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東方橋梁加固
作者:上海毅實建設(shè)集團(tuán)有限公司
2019-05-24 19:44
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近年來,不論是高速公路、市政、國道還是地方性公路,屢有病害橋梁坍塌事件發(fā)生,對我們管養(yǎng)單位來說,是個警鐘,這里就以金麗溫高速公路雙嶼立交橋為例,簡要談?wù)勂洳『売珊吞幚矸椒ā?br>1舊橋加固實例1
1.1舊橋概況。二道河大橋為某省道上的一座跨河大橋,大橋于1991年開始交付使用,是座跨距L為10m的預(yù)應(yīng)力砼剛構(gòu)橋,橋面總寬12m,橋面凈寬11m。橋墩為砼墩,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。檢查發(fā)現(xiàn)橋面混凝土破損,部分混凝土脫落,已出現(xiàn)縱向裂縫,主鋼筋有銹蝕現(xiàn)象。二道河大橋是該省道的重要組成部分,該路段車輛較多,裂縫寬度和長度不斷發(fā)展,成為安全隱患,盡快對舊橋進(jìn)行改造是非常必要的。
1.3舊橋施工要點。
1.3.1施工過程須一半橋面通車,利用另外一半橋面封閉。澆筑混凝土?xí)r要全部封閉交通封閉交通,以免產(chǎn)生震動影響結(jié)構(gòu)性能,施工期間,載重超過5t車輛不允許通行。
1.3.2施工期間要采取一定的安全措施,設(shè)置交通標(biāo)志牌和警示牌,必須有專人引導(dǎo)交通。
1.3.3施工時注意檢查預(yù)埋鋼筋的數(shù)量、位置、間距。
1.3.4鑿除混凝土?xí)r注意不要鑿斷鋼筋,不小心鑿斷后,應(yīng)立即進(jìn)行植筋修補(bǔ)。
2舊橋梁加固實例2
2.1舊橋概況。某橋梁的上部為4×16m的T梁結(jié)構(gòu),橋梁全長為45m。現(xiàn)對該橋梁的設(shè)計載荷為掛車―100和汽車―20,設(shè)計施工用混凝土的標(biāo)號為C20。該橋梁已使用17年,曾于2009年加固過一次,但現(xiàn)在又出現(xiàn)了很多安全質(zhì)量隱患,需要再次的施工加固。
2.2橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)及加固設(shè)計。橋梁的上部公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為Ⅰ級,對人群的載荷設(shè)計為4kN/m2。橋梁的上部墩柱和蓋梁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。維持原橋梁的設(shè)計載荷(掛車―100和汽車―20)。橋面厚度設(shè)計為20cm,
對舊橋的上部結(jié)構(gòu)拆除,換上C50預(yù)應(yīng)力簡支式T梁。設(shè)計主梁的預(yù)制長度是16m,梁高為1m,中梁和邊梁的翼板的寬度分別是1.6m和1.67m。在主梁間設(shè)計0.4m寬現(xiàn)澆濕接頭,增設(shè)橡膠支座。在墩柱的表面,通過環(huán)形粘貼雙層碳纖維布(300g)的方式,對墩柱進(jìn)行加固。在蓋梁上粘貼鋼板(1m),對其進(jìn)行加固,提高蓋梁的抗拉能力。對蓋梁存在破損的地方進(jìn)行修補(bǔ)處理。此外對防撞欄桿和中央隔離帶進(jìn)行更換。
2.3砼T梁的設(shè)計安裝。對于鋼筋砼T梁的安裝應(yīng)由總工程師親自負(fù)責(zé),確保其安裝的全過程能夠受到嚴(yán)格的監(jiān)督,保證鋼筋砼T梁的質(zhì)量符合設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。此外監(jiān)理工程師也要對安裝全過程進(jìn)行監(jiān)督,保證預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量合格。安裝T粱支座時要注意支座粘接牢固,經(jīng)檢查質(zhì)量合格后,才能進(jìn)行鋼筋砼T梁的安裝。鋼筋砼T梁在吊裝前,須檢查其尺寸、外觀質(zhì)量,查看其質(zhì)量合格證,杜絕問題T梁進(jìn)入現(xiàn)場。并由技術(shù)負(fù)責(zé)人做好質(zhì)量交底工作。吊裝時由2臺吊車吊裝,T梁在被吊起約20厘米時停止,并將拖車撤走。當(dāng)其距離地面高度約為50cm時,應(yīng)進(jìn)行下落試吊,并檢查繩扣、和支腿等情況,確保沒有發(fā)生異常后才能進(jìn)行后續(xù)的安裝。吊車由專人負(fù)責(zé)指揮,將T梁吊至安裝位置進(jìn)行安裝。同時,技術(shù)人員必須在安裝過程中跟蹤校正,確保T梁脫鉤前應(yīng)符合質(zhì)量。
2、病害分析
盡管這些年橋梁病害是我們這個行業(yè)很難處理的問題,有耐久性問題、結(jié)構(gòu)問題、超載問題以及施工過程中留下的后患等等,但大體出現(xiàn)的病害癥狀卻基本有以下幾類:
2.1 裂縫病害
裂縫病害按性質(zhì)分主要分為結(jié)構(gòu)縫和非結(jié)構(gòu)縫如龜裂等;按分布可分為梁端的剪切縫、梁底承載不夠或超載引起的裂縫以及預(yù)應(yīng)力梁的順筋縫,還有一種就是墩柱軸壓不夠引起的在墩柱兩端碎紋,或者梁體橫向受力不均或地基的不均勻沉降引起梁體扭轉(zhuǎn)豎紋等,雙嶼橋的裂縫基本比較規(guī)則,都是分布在梁底的橫向裂縫,以及局部蓋梁負(fù)彎矩出現(xiàn)的豎向裂縫,根據(jù)專家的多次討論分析,各種原因都存在,運營過程中的超載、交通流量的不斷增大以及施工質(zhì)量的控制方面。
2.2 混凝土病害
混凝土的破損、脫落以及露筋現(xiàn)象,這類問題出現(xiàn)的核心本質(zhì)是混泥土中的孔隙與進(jìn)入到里面的水分結(jié)合形成碳水,致使里面的鋼筋銹蝕膨脹反過來進(jìn)一步脹裂混泥土,如此循環(huán),導(dǎo)致鋼筋更快的,很終形成我們檢查時常見的局部破損現(xiàn)象:混泥土脫落、露筋。
2.3 伸縮縫病害
滲水,多半是伸縮縫老化或者施工處理是質(zhì)量控制不嚴(yán),或者養(yǎng)護(hù)時未及時處理,一般原因前者比例較大,這和當(dāng)時設(shè)計的伸縮縫材料屬性以及施工過程的管理都不無關(guān)系,還一種情況就是橋頭存在剎車或者發(fā)生變速處也容易破壞。雙嶼橋當(dāng)時個別縫也存在這個問題,擬采用局部加固處理以及加強(qiáng)日后的養(yǎng)護(hù)這種方式來解決當(dāng)時的這個問題
2.4 支座病害
支座的變形、破損與更換,這是個目前隱形后患,不是說它本身的破壞性,而是如不及時處理引發(fā)的橋面反射裂縫或者更嚴(yán)重的后患是不言而喻的,解決它一樣也不是容易的事,即技術(shù)含量極高的同步頂升,因為更換一個支座和一根蓋梁一樣,都需要精密的儀器和整個梁同時抬高到一定的高度,需綜合考慮作業(yè)時間、空間、費用。
2.5 附屬設(shè)施病害
欄桿及其它一些非結(jié)構(gòu)但設(shè)計到美觀和運營安全的問題,做到勤檢查,及時處理就可以了,這里暫不做詳敘。
3橋梁加固設(shè)計的特點分析
橋梁加固的目的是提高橋梁的安全性,主要體現(xiàn)在橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力、抗剪性和穩(wěn)定性等指標(biāo)。對橋梁加固的部位和技術(shù)主要有以下幾點:首先對薄弱部位采用通過加大構(gòu)件的截面尺寸,增設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋和更換原構(gòu)件等措施提高承載力;其次有的橋粱本身設(shè)計不夠完善或需要大幅提高其承載力,這就得改變橋梁的原有受力結(jié)構(gòu),可通過增加附屬結(jié)構(gòu)等措施來改變橋梁的受力狀況,提高橋梁的承載能力;很后是對橋墩、橋臺橋梁特定部位的加固或改造。從以上幾點著手,收集老舊或破損檢測的數(shù)據(jù),結(jié)合橋梁的原設(shè)計技術(shù)參數(shù),分析整理,從而設(shè)計出適合需加固橋梁的加固方案。
橋梁加固改造施工中的一個重要特點是橋梁加固施工中應(yīng)盡量避免對原橋梁承重結(jié)構(gòu)的進(jìn)行改動,注意保持施工過程中橋體的整體穩(wěn)定性。因此施工前合理安排好施工順序,制定完善的施工組織設(shè)計,以便在不影響正常交通的前提下進(jìn)行加固。盡量減小對正常交通造成的干擾。對加固改造方案中的新構(gòu)件的應(yīng)用則要提高其安全系數(shù),對采用混凝土加固的部分,應(yīng)充分考慮到新老結(jié)構(gòu)間結(jié)合部位處理,使新澆筑混凝土與原有混凝土能很好的結(jié)合在一起。
為實現(xiàn)快速、安全、舒適的交通運輸質(zhì)量,近年來我國鐵路實施了分批分級的提速計劃。鐵路線路客運允許速度從1OOkm/h,逐步提高到120km/h、140km/h、160km/h和200km/h,與此同時,貨運由50km/h逐步提高到60km/h、80km/h、90km/h和1OOkm/h。橋梁的振動一般由環(huán)境激勵以及人為激勵引起。中小跨度的橋梁一般考慮人為激勵影響為主。鐵路橋梁由于人為激勵源是列車, 不僅垂直方向振動大, 而且蛇行波等引起的激勵使水平方向的振動也非常大。橫向振動會導(dǎo)致脫軌的嚴(yán)重后果。因此,如何避免發(fā)生共振現(xiàn)象是非常重要的。同時在既有線上存在相當(dāng)一部分中小跨低高度混凝土梁,它們是由兩片之間沒有橫向聯(lián)結(jié)的梁組成。
1.2舊橋損壞原因及加固設(shè)計方案。經(jīng)查該橋發(fā)現(xiàn)橋面上層鋼筋網(wǎng)下部墊塊間距過大,在施工澆筑混凝土?xí)r局部有鋼絲網(wǎng)被踩到下部的現(xiàn)象,使有的地方橋面上部沒有鋼筋,致使橋梁橫向剛度不夠,整體受力性能差。在荷載作用下產(chǎn)生剪力,引起混凝土開裂。
2007年養(yǎng)護(hù)方發(fā)現(xiàn)主梁下部裂縫后自己對舊橋進(jìn)行過加固,加固方案為:對縫寬小于0.1毫米的裂縫進(jìn)行刷素水泥漿處理,增強(qiáng)整體性,加大剛度,提高橋梁承載力。對縫寬0.1~0.2mm的裂縫進(jìn)行灌漿處理。對裂縫寬大于0.2毫米的較嚴(yán)重部位首先鑿除松散混凝土,用鋼絲刷清銹處理,局部重新加焊與原主筋型號相同的鋼筋,采用搭接焊。對于上部無鋼絲網(wǎng)的部分重新加設(shè)鋼絲網(wǎng),四周于原有鋼筋焊接牢固。然后澆筑C40膨脹混凝土修補(bǔ)完整。
加固后橋面鋪厚為20厘米,從下至上為:橋面混凝土10厘米厚,瀝青混凝土10厘米,此外在橋面混凝土和瀝青混凝土間,設(shè)置有防水層。
設(shè)方案保持原截面線形狀不變,施工工藝簡單,加固后橋梁承載能力得到很大的提高。
現(xiàn)在調(diào)查發(fā)現(xiàn)橋粱整體結(jié)構(gòu)良好,橋面無裂縫,砼表面無剝落鋼筋現(xiàn)象。
3、主要施工工藝及相應(yīng)的控制點
3.1 裂縫處理
混凝土裂縫處理方法根據(jù)裂縫寬度分為兩種:對于非結(jié)構(gòu)性裂縫,寬度<0.15mm的采用鑿槽封閉法處理,寬度≥0.15mm的則還需進(jìn)行壓力灌漿;對于結(jié)構(gòu)性受力裂縫,則需做全厚度的灌漿處理。
(1)裂縫封閉,主要是采用環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行裂縫封閉。具體方法為:先查找裂縫,后清理,清理過后,再用環(huán)氧樹脂膠封閉。封縫時封縫膠一般涂抹寬度以2~3cm,厚度2mm為宜。
(2)裂縫灌縫工藝流程,測量與記錄→表面處理→標(biāo)注位置→埋設(shè)灌漿嘴→封閉裂縫→密封檢查→配置灌漿用材料→灌漿→養(yǎng)護(hù)→表面清理。
3.2 粘鋼施工程序及技術(shù)措施
全橋鋼板加固總共有29片空心板梁,18片蓋梁,在空心板梁下加固鋼板厚度為5mm,蓋梁梁側(cè)面加固鋼板厚度為6mm。所用固定膨脹螺栓為M8。
(1)表面處理:表面處理包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理和鋼板貼合面處理,是粘鋼加固施工過程很關(guān)鍵的工序。打磨混凝土表面保護(hù)層,去掉6~8mm后表層,表面清除干凈。對鋼板粘合面,打磨粗糙度越大越好,打磨紋路盡量與鋼板受力方向垂直,然后用水擦拭干凈。
(2)埋設(shè)膨脹螺栓:按設(shè)計位置和尺寸鉆孔埋設(shè)膨脹螺栓,定位并鉆孔,清理孔內(nèi)浮沉,并用水清孔,在孔內(nèi)注入三分之二孔深結(jié)構(gòu)膠,打入膨脹螺栓并在緊固后松下螺母。
(3)鋼板焊接:將橫向小鋼板條與縱向長條焊接成一個整體,采用雙面焊接,在每段粘貼上板底后再整體焊接連接,焊接時注意不要灼傷混凝土。
(4)配膠:本工程采用JGN型結(jié)構(gòu)膠粘劑。須攪拌至色澤均勻為止,攪拌是應(yīng)按同一方向進(jìn)行攪拌,以免帶入空氣形成氣泡,降低粘結(jié)性能。
(5)粘貼:膠粘劑配制好后涂抹在已處理好的混凝土表面和鋼板上,厚度為2mm,中厚邊薄;然后將鋼板貼于預(yù)定位置;粘好鋼板后,用手錘沿粘貼面輕輕敲擊鋼板,如無空洞聲,表示已粘貼密實,否則應(yīng)剝下鋼板,補(bǔ)膠,重新粘貼。
(6)固定與加壓:鋼板粘好后立即做好加壓保護(hù),加壓方式采用螺栓加方墊、緊固螺母進(jìn)行錨固加壓,壓力以不應(yīng)小于0.1MPa,以使膠液剛從鋼板邊縫擠出以便達(dá)到粘貼密實。
(7)固化:JGN型膠粘劑在常溫下固化,24小時即可,一天可受力。固化期間不得對鋼板有任何擾動。
(8)檢驗:拆除夾具后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘結(jié)鋼板,或用超聲波法探測粘貼密實度。如錨固區(qū)粘結(jié)面積少于90%,則此粘結(jié)件無效,應(yīng)剝下重新粘結(jié)。
(9)鋼板外表面涂刷防銹漆。
4、支座修復(fù)處理
4.1 分析
根據(jù)檢測報告,共有291個支座有不同程度的損傷,根據(jù)現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)主要病害存在為橡膠支座的側(cè)面有細(xì)微的環(huán)向裂紋,分布在左右兩幅約50片蓋梁上,每根蓋梁上布置48個支座,部分蓋梁的支座除外,具體見檢測報告中統(tǒng)計表。
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上海毅實
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