论文部分内容阅读
摘要:随着公路通行量日益加大以及公路桥梁使用寿命过长,公路桥梁必须进行加固以确保交通安全。本文对梁桥和拱桥这两种公路桥梁基本桥型的适用加固方法,按先上部结构后下部结构的顺序进行了总结和阐述,供同行借鉴参考。
关键词:公路桥梁;加固;梁桥;拱桥
公路桥梁的加固方法,与养护维修方法一样,是公路桥梁养护技术体系的基础部分,是检查、评定等工作在实际工作中的最终服务对象。对于公路桥梁的加固,根据情况的不同,采用的方法也多种多样,究竟在什么情況下才进行加固,加固时采用何种加固方法为好,这些都是桥梁加固时,必须考虑的原则问题。
1公路桥梁上部结构加固方法
1 1梁桥
梁桥上部结构加固的常用方法很多,就公路桥梁加固的方法而论,可细分为以下不同的具体方法。
(1)扩大或增加构件截面法,根据实际情况可分为:
①桥面补强层加固法。桥面板补强层加固法是在旧有混凝土或钢筋混凝土桥面板上,重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层进行加固的方法。实现方式有:钢筋网与混凝土、钢筋网与膨胀混凝土、钢纤维混凝土,采用最多的是钢筋混凝土补强层加固。
桥面补强层加固法既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板,又能加高原有梁板的有效高度,增加梁板的抗弯能力,改善铰结梁板的荷载横向分布,从而提高桥梁的荷载能力。
该方法的优点是施工比较方便,可与一般修筑桥面混凝土铺装层一样进行;对双车道或桥面拓宽的梁板桥,可以半幅通车半幅施工,对交通影响不大,还可结合道路路面维修养护工作一起进行。缺点是桥面补强后须经养护,要对交通进行限制。
②增加梁截面和配筋加固法。增大构件截面和增加配筋的加固方法通常用于当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时的情况。增大构件截面和配筋来提高主梁承载能力的加固法,一般多用于梁、板桥的加固,还可用于拱肋的加固。对于梁、板桥,主要是考虑增设板梁底面的加强主筋和截面。
对抗拉强度不足的简支梁桥进行补强施工时,可在梁底部(受拉区)或侧面增配补强主筋,或在腹板上增设补强钢筋,然后喷涂或浇筑混凝土,从而使梁的抗弯截面增大,以提高梁的承载能力。
该方法的优点是能在桥下施工,不影响交通,加固工作量不大,而且加固的效果也较为显著,是一种应用较多的方法。缺点是加固中需对旧梁进行凿毛工作,操作麻烦、工作量较大,常需搭设脚手架。
③粘贴钢板补强法。粘贴钢板补强法采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位,使之与结构物形成整体,用以代替需增设的补强钢筋,从而提高梁的承载能力,达到补强效果。适用于受弯、受剪、和受拉构件,相对湿度不大于70%,无化学腐蚀地区。
用粘贴钢板来加固桥梁,不需要破坏被加固的原有结构物,加固工程几乎不增大原结构尺寸,而且施工周期短,操作简便,易于控制工程质量。缺点是需对结合面进行处理,并钻埋螺栓孔,容易对原结构造成损害,钢板需做防腐处理,增加了日后的养护工作。
④粘贴碳纤维片加固法。碳纤维片材具有轻质高强、操作简便、易于粘贴、不锈蚀的特点,可用于抗弯、抗剪、抗震等多种形式的加固。
粘贴碳纤维片加固法适用于梁桥、板桥的抗弯和抗剪加固,以及混凝土墩柱的抗剪、抗压补强等。但需要指出的是,采用该方法加固桥梁时必须严格遵守材料的适用环境(如温度、湿度等);由于碳纤维片材延性较差,因此对于配筋率较高的梁、板的加固,仅采用粘贴碳纤维往往达不到预期的加固效果。
(2)改变结构体系法
改变结构体系法是通过改变桥梁结构体系,提高承载能力的一种加固方法。改变结构体系的方法很多,往往都要在桥下操作,或设置永久设施,影响桥下净空。因此,改变结构体系法一般在不影响通航及桥梁排洪能力的情况下使用。
该方法加固效果较好,特别是用于解决临时通行超重车辆的临时加固问题时,重车通过后,临时支墩可以随时拆除,故对通航、排洪影响不大。具体做法有:
①简支变连续法。在简支梁下增设临时支墩或把相邻的简支梁加以连接,改变原有结构物的受力体系,或将多跨简支梁的梁端连接起来,变为多跨连续梁,以改善结构的受力状况,提高桥梁的承载能力。具体做法有:加辅助墩法、简支梁变为连续梁加固法及八字支撑法等。
②改桥为涵加固法。对于跨径较小的桥梁,在不影响通航和排洪能力的情况下,可采用改桥为涵的方法进行加固。
(3)预应力加固法
预应力加固法是指运用预应力原理,在增设的构件或原有构件(如主梁梁体)中,施加一定预应力的一种加固方法。对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁、板,对受拉区施加预压力,可以抵消部分自重应力,起到卸载作用,从而能较大幅度地提高承载能力。
预应力加固法适用于正截面受弯承载力不足、正截面受拉区钢筋锈蚀,梁抗弯刚度不足导致的梁挠度超过规定或由于刚度太小导致梁的受拉区裂缝宽度超过规定,以及梁斜截面受剪强度不足的情况。
预应力加固法的优点是施工工艺简单、干扰交通少,所需设备简单、人力投入少、工期短、经济效益明显,能大幅度提高或恢复桥梁的承载能力,而且对原结构损伤小,可以做到不影响桥下净空。在加固方法选择过程中,易优先考虑。
(4)增设纵梁法
在墩台地基技术状况好,具有足够承载能力的情况下,可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁,这些新梁与旧梁相连接,共同受力。
该方法的原理是:加固后,荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,有梁中所受荷载得以减小,由此使加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高。设的纵梁位于主梁的一侧或两测时,还兼有加宽的作用。
旧桥主梁中间增设纵梁时,可拆除个别主梁或两相邻主梁之间的翼板,形成空位,然后再在空位上安装承载能力和刚度都比原有主梁大的新纵梁。横向联结的做法有企口铰结、键槽联结、焊接和钢板铰结等。
(5)换梁法
换梁法是指将旧梁部分或全部拆除,再部分或全部更换上荷载等级较高的新梁的加固方法。换梁法加固效果较明显,施工也较简便;缺点是要废除旧桥面,所以成本较高,影响交通的时间也较长。
1.2拱桥
由于拱桥的结构表现形式多种多样,不同结构的加固方法必然不同。以下给出公路拱桥加固的几种方法。
(1)圬工拱桥的加固
圬工拱桥的加固一般是通过拱圈的加固来实现的。拱圈可以用增加厚度和横向联系或设置补充结构的方法来加固,主要有原拱圈下增设拱圈加固法、原拱上增设钢筋混凝土拱圈加固法、降低拱脚水平推力,采取钢杆件拉结法和石拱桥拱圈加固的钢板箍与螺栓锚固法等。
(2)钢筋混凝土拱桥的加固
公路钢筋混凝土拱桥的加固,主要是指对拱肋的加强、拱横向系梁的加强以及上部结构填料的调整等,主要有以下几种方法:粘结钢板、钢筋加固法,拱肋截面扩大加固法,拱肋间横系梁加强法,调整拱上自重、改变结构体系加固法等方法。
2桥梁下部结构加固方法
公路桥梁墩台基础在使用过程中,由于过桥车辆荷载及自然作用的影响,会使基础产生沉陷、墩台出现倾斜和过大的裂缝。为此,应根据墩台基础不同的结构形式及损坏程度进行加固。
2.1梁桥
公路桥梁基础加固的方法有:扩大基础加固法、增补桩基法和人工地基加固法等。墩(台)的加固方法有:用钢筋混凝土套箍或护套加固贯通裂缝的方法;用支撑法或增建挡土墙法处理墩台滑移等。
2.2拱桥
拱桥构造与梁桥有所不同,其下部构造的加固除可参考梁桥下部结构加固方法外,还有其独特的加固方法。
拱桥基础的损坏往往是指产生较大的水平位移和沉降。常用于拱桥墩台基础的加固方法有:桥台增大基础加固法、桥台前加建新的扩大基础加固法和桥墩设置临时斜向支撑或加大面积加固法等。
结语
本文对梁桥和拱桥这两种公路桥梁基本桥型的适用加固方法,按先上部结构后下部结构的顺序进行了总结和阐述,具有一定的实用性。
关键词:公路桥梁;加固;梁桥;拱桥
公路桥梁的加固方法,与养护维修方法一样,是公路桥梁养护技术体系的基础部分,是检查、评定等工作在实际工作中的最终服务对象。对于公路桥梁的加固,根据情况的不同,采用的方法也多种多样,究竟在什么情況下才进行加固,加固时采用何种加固方法为好,这些都是桥梁加固时,必须考虑的原则问题。
1公路桥梁上部结构加固方法
1 1梁桥
梁桥上部结构加固的常用方法很多,就公路桥梁加固的方法而论,可细分为以下不同的具体方法。
(1)扩大或增加构件截面法,根据实际情况可分为:
①桥面补强层加固法。桥面板补强层加固法是在旧有混凝土或钢筋混凝土桥面板上,重新加铺一层混凝土或钢筋混凝土补强层进行加固的方法。实现方式有:钢筋网与混凝土、钢筋网与膨胀混凝土、钢纤维混凝土,采用最多的是钢筋混凝土补强层加固。
桥面补强层加固法既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板,又能加高原有梁板的有效高度,增加梁板的抗弯能力,改善铰结梁板的荷载横向分布,从而提高桥梁的荷载能力。
该方法的优点是施工比较方便,可与一般修筑桥面混凝土铺装层一样进行;对双车道或桥面拓宽的梁板桥,可以半幅通车半幅施工,对交通影响不大,还可结合道路路面维修养护工作一起进行。缺点是桥面补强后须经养护,要对交通进行限制。
②增加梁截面和配筋加固法。增大构件截面和增加配筋的加固方法通常用于当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时的情况。增大构件截面和配筋来提高主梁承载能力的加固法,一般多用于梁、板桥的加固,还可用于拱肋的加固。对于梁、板桥,主要是考虑增设板梁底面的加强主筋和截面。
对抗拉强度不足的简支梁桥进行补强施工时,可在梁底部(受拉区)或侧面增配补强主筋,或在腹板上增设补强钢筋,然后喷涂或浇筑混凝土,从而使梁的抗弯截面增大,以提高梁的承载能力。
该方法的优点是能在桥下施工,不影响交通,加固工作量不大,而且加固的效果也较为显著,是一种应用较多的方法。缺点是加固中需对旧梁进行凿毛工作,操作麻烦、工作量较大,常需搭设脚手架。
③粘贴钢板补强法。粘贴钢板补强法采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位,使之与结构物形成整体,用以代替需增设的补强钢筋,从而提高梁的承载能力,达到补强效果。适用于受弯、受剪、和受拉构件,相对湿度不大于70%,无化学腐蚀地区。
用粘贴钢板来加固桥梁,不需要破坏被加固的原有结构物,加固工程几乎不增大原结构尺寸,而且施工周期短,操作简便,易于控制工程质量。缺点是需对结合面进行处理,并钻埋螺栓孔,容易对原结构造成损害,钢板需做防腐处理,增加了日后的养护工作。
④粘贴碳纤维片加固法。碳纤维片材具有轻质高强、操作简便、易于粘贴、不锈蚀的特点,可用于抗弯、抗剪、抗震等多种形式的加固。
粘贴碳纤维片加固法适用于梁桥、板桥的抗弯和抗剪加固,以及混凝土墩柱的抗剪、抗压补强等。但需要指出的是,采用该方法加固桥梁时必须严格遵守材料的适用环境(如温度、湿度等);由于碳纤维片材延性较差,因此对于配筋率较高的梁、板的加固,仅采用粘贴碳纤维往往达不到预期的加固效果。
(2)改变结构体系法
改变结构体系法是通过改变桥梁结构体系,提高承载能力的一种加固方法。改变结构体系的方法很多,往往都要在桥下操作,或设置永久设施,影响桥下净空。因此,改变结构体系法一般在不影响通航及桥梁排洪能力的情况下使用。
该方法加固效果较好,特别是用于解决临时通行超重车辆的临时加固问题时,重车通过后,临时支墩可以随时拆除,故对通航、排洪影响不大。具体做法有:
①简支变连续法。在简支梁下增设临时支墩或把相邻的简支梁加以连接,改变原有结构物的受力体系,或将多跨简支梁的梁端连接起来,变为多跨连续梁,以改善结构的受力状况,提高桥梁的承载能力。具体做法有:加辅助墩法、简支梁变为连续梁加固法及八字支撑法等。
②改桥为涵加固法。对于跨径较小的桥梁,在不影响通航和排洪能力的情况下,可采用改桥为涵的方法进行加固。
(3)预应力加固法
预应力加固法是指运用预应力原理,在增设的构件或原有构件(如主梁梁体)中,施加一定预应力的一种加固方法。对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁、板,对受拉区施加预压力,可以抵消部分自重应力,起到卸载作用,从而能较大幅度地提高承载能力。
预应力加固法适用于正截面受弯承载力不足、正截面受拉区钢筋锈蚀,梁抗弯刚度不足导致的梁挠度超过规定或由于刚度太小导致梁的受拉区裂缝宽度超过规定,以及梁斜截面受剪强度不足的情况。
预应力加固法的优点是施工工艺简单、干扰交通少,所需设备简单、人力投入少、工期短、经济效益明显,能大幅度提高或恢复桥梁的承载能力,而且对原结构损伤小,可以做到不影响桥下净空。在加固方法选择过程中,易优先考虑。
(4)增设纵梁法
在墩台地基技术状况好,具有足够承载能力的情况下,可采用增设承载能力高和刚度大的新纵梁,这些新梁与旧梁相连接,共同受力。
该方法的原理是:加固后,荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,有梁中所受荷载得以减小,由此使加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高。设的纵梁位于主梁的一侧或两测时,还兼有加宽的作用。
旧桥主梁中间增设纵梁时,可拆除个别主梁或两相邻主梁之间的翼板,形成空位,然后再在空位上安装承载能力和刚度都比原有主梁大的新纵梁。横向联结的做法有企口铰结、键槽联结、焊接和钢板铰结等。
(5)换梁法
换梁法是指将旧梁部分或全部拆除,再部分或全部更换上荷载等级较高的新梁的加固方法。换梁法加固效果较明显,施工也较简便;缺点是要废除旧桥面,所以成本较高,影响交通的时间也较长。
1.2拱桥
由于拱桥的结构表现形式多种多样,不同结构的加固方法必然不同。以下给出公路拱桥加固的几种方法。
(1)圬工拱桥的加固
圬工拱桥的加固一般是通过拱圈的加固来实现的。拱圈可以用增加厚度和横向联系或设置补充结构的方法来加固,主要有原拱圈下增设拱圈加固法、原拱上增设钢筋混凝土拱圈加固法、降低拱脚水平推力,采取钢杆件拉结法和石拱桥拱圈加固的钢板箍与螺栓锚固法等。
(2)钢筋混凝土拱桥的加固
公路钢筋混凝土拱桥的加固,主要是指对拱肋的加强、拱横向系梁的加强以及上部结构填料的调整等,主要有以下几种方法:粘结钢板、钢筋加固法,拱肋截面扩大加固法,拱肋间横系梁加强法,调整拱上自重、改变结构体系加固法等方法。
2桥梁下部结构加固方法
公路桥梁墩台基础在使用过程中,由于过桥车辆荷载及自然作用的影响,会使基础产生沉陷、墩台出现倾斜和过大的裂缝。为此,应根据墩台基础不同的结构形式及损坏程度进行加固。
2.1梁桥
公路桥梁基础加固的方法有:扩大基础加固法、增补桩基法和人工地基加固法等。墩(台)的加固方法有:用钢筋混凝土套箍或护套加固贯通裂缝的方法;用支撑法或增建挡土墙法处理墩台滑移等。
2.2拱桥
拱桥构造与梁桥有所不同,其下部构造的加固除可参考梁桥下部结构加固方法外,还有其独特的加固方法。
拱桥基础的损坏往往是指产生较大的水平位移和沉降。常用于拱桥墩台基础的加固方法有:桥台增大基础加固法、桥台前加建新的扩大基础加固法和桥墩设置临时斜向支撑或加大面积加固法等。
结语
本文对梁桥和拱桥这两种公路桥梁基本桥型的适用加固方法,按先上部结构后下部结构的顺序进行了总结和阐述,具有一定的实用性。