芳綸布,芳玻韌布復合材


該方法具有粘貼鋼板加固相似的優點外,還具有耐腐濁、耐潮濕、幾乎不增加結構自重、耐用、維護費用較低等優點,但需要專門的防火處理,適用于各種受力性質的混凝土結構構件和一般構筑物。



材料要求


1碳纖維應選用不大于12k(1k=1000)的小絲束聚丙烯腈基(PAN基纖維),不得使用大絲束纖維。

2玻璃纖維,應選用S型玻璃纖維或E型玻璃纖維,不得使用A型玻璃纖維或C型玻璃纖維。

3碳纖維與玻璃纖維符合材料的主要力學性能,應符合規定:

纖維類別抗拉強度標準值彈性模量伸長率彎曲強度纖維復合材料與混凝土正黏結

碳纖維布材一級≥3400≥240000≥1.7≥700≥2.5≥45

二級≥3000≥210000≥1.5≥600≥2.5≥35

板材一級≥2400≥160000≥1.7 --≥2.5≥50

二級≥2000≥140000≥1.5 --≥2.5≥40

玻璃纖維S型(高強)≥2200≥100000≥2.5≥600≥40

E型(無堿)≥1500≥72000≥2.0≥500≥35


注:纖維復合材料的抗拉強度標準值應根據置信水平C=0.99、保證率為95%的要求確定。

4芳綸纖維復合材料的力學指標參照《橋梁結構用芳綸纖維復合材料》(JT/T531-2004)執行。



4.5纖維復合材料

4.5.1纖維復合材料用的纖維應為連續纖維,通唱采用碳纖維、玻璃纖維及芳綸纖維,其品種和性能應

4.5.2加固用纖維復合材料與膠黏劑應進行以下適配性檢驗,且檢驗結果必須符合上表規定:

1抗拉強度標準值;

2纖維復合材料與混凝土正拉黏結強度;

3層間剪切強度。

4.5.3在材料性能檢驗和橋梁加固設計中,纖維復合材料截面面積的計算應符合以下規定:

1對纖維布材,應按纖維的凈截面面積計算,即取纖維布材的計算厚度乘以寬度,纖維布材的計算厚度應按其單位面積質量除以纖維密度確定。

2對單向纖維板材,應按不扣除樹脂體積的板截面面積計算,即應按實測的板厚乘以寬度計算。

4.5.4纖維復合材料的單位面積纖維質量和纖維體積應符合下列規定:

1單層碳纖維布材的單位面積纖維質量,不應低于200g/m2,不宜高于300g/m2。單向碳纖維板材的厚度不應小于1.0mm,不宜大于2.0mm;板的寬度不宜大于150mm;碳纖維體積含量不應低于60%。

2單層芳綸纖維布材的單位面積纖維質量,不應低于280g/m2,不宜高于830g/m2。

3玻璃纖維布材的單位纖維質量,不應低于300g/m2,不宜高于600g/m2。



4.6膠黏劑

4.6.1橋梁加固用膠黏劑,根據所加固結構的重要程度分為A級膠與B級膠;其中A級膠用于重要結構或構件的加固,B級膠用于一般結構或構件的加固。

4.6.2橋梁承重結構(構件)加固用浸漬、粘貼纖維復合材料的膠黏劑的安全性能指標必須符合表4.6.2的規定,不得使用不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂等作為浸漬、粘貼膠黏劑。


4.6.3浸漬、粘貼芳綸纖維符合材料用的膠黏劑,其安全性能指標不應低于A級膠的要求,采用的遞交與修補也應與之相匹配。


相關規范

GB 50367-2006混凝土結構加固設計規范

JTG/T J22-2008公路橋梁加固設計規范

GB 50550-2010建筑結構加固工程施工質量驗收規范

GB 50728-2011工程結構加固材料安全性鑒定技術規