桥梁维修与加固的方法

近年来,随着经济社会的发展,公路运输车辆向大型化、拖挂化、集装箱化方向发展.受利益驱动,公路上行驶的超限超载运输车辆逐年增多,造成严重的社会危害.桥梁是现代城市化建设中的重要基础设施,它具有极强的社会公共性.如果超限超载运输得不到有效遏制,就会陷入一方面路桥建设、养护投资力度不断加大,另一方面路桥边修边坏、屡修屡坏的“怪圈”.再者,自然环境的恶化对桥梁的影响也很大,尤其是沿海地区,桥梁建成服役十多年就要进行加固维修或是拆除重建的情况屡见不鲜.在桥梁的施工过程中,部分建筑施工单位利欲熏心,偷工减料,桥梁的质量安全也受到了极大威胁.这些不利因素的存在,必然要求我们对问题桥梁进行维修加固.

桥梁维修加固一般是针对三、四类桥梁而言的,对有缺陷的桥梁主要承重构件进行补强,改善结构性能,恢复和提高桥梁结构的安全度,提高其承载能力,使整个桥梁结构能满足规定的承重力要求,以延长桥梁的使用寿命.它与新建桥梁不同,维修加固需要综合考虑桥梁自身的结构形式,病害特点、桥梁所处环境、资金投入等多方因素,从某种意义上说,桥梁的维修加固比新建难度还要大.研究表明,加固改造旧桥的投资一般低于新建桥梁投资的40%左右,在低投资的情况下又要保证高的社会效益并不是件容易的事.

桥梁的维修加固工作主要从桥梁的上部承重结构、下部结构及桥梁附属构筑物等方面着手进行,现结合个人实际工作经验分别从这几个方面进行简单介绍.

1桥梁的上部承重结构维修加固的方法

(1)粘钢加固法.粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位,使钢板与加固混凝土结构形成整体,以提高构件的抗弯、抗剪能力,提高原结构的刚度,限制裂缝的开展,改善钢筋与混凝土的应力状态.当粘贴钢板拟提高梁的抗弯强度时,钢板粘贴在梁的底面.此时将钢板和混凝土作为整体考虑,对钢板与混凝土的局部剪切强度进行控制设计,当拟提高梁的抗剪强度时,钢板可粘贴在构件侧面,并与原构件内抗剪钢筋方向一致.粘贴钢板补强加固的合理设计应控制在钢板发生屈服之前,以保证混凝土不出现剪切破坏.

(2)桥面补强层加固法.桥面补强层加固法是通过在梁顶(桥面)上加铺一层钢筋混凝土层,使其与原有主梁形成整体,从而达到增大主梁有效高度和抗压截面,增加桥面整体刚度,提高桥梁承载能力的一种常用且有效的方法.为了减小补强层增加的恒载,常将原有桥面铺装层凿除,而且能使新老结合良好,共同受力.

(3)增大梁截面积加固法.钢筋混凝土简支梁桥上部结构往往由于原结构或由于施工质量不佳等原因导致在长期运营过程中出现裂缝等现象从而使结构的承载能力降低,通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法.这种方法是增大梁底面或侧面的尺寸,增配主筋,提高梁的有效高度和抗弯强度,从而提高桥梁的承载力.该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固.

(4)锚喷混凝土加固法.该法是借助高速喷射机械,将新混凝土混合材料连续地喷射到已锚钢筋网的受喷面上,凝结硬化而形成钢筋混凝土,从而增大桥梁的受力断面,增加补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用.这种锚喷加固法主要用于拱式桥梁,施工工艺简单而且加固效果好.

2桥梁的下部结构维修加固的方法

(1)扩大基础加固法.由于桥梁的基础承担着桥梁的全部自重及桥面上的可变作用,因而桥梁基础的加固成为桥梁加固工程中的重点.对于原基础为扩大基础的桥梁,如果因基础的病害导致基础承载力不足、基础产生沉降或不均匀沉降、基础产生滑移和倾斜、基础局部掏空或损坏的情况下,可采用扩大桥梁基础底面积的加固方法进行加固,该方法因受力明确、施工简单、造价低廉而在实际加固工程中广泛采用.

(2)增补桩基加固法.在桩式基础的周围补加钻孔桩或打入钢筋混凝土预制桩,并扩大原承台,以此提高基础承载力、增加基础稳定性,这种方法的优点在于不需要抽水筑坝等水下施工作业.

(3)桥墩套箍加固法.对于桩柱式桥梁,当桥墩由于基础冲刷严重、埋置深度不够,施工质量控制不严等因素导致墩台露筋及破损时,一般可对受损的墩台采用钢筋混凝土套箍进行补强加固.套箍可以沿墩台身或桩身外侧布设,做成圈梁形式.

3桥梁附属构筑物维修的方法

(1)桥面铺装的维修.桥面铺装指的是为保护桥面板和分布车轮的集中荷载,用沥青混凝土、水泥混凝土、高分子聚合物等材料铺筑在桥面板上的保护层.其作用是保护桥面板防止车轮或履带直接磨耗面,保护主梁免受雨水侵蚀,并借以分散车轮的集中荷载.桥面铺装的病害主要为原铺装层过薄、铺装中未设钢筋网或含筋量过小、铺装与桥板间存在夹层、混凝土浇筑不密实引起的.

桥面铺装主要有沥青混凝土和水泥混凝土铺装两种形式.对于沥青混凝土铺装病害形式,可以采用灌缝和挖补等日常手段进行维修,而对于水泥混凝土铺装的病害形式除采用上述修补方式处理外,最有效的就是对其进行彻底翻修.

(2)桥面伸缩缝的维修.桥面伸缩缝主要由传力支承体系和位移控制体系组成,它的主要功能是将车辆垂直和水平荷载通过支承结构传递到梁体,并适应桥梁纵横位移的变化和梁端翘曲发生的转角变化.由于它设置在梁端构造比较薄弱的部位,直接承担车辆反复荷载作用,又大多暴露在大自然中,受到各种自然环境的影响.加之其装置的性能及连接件等不尽完善,因而可以说伸缩缝是易损坏,难修补的部位,经常会发生各种不同程度的缺陷.桥面伸缩缝的损坏,不仅影响着桥梁的正常使用,而且增大了养护维修的工程量,造成了一定的经济损失和不良社会影响,因此,必须对桥面伸缩缝进行经常性的维修整治,以保证桥梁的正常使用.

伸缩缝的维修必须注意的重要问题:(1)当原伸缩缝装置的锚固钢筋等损坏、松动或无锚固钢筋需增设时,应先凿出锚孔后再安设钢筋等锚固件.(2)在凿除原有混凝土铺装时,不要损伤伸缩缝两侧桥面板混凝土及钢筋.(3)对于桥面铺装层上容易产生车辙的凸凹不平处,要特别注意铺筑后铺筑材料时不应产生高低差.

在实际生活中,桥梁的养护维修工作越来越重要.只有认真地、不间断地进行养护维修,才能保持桥梁的各组成部分均处于健康状态,确保桥梁抵抗自然灾害的能力,在保证安全运营的同时,最大限度地实现使用寿命.