? 20世紀80年代以后,隨著中國國民經(jīng)濟迅猛發(fā)展,中國的高速公路鋼橋和公鐵兩用鋼橋也進入了快速發(fā)展時期,并且在結(jié)構(gòu)形式、材料及加工制作、施工架設(shè)方面有所開拓和創(chuàng)新。隨著材質(zhì)(主要是高強度鋼材和各種耐候鋼)的提高以及焊接工藝和高強度螺栓連接的不斷完善,受力件能優(yōu)越、制作架設(shè)容易的箱形截面梁得到大力發(fā)展。鋼橋突顯出大跨、輕質(zhì)、高強、美觀、施工快速等特點。
1、高速公路橋梁加固的原因
1.1橋面不平、不潔
由于缺乏經(jīng)常性的維修養(yǎng)護,在車輛輪胎的不斷作用下,許多橋梁的橋面板易產(chǎn)生破壞,特別對于已使用數(shù)十年以上的橋梁,或用瀝青材料鋪裝的橋面最易遭到損壞。橋面不平整對行車的影響,輕則使行車有輕微顛簸,重則產(chǎn)生跳車,以至不得不低速行駛。
在簡支梁的梁端接頭處和掛梁的懸臂掛梁支點處的填縫材料,由于缺乏養(yǎng)護而產(chǎn)生脫落,且遭受車輛的磨耗,從而出現(xiàn)較大溝槽,這是引起跳車的主要原因。
當車輛經(jīng)過跳車處時,即會引起臨近梁段的嚴重振動,從而增加構(gòu)件的疲勞。若對此不加以改善,勢必將縮短橋梁的使用壽命。橋面上因長期無人清掃、整理,橋面不清潔,泄水孔堵塞,這一問題在許多中、小型橋梁中普遍存在。橋面上不清潔往往體現(xiàn)在護輪帶下積存垃圾、泥土污物,形成三角形硬塊,造成泄水孔被堵塞,下雨時橋面產(chǎn)生積水,車輛過橋時
泥水飛濺,影響通行能力。
1.2橋面欄桿破損、不完整
橋面欄桿損壞后,沒有及時維修恢復(fù),在許多失養(yǎng)的高速公路線上都能看到。造成橋面欄桿局部損壞的原因,絕大多數(shù)是機動車交通事故造成的,部分是因為車輛上載有長大笨重的貨物在橋上行駛時不慎碰壞的,少數(shù)是人為碰損或盜竊所致。橋梁欄桿損壞,如不及時修整,不但影響美觀,更重要的是使橋上交通缺乏安全感。
1.3橋頭產(chǎn)生跳車
由于橋頭引道高填土產(chǎn)生不均勻沉降,致使許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整、順適,從而使車輛駛過橋頭時,產(chǎn)生輕微或嚴重跳車。橋頭跳車不但影響車速,降低行車質(zhì)量,而且也會影響橋梁使用壽命,嚴重的跳車甚至導致汽車彈簧鋼板折斷。
1.4橋梁構(gòu)件小的損壞未及時維修
橋梁在交付使用后出現(xiàn)的空洞、裂縫、沉陷、變位等毛病在日常維修養(yǎng)護中缺乏經(jīng)常查與及時修補,致使鋼筋銹蝕,小裂縫發(fā)展成大裂縫,活動支座失去活動能力,混凝土脫落等。對橋梁下部的墩臺、錐坡、護岸,上部構(gòu)件的背面極少巡視查看,因此問題不能及時發(fā)現(xiàn),汛期抗洪能力極差,易遭到水毀,所以有的橋梁“小病不治釀成大病”。
1.5橋孔通水不暢,通航凈空不足
不少中小橋的橋孔水流不暢,橋孔附近河床淤塞。位于城鎮(zhèn)郊區(qū)和工廠附近的橋梁,由于排放大量生活污水和工業(yè)廢水,使橋孔淤塞更為嚴重。
1.6路寬橋窄,形成“瓶頸”,影響通過能力
許多橋梁由于建造年限較長,標準較低,橋面窄小。在高速公路的維修改建中,往往路面拓寬,而橋梁沒有相應(yīng)拓寬改建,形成“瓶頸”,既影響通過能力,又增加行車的危險性。
2、高速公路橋梁上部結(jié)構(gòu)的加固方法
2.1橋面補強層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層,一般先鑿陳舊橋面,使加鋪層與原有主梁形成整體,增大主梁有效高度,提高抗壓截面強度,改善橋梁荷載橫向分布能力,從而達到提高橋梁承載力的目的。
2.2增大截面和配筋加固法
當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時,通常采用增大構(gòu)件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是增大梁底面或側(cè)面的尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗彎強度,從而提高橋梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。
2.3錨噴混凝土加固法
借助高速噴射機械,將新混凝土混合材料連續(xù)地噴射到已錨鋼筋網(wǎng)的受噴面上,凝結(jié)硬化而形成鋼筋混凝土,從而增大橋梁的受力斷面,增加補強鋼筋,加強結(jié)構(gòu)的整體性,使其能承受更大的外荷載作用。
2.4粘貼鋼板加固法
粘貼鋼板加固混凝土技術(shù)是一項新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),該技術(shù)基本不改變原結(jié)構(gòu)的尺寸,具有施工簡單、技術(shù)可靠、短期加固效果較好且工藝成熟等優(yōu)點。粘貼鋼板加固法是采用粘結(jié)劑和錨栓將鋼板粘貼錨固于混凝土結(jié)構(gòu)受拉面或其他薄弱部位,使鋼板與加固混凝土結(jié)構(gòu)形成整體,以提高構(gòu)件的抗彎、抗剪能力,提高原結(jié)構(gòu)的剛度,限制裂縫的開展,改善鋼筋與混凝土的應(yīng)力狀態(tài)。當粘貼鋼板擬提高梁的抗彎強度時,鋼板粘貼在梁的底面。此時將鋼板和混凝土作為整體考慮,對鋼板與混凝土的局部剪切強度進行控制設(shè)計;當擬提高梁的抗剪強度時,鋼板可粘貼在構(gòu)件側(cè)面,并與原構(gòu)件內(nèi)抗剪鋼筋方向一致。粘貼鋼板補強加固的合理設(shè)計應(yīng)控制在鋼板發(fā)生屈服之前,以保證混凝土不出現(xiàn)剪切破壞。
3、高速橋梁下部結(jié)構(gòu)的加固方法
3.1擴大基礎(chǔ)加固法
擴大橋梁基礎(chǔ)底面積的加固方法,稱為擴大基礎(chǔ)加固法。此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或基礎(chǔ)埋深太淺,又是磚石或混凝土剛性實體式的情況。擴大基礎(chǔ)底面積應(yīng)由地基強度驗算確定。當?shù)鼗鶑姸葷M足要求而缺陷僅僅表現(xiàn)為不均勻沉降變形過大時,采用擴大基礎(chǔ)底面積的方法加固,主要由地基變形計算來加以選定。
3.2增補樁基加固法
當橋梁墩臺基底下有軟臥層,墩臺發(fā)生沉陷,或墩臺采用樁基礎(chǔ),而樁的深度不足,或由于水流沖刷等原因使樁發(fā)生傾斜,這些病害都直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用和服務(wù)年限。對此,采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種加固法是在樁式基礎(chǔ)的周圍補加鉆孔樁或打入鋼筋混凝土預(yù)制樁擴大原承臺,以此提高基礎(chǔ)的承載力,增強基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
3.3鋼筋混凝土套箍或護套加固法轉(zhuǎn)
當橋梁墩臺由于基礎(chǔ)埋置深度不夠,或因施工質(zhì)量控制不嚴等原因,導致墩臺開裂破損時,有時會出現(xiàn)貫通裂縫,可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。加固時,一般在墩身上、中、下分設(shè)三道圍帶,其間距應(yīng)中大致相當于橋墩側(cè)面的寬度。每個圍帶的寬度根據(jù)裂縫的情況和大小而定,一般約為墩臺高度的1/10,厚度采用10~20cm。當墩臺損壞嚴重,如有嚴重裂縫及大面積表面破損是、風化和剝落時,則可采用圍繞整個墩臺設(shè)置鋼筋混凝土護套的方法進行加固。
3.4橋臺新建輔助擋土墻加固法
由于橋臺臺背水平土壓力過大,引起橋臺傾斜,應(yīng)設(shè)法采取平衡橋臺后壁土壓力的處理方法,在臺背之后加建一擋墻,以抵御過大的壓力。
3.5墩臺拓寬法
利用舊橋基礎(chǔ),加寬墩臺蓋梁挑出的懸臂部分,以便安裝加寬的上部結(jié)構(gòu),此種情況只加寬墩臺上部的蓋梁,墩臺身和基礎(chǔ)則不需加固。采用此法加寬墩臺時,舊橋墩臺基礎(chǔ)必須完好、穩(wěn)定,且需經(jīng)過承載力驗算后才能采用。否則,應(yīng)在老橋的墩臺旁重新澆筑拓寬部分的墩臺及基礎(chǔ)。
由于橋梁維修加固工作是一項新出現(xiàn)的技術(shù),許多施工工藝是全新的,因此,其工藝的可靠性、可行性、合理性、耐久性等必須經(jīng)過反復(fù)的科學試驗和實踐論證且需經(jīng)受時間的考驗。只有在車輛的反復(fù)作用下,才能充分驗證是否獲得了預(yù)期成效。通過大量實踐,進一步探求其規(guī)律,為改進新工藝奠定基礎(chǔ)。
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