桥梁病害及其加固维修

2024-11-05

桥梁病害及其加固维修（精选5篇）

桥梁病害及其加固维修篇1

0 引言

城市化建设快速发展, 改革开放的不断深入, 经济的飞速发展都离不开交通的保驾护航。但经济的发展也导致了交通量的快速增长, 交通量的增长又给桥梁的运营带来很多问题, 比如导致桥梁橡胶支座的提前损坏等。因此, 我们有必要采取相应的措施, 在尽量缩短中断交通时间或中断交通的情况下, 针对桥梁支座产生病害逐一制定相应修复方案进行解决, 争取较大的社会与经济效益。

1 工程概况

苏州高架桥位于苏州工业园区星华街, 主线桩号为K1+795.310。桥梁下部结构形式为:桥墩采用无盖梁的桩柱式结构, 个别位置为有盖梁的桩柱式结构, 盖梁断面采用T形, 为预应力混凝土结构或钢筋混凝土结构;桥台采用直壁式或轻型结构;后台设L=8 m搭板。承台采用矩形或多边形, 厚度有1.8 m, 2.5 m两种, 基础桩采用D100 cm钢筋混凝土钻孔灌注桩;个别位置采用D150 cm钢筋混凝土钻孔灌注桩。

2 支座现状

苏州星华街高架桥修建于2008年, 至今运营已有5年, 该桥的支座均为橡胶支座。现在在桥梁定期检查中发现, 支座在运营阶段承受车辆荷载和温度等作用, 已经引起部分结构与材料的性能退化和局部病害。尤其是部分支座已出现较为严重的病害, 表现为橡胶支座老化开裂、钢板严重锈蚀、支座上下错位过大、部分梁体出现较大的滑移等情况 (见图1~图4) 。

3 支座更换设计

3.1 设计原则

1) 更换支座时必须保证桥梁结构安全, 不能因为更换支座而损坏桥梁。更换支座后, 桥梁仍能满足原设计要求和今后的运营要求。2) 由于更换支座时, 必须要将梁体整体顶升, 所以在更换期间可能对交通有一定的影响, 采取对机动车进行限速40 km/h的要求, 无需中断交通, 故要求施工方便、工期短, 尽可能减少对交通的干扰。3) 方案应具有较好的经济性和可行性。

3.2 设计目的

根据有关资料和现场勘查, 对支座状况进行评估分析, 对必须更换的支座提出更换方法, 改善支承条件, 延长桥梁使用寿命, 保证其安全运营。要求支座更换方案不破坏桥梁构件, 施工方便, 工期短, 对交通影响小, 有较好的经济性和操作性。同时尽可能在设计中消除以前产生病害的原因, 从根本上避免出现同样的病害。

3.3 方案选择

桥面连续的简支结构更换支座一般有两种方法:

1) 单块板吊装更换。先断开桥面板之间的纵横向联系, 即断开跨与跨之间的连接, 清除桥面铺装和桥面板之间的铰缝, 然后用吊机起吊桥面板后更换支座。这种方法的优点是不需要搭设支架, 施工方便。缺点是工程量大, 施工时间很长, 对交通影响很大。根据设计原则, 这种方法显然是不符合要求的。

2) 整体顶升法更换。顾名思义整体顶升法是将桥面板整跨或整联的抬升, 这种施工方法的优点是工程量较小, 施工时间相对较短, 对交通的影响较小, 不足之处是需要特别的顶升设备和设施, 施工中对设备和人员的要求较高, 需要有经验的施工单位来施工。根据桥面板顶升的范围, 可以分为三种整体顶升更换方式:a.单跨顶升更换法。b.单墩顶升更换法。c.一联 (数跨) 顶升法。

3) 综合以上分析, 优先推荐单墩顶升法, 这是最经济也是最安全稳妥的, 是整体顶升法的首选。采用此法应事先选择一个桥墩进行试顶, 试顶成功进行推广。

4 支座更换的施工方案、方法与技术措施

支座更换的总体工作流程如图5所示。

4.1 搭设千斤顶支撑平台

1) 根据现场调查, 梁底高度约2.7 m, 需另搭工作平台;拟采用门式支架在桥墩侧面搭设工作平台, 侧平台搭设相对简单。

2) 对于顶面支撑, 则需另外制作顶升平台 (墩台外部支撑平台图如图6所示) , 拟在桥墩两侧桥梁设计允许置顶区域, 增设布顶作业区, 两侧尺寸均为1 300 mm×800 mm, 在搭设顶面支撑时必须考虑支撑的牢固性和支撑能力。经查阅桥梁竣工图纸, 可利用桩顶承台 (尺寸为4.6 m×8 m) , 在承台上部密布碗扣式脚手架作为置顶平台, 此脚手架的钢管直径为48 mm, 壁厚3.5 mm, 经查询《建筑施工碗扣式脚手架施工规范》得出其具体的截面特性如表1所示。

碗扣式脚手架排列方式为横向8个立柱, 纵向13个立柱, 共104根立柱, 经验算每根立柱的承载力F=40.0 k N, 则碗扣式脚手架的承载力:104×40.0=4160 k N。

碗扣式脚手架搭设的具体操作方法:

1) 除去承台表面的浮土, 露出坚实的承台。在搭设脚手架时, 需在承台上部铺设一块20 mm厚1 000 mm×1 500 mm的钢板, 确保在施工时钢管不损坏承台。

2) 在承台上部用钢管搭设操作平台, 经验算需顶起的桥梁的每个支座的最大反力为4 000 k N, 钢管的搭设必须确保操作平台的可靠性及稳定性。

3) 支架上部, 铺设一块20 mm厚1 000 mm×1 500 mm的钢板, 以保证顶升过程中力的均匀分配。

支座最大反力计算:根据图纸知, 此桥为3孔1联。根据图纸中混凝土的用量计算出每个支座承受的恒荷载为300 t, 活荷载按恒载的20%计算, 约为60 t。则:恒荷载+活荷载=360 t, 考虑到风险因素, 实施时按400 t计算, 即支座的最大反力为4 000 k N。根据支座的反力计算和确保在顶升过程中的安全性, 在每个支座区域布设6个150 t千斤顶 (千斤顶布置如图7所示) 。

4.2 支座更换

4.2.1 施工准备

本工程已安排经验丰富的工作人员对现场进行了全面考察, 对支座部位进行了具体量测, 根据本工程的性状特征和本次支座更换的特点, 做以下安排:

1) 人员、设备准备。本次工程施工范围大, 且同步顶升, 因此将安排有经验的人员进场, 对支座的情况进行详细调查, 以确保施工方案制定的准确性及相对性。

根据工程的需要, 组织落实相应的机械设备, 对千斤顶做好整理和保养工作, 随时准备运至现场。本次工程将采用PLC计算机同步顶升系统, 配置26台150 t级扁形千斤顶和30台100 t级扁形千斤顶及配套油泵作为顶升梁体的关键设备。

2) 技术准备。首先组织技术人员对现场进行实地考察。然后制定相应的施工方案, 向施工人员进行技术交底, 确保所有施工人员熟练掌握操作技术。

4.2.2 施工工艺

1) 顶升准备。

a.工作平台安全性。

b.对桥梁结构进行检查, 重点检查各支撑点 (千斤顶和临时支撑安放位置) 处对应的梁底、台帽, 发现问题提前处理。

c.千斤顶配置。

依据设计, 计算梁的支座反力, 我们拟在每个支座处配置6个顶升重量为150 t的薄形千斤顶。以每幅桥梁作一个顶升单元进行支座更换工作。

2) 顶升前后的桥梁检查。

顶升施工前有必要对顶升梁段及其相应的上下部结构进行全面的检查, 以了解桥梁结构现状, 避免已有病害对顶升施工的安全性造成隐患。顶升施工结束后也要对顶升梁全面检查, 对比顶升前后状况, 判断顶升施工是否对桥梁结构造成损伤, 并采取相应的措施。

a.主梁调查:调查主梁是否有裂缝, 并详细记录和分析原因。

b.墩台调查:调查桥墩状况, 检查是否存在裂缝和表面平整情况, 判断是否需要加固, 以保证顶升过程的结构安全性。

c.支座垫石检查:检查支座垫石顶面是否有开裂、积水等现象, 并根据支座现状, 判断其能否将上部结构的作用顺适、安全地传递到桥墩 (台) 上, 是否能保证上部结构在支座上自由变形, 使结构的实际受力情况符合要求。

3) 支座更换的材料准备。

a.支座。原设计的橡胶支座尺寸为:GJZF900 mm×184 mm, 现场实际测量的尺寸支座高度为180 mm, 由于支座垫石的施工问题, 造成支座受力不均, 偏载的存在导致支座局部脱空, 故在本次支座更换中采用垫石上批结构胶上加钢板法对脱空问题进行处理, 即用结构胶来保证支座与梁体和垫石结合面的密贴性, 使梁体完全紧密的落实到支座上。综合考虑支座的压缩变形和增设结构胶、钢板的厚度, 支座选用的尺寸为:GJZFΦ900 mm×180 mm。

b.钢板:1 100 mm×1 100 mm×2 mm。

4) 置顶及试顶升。

a.每半幅桥梁作为一个整体, 进行一次顶升, 即两个支座一起更换。

b.现场丈量知, 桥台顶面与梁底净距均大于18 cm, 置顶位置足够。

c.安装液压系统、控制器、千斤顶、位移传感器、压力传感器、应变传感器、数据采集器、计算机等, 对同步顶升、下降系统和监控系统进行调试。

d.对每个支点设置电磁阀组、液压阀组, 以保证油压正常, 防止在顶升过程中高压油因油路漏油降低油压, 液压阀起锁定作用, 确保各点油压不变。

e.准确测量支座处各片主梁的梁底标高。

f.预紧、称重、调整, 各点数据记录, 试顶升 (一般控制在5 MPa以内) , 一是检查各点受力情况和顶升的工作状况, 二是松动梁体和加强对梁体在受顶升力后的检查, 同时检查计算机控制器单点顶升量。

g.试顶升2 mm, 检查各点误差情况, 塞放临时支撑 (必要时) , 计算机自动锁定液压阀, 保持油缸压力不变, 并持荷观察。

5) 分级同步顶升。

本次支座维修工程, 仅仅是更换橡胶支座, 因此顶升高度的控制原则:旧支座脱空能取出, 新支座能顺利安装为宜, 且不可超过顶升控制高度。本次同步顶升高度控制在6 mm, 同一墩上的支座间顶升高差控制在1 mm以内。安放临时支撑, 调整临时支撑高度, 使梁体着力于临时支撑上。

6) 更换支座。

a.取出旧支座, 查阅竣工图纸后得知:原施工时, 有的支座都采用专用粘结剂粘在垫石上。旧支座取下时可能有难度, 支座顶起后考虑用撬杆在支座与垫石接触部位撬动, 另一边用绳子圈住支座进行拉拽取出支座。再检查安放支座处的支座垫石、梁体底面是否存在混凝土破损、脱落情况, 对发现的缺陷进行环氧处理、找平。

b.为了避免支座更换之后局部脱空。梁底进行调平处理, 措施如下:梁底设置不锈钢钢板且钢板底面要水平, 以保证与支座顶面密贴, 不能出现缝隙或局部承压现象;为保证支座水平, 新增设的不锈钢钢板与梁底面间用结构胶填充, 其间不能有任何空隙, 避免钢板局部承压;为保证新增设钢板与垫石的粘结牢靠, 新增设的钢板上表面均需要横向拉毛, 实施时拟采用角磨机进行打毛, 然后再采用结构胶调平;支座更换之前, 需要准确测量支座处各片主梁的梁底标高, 支座更换完毕且完全落梁后, 该处梁底现有标高必须与原标高间误差控制在±2 mm以内。

c.垫石上部调平处理:将病害支座拆除后, 对预制好的钢板在垫石上方实施粘贴。具体做法:清理垫石上部至完全清洁→将不少于40 mm厚的结构胶涂抹于不锈钢板面→对照设定的平面位置, 按设计置板方向, 将涂胶面覆于垫石上部→支撑稳定。

d.检查不锈钢板和新支座的放置位置, 应保证其位置准确和水平, 实施第一次落梁。

e.落梁:对更换支座及支撑情况作进一步检查, 并确保无异常后行使落梁, 各千斤顶同步回油, 分级进行, 至梁体完全落于临时支撑。迅速刮除落梁过程中挤出的余胶。此时梁体与支座面应已形成密合, 必须检测不锈钢钢板是否水平、钢板与支座是否密贴、支座四周是否异常, 如果存在脱空、钢板不水平现象或其他异常问题, 则需要重新调整, 直到合格为准。

f.千斤顶继续回油, 取顶至下一台工作, 梁体落于临时支撑上。等待梁底结构胶固化, 原则上固化时间不少于一昼夜。

g.结构胶完全固化后, 取出千斤顶, 清理墩顶杂物。该墩支座更换工作完成, 转入其他墩按以上程序继续更换支座工作, 至全面完成, 恢复交通。

5 结语

桥梁支座虽然是桥梁的一个小部件, 但是其重要性却不可忽视。此次结合苏州星华街高架桥的支座进行病害分析和研究, 利用单墩顶升法来消除桥梁支座中存在的安全隐患, 使桥梁在运营期间减少桥梁安全事故发生。此方法具有对桥梁结构破坏小、易操作、可行性强和经济性好等优势。总之, 桥梁支座在整个桥梁结构中对桥梁上部结构的受力、位移、转角起着十分重要的作用, 其性能的好坏直接影响到桥梁的整体稳定性、耐久性和行车安全, 故对桥梁支座维修加固也需要越来越重视。

参考文献

[1]CJJ 99—2003, 城市桥梁养护技术规范[S].

[2]JIG H11—2004, 公路桥涵养护规范[S].

[3]席超波.桥梁橡胶支座常见病害分析及双控整体顶升更换支座方法[J].建筑结构, 2003 (8) :91-92.

浅析桥梁主要病害及加固方法篇2

关键词桥梁；病害分析；加固

中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)072-0145-01

1桥梁的主要病害

1）现浇板梁桥上部结构主要病害为现浇板出现超宽纵向贯通裂缝，并有水渍出现。出现病害的桥梁龄期跨度较长，建造的桥梁占了绝大多数。桥梁的特点是：跨度较小，但桥梁宽度较大，20世纪80年代及以前建造桥梁长宽比一般小于0.4，双向受力明显，该桥一般有一定的斜度，为典型的斜梁桥，受力情况更加复杂，而囿于当时的设计理论和分析方法，对结构空间受力的复杂性并没有能够充分的考虑；同时，当时设计荷载标准较低，而当前交通超载现象严重（特别是一些交通繁忙的国道），进一步诱发了病害的发生，也是对结构安全的巨大威胁。目前对出现这类病害的桥梁还没有进行妥善的处治，环氧砂浆灌缝只能将裂缝暂时封闭，但不能将该类受力裂缝根治。采用粘贴钢板、碳纤维布增强结构横向刚度的等方法才是根本的治理方法。养护管理部门近年来对桥面进行了大修，重新铺设桥面铺装从一定程度上增强了桥梁的整体刚度，缓解了病害特别是水侵害的发展速度。

2）钢筋混凝土T 梁桥也是病害高发的一种桥型，病桥率达到了40％。除材料退化原因外，施工质量不佳和结构整体性不强是另外两个主要诱因。跨度小于13m的钢筋混凝土T梁桥普遍没有设置跨中横隔梁，其端横隔梁也是与T梁梁体一起预制后采用湿接缝联接，类似铰接，而不是作为一个整体现浇，连接强度明显不足。跨度为16～20m 的钢筋混凝土T 梁桥，虽然在跨中和1/4跨处共设置了3道横梁，但也没有浇注成整体而是采用湿接缝。病害T梁的跨中横隔梁大多存在明显的错位变形，反映出整体强度不足的问题；在T梁翼缘连接处有比较普遍的渗水腐蚀梁体现象，同时在桥面铺装的相应位置也伴有通长的纵向裂缝出现，这都反映出桥梁整体刚度的不足。由于共同受力性能不佳，T 梁本身也出现严重的病害，跨中有超过规范限值的受弯裂缝出现，且有些上下贯通，支点处也有超限的受剪裂缝出现。经与往年的检测结果比较，裂缝还有进一步发展的趋势。对这类病桥，除封闭梁体裂缝、采取必要手段加强梁体本身外，增强桥面铺装、加强T 梁间的横向联系以提高结构的整体性能也是非常有效并且必要的手段。

3）钢筋混凝土铰接板梁。检测桥梁中未发现梁体有超出规范要求的受力裂缝等明显缺陷，其一个普遍性的病害是板梁间铰缝脱落，且大部分伴有渗水腐蚀现象，其中一座还出现铰缝两侧梁体混凝土脱落、钢筋外露的现象，影响了结构的安全和耐久。近年来，伴随所在公路的大修或改造，桥梁的桥面铺装也进行了改造和加强，结构的整体性能变好，铰缝间的渗水现象得到了有效的治理。

2桥梁病害特点

1）从桥梁型式来看，梁式桥梁病害比石拱桥更加严重。在石拱桥的桥龄普遍较老的情况下，其病桥率也远小于梁式桥梁。地基基础状况良好，可有效避免石拱桥中常见的基础病害，且建设可就地取材，具有一定的经济优势，以后可优先选用这种桥型，但建设中应采取措施，保证防水层的有效耐久。

2）在梁式桥梁中，整体式桥梁比多梁式桥梁的病害情况更为严重，而在多梁式桥梁中，钢筋混凝土结构比预应力混凝土结构出现了更多的病害；在钢筋混凝土多梁式桥梁中，所调查的T 梁病害远多于铰接空心板梁。

3）所调查桥梁中，桥面铺装以沥青混凝土居多，桥梁所在道路全部是沥青混凝土铺装。当桥面铺装为水泥混凝土时，其病害程度明显更加严重，而其连接段路面铺装一般也有更为严重的破坏。

3桥梁加固的原因及目的

1）原因：①随着经济的发展、交通量增大，载重等级发生变化；②早年设计的指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说造成断面单薄、安全储备低；③桥梁耐久性差和年久老化，如砖拱桥等；④近年修建的桥梁，因设计不当或者施工质量差，也存在着加固的问题。

2）目的：①因全国总体危桥数量庞大，若将其拆除重建，不仅要耗费大量资金，而且工期也较长；若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造，桥梁加固后，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入使桥梁能满足交通量的需求，还可以缓和桥梁投资的集中性，为国家带来巨大的经济和社会效益；②加固设计必须本着“牢固可靠、简便耐用、经济适用”的基本原则。

4桥梁加固的主要方法

1）加固方案的选择。加固方案与诸多因素有关，常考虑的主要因素有：①桥梁结构形式；②桥位地形、水文、自然状况；③桥梁现状分析研究结论；④施工技术水平；⑤能否封闭交通；⑥预期加固效果；⑦资金投入量等。合理的加固方案是将上述加固方法优化组合，体现出加固效果及经济效益。应注意以下两点：不同的加固方法有对应的设计计算方法；加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约，如原结构配筋率、截面尺寸等，不可能无限制地提高承载能力。

2）桥梁上部结构的常用加固方法。①桥面补强层加固法。在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿除旧桥面，使其与原有主梁形成整体，达到增大主梁有效高度、改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力的目的；②增大截面和配筋加固法。当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法，这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸、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。该法广泛应用于桥梁及拱桥和拱桥拱肋的加固；③锚喷混凝土加固法。借助高速喷射机械，将新混凝土混合料连续的喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，凝结硬化面形成钢筋混凝土，从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用；④粘贴钢板加固法。当交通量增加，主梁出现承载力不足或严重腐蚀的情况时，梁板桥的主梁会出现严重的横向裂缝。采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，达到提高梁的承载力的目的。

5桥梁下部结构的常用加固方法

1）扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或埋深太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。

2）钢筋混凝土套箍或护套加固法。当桥梁墩台由于基础埋深不够，或因施工质量控制不严等原因，导致墩台开裂时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。

3）桥台新建辅助挡土墙加固法。由于桥台台背水平土压力过大，引起桥台倾斜，应在台背之后加建一挡墙，以抵御过大的土压力。

6桥梁加固后的观测和检查验证

桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验，将试验结果与加固设计的计算结果进行对比，来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言，不方便进行荷载试验，通过其频率变化来定量评估桥梁墩台的加固效果。

参考文献

[1]陈建标.浅谈公路桥梁的加固措施[J].今日科苑,2010,12.

[2]彭莹.如何防治公路沥青路面的常见病害[J].消费导刊,2007,12.

[3]薛晓霞.普通梁式桥加固维修技术研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊), 2010,08.

桥梁病害分析与维修加固方法探讨篇3

自改革开放以来, 我国桥梁建设得到了跨越式的发展, 对改善人民日常出行条件和促进区域经济发展, 起到了至关重要的作用。桥梁作为一种功能性结构物, 长期暴露在自然环境中, 不仅受到环境温度、湿度变化影响和大气侵蚀, 又在荷载作用增加、材料疲劳、超限服役等使用环境的作用下, 不可避免的会产生逐渐损坏, 甚至影响桥梁正常运营。桥梁的病害问题日益突出, 同时也使得桥梁维修加固任务十分繁重。桥梁加固是一项系统工程, 复杂程度不低于新建桥梁, 它涉及很多方面, 包括病害诊断、病害原因分析、加固方案选择、选择加固材料和施工方法、运营管理等。

2 混凝土桥常见病害类型

2.1 裂缝

钢筋混凝土桥梁裂缝根据成因可以分为结构裂缝 (a) 和非结构裂缝 (b) 两种。结构裂缝产生的主要原因有设计应力超限、配筋不合理、预应力筋锚固不当、基础沉降和意外事故等;非结构裂缝产生的主要原因有混凝土收缩、支架变形、热量变化 (早期水化热、温度变化、冰冻、融化) 和化学作用 (钢筋锈蚀胀裂、碱性骨料反应胀裂) 等;

2.2 环境因素引起的损伤

桥梁结构长期暴露在自然环境中, 受到环境温度、湿度变化影响和大气侵蚀, 通常会引起以下几种损坏: (1) 钢筋腐蚀和混凝土碳化。这两种病害现象在钢筋混凝土桥梁结构中较为常见。随着此种病害日渐严重, 桥梁结构会产生较多沿钢筋方向的裂缝, 进而影响结构整体安全性和使用寿命。 (2) 碱集料反应和氯离子侵蚀。混凝土碱集料反应发生缓慢, 要在有水分且需常年累月才能造成破坏, 氯离子对混凝土有很强的化学侵蚀作用。 (3) 冻融病害和渗水作用。在潮湿状态下, 由于温度变化, 混凝土中孔隙水冻结体积膨胀, 融解后松弛, 如此反复产生疲劳应力, 进而造成混凝土从外到内逐渐被剥蚀。[1]

2.3 支座和伸缩缝病害

支座设置在桥墩和桥台顶部, 不仅将结构自重和活载引起的力传递下来, 还需满足桥梁结构在各种因素的作用下有一定的变位, 其是桥梁结构非常重要的组成部分。所以桥梁支座的好坏直接和桥梁结构整体承载性能和安全性能息息相关。支座存在的病害情况通常有:支座位移超限、脱空、变形开裂、混凝土垫石压坏、剥离、钢筋外漏锈蚀;橡胶支座老化;滑动钢盆橡胶支座螺母松动, 固定螺栓脱落和剪断破坏;钢板滑动支座和弧形支座滑动面、滚动面锈蚀;球摆式支座各部分受力不均匀等。

对于支座一般病害, 其原因主要有以下几方面: (1) 温差影响和动力荷载造成梁体发生伸缩, 但伸缩量并不均匀, 使支座发生整体移动, 进而会使位移超限。 (2) 支座本身质量存在缺陷。 (3) 施工水平不足引起的病害, 例如各个结合部位不平、支座下钢板缺失或厚度不够等。 (4) 钢板表面防腐层破坏, 导致锈蚀。 (5) 支座受到的作用超过其抗压容许应力时, 产生较大变形甚至破坏[2]。

伸缩缝设置在梁体端部, 结构薄弱处, 由于其反复承受车辆荷载, 所以容易遭到损坏, 在影响使用性能的同时还会引起桥梁结构的破坏。桥梁伸缩缝装置的破损往往表现为以下几个方面:伸缩缝变形、锚固构件损坏、接头四周填料剥落、凹凸不平、锚固混凝土局部破损、出现麻面和锚固钢筋外露等病害。对于伸缩缝装置一般的损坏, 其原因有以下几个方面: (1) 伸缩缝装置刚度和桥面板端部刚度不满足要求;铺装用沥青与伸缩缝锚固混凝土之间刚度相差较大, 伸缩量计算不准确。 (2) 施工质量得不到保证, 导致伸缩缝安装和设计图纸有差异。 (3) 车辆超载现象日益严重;伸缩缝内填料不断老化和偶然荷载等。

3 桥梁常见加固方法

3.1 增大截面加固法

增大截面加固法是通过增大原构件截面面积并增配钢筋, 以提高其承载力和刚度的方法。本方法适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受压构件的加固, 以提高受弯构件的抗弯承载力、抗剪承载力和刚度, 提高受压构件的正截面承载力和刚度。其一般施工工艺是: (1) 原结构表面进行清理凿毛, 使其与灌浆材料有足够的粘结力。 (2) 安装植筋或锚杆, 通常呈梅花型布置, 间距20cm×20cm。 (3) 新增钢筋或钢筋网, 单根钢筋紧靠植筋或锚杆, 先绑扎后点焊于植筋或锚杆上。 (4) 浇注混凝土并养护。增大截面法进行加固时应注意, 新浇筑的混凝土强度宜比原构件混凝土强度提高一级, 且不低于C25;新浇筑混凝土层的最小厚度, 对于板不宜小于100mm, 对于梁和受压构件不宜小于150mm;[3]加固用受力钢筋直径≥12mm, 但一般≤25mm, 构造钢筋直径≥10mm, 箍筋直径≥8mm;新旧混凝土结合面处, 应将原构件的表面凿成粗糙面, 其凹凸差应不小于6mm。

3.2 碳纤维加固法

碳纤维加固法是采用结构胶黏剂在被加固构件薄弱部分黏贴高强复合碳纤维布或碳纤维板两种材料来进行加固的方法, 其可以与原结构共同受力, 成为一个整体结构, 以限制裂缝的展开, 从而使结构的承载力得到进一步提高。碳纤维布的抗拉强度标准值一般为3550MPa, 弹性模量为 (2.2~2.35) ×105MPa, 名义厚度为0.11~0.43mm, 公称宽度为200~1000mm, 列举某个品牌的碳纤维布性能指标如下表所示:

碳纤维加固与传统的增大截面法相比, 具有以下优点: (1) 碳纤维材料抗拉强度高, 本构关系呈完全线弹性, 且不存在屈服点和塑性区, 其抗拉强度是相同截面钢材的7~10倍。 (2) 重量轻, 其密度仅为普通钢材的1/4。 (3) 耐久性好, 可提高抗碳化能力和用于各种腐蚀性环境。 (4) 施工速度快、施工工艺简单。 (5) 应用范围广, 不仅可以进行混凝土构件的加固, 还可用于钢结构和木结构的加固。其适用于钢筋混凝土受压柱, 以提高延性和耐久性的加固, 也可用于梁板的加固, 但不适宜对以控制结构变形为目标的构件加固。

3.3 体外预应力加固法

体外预应力加固就是把具有防腐保护的预应力索 (包括钢绞线、高强钢丝束和精轧螺纹钢筋) 布置在既有桥梁的主体结构之外, 只通过两端的锚固以及梁中得转向装置与梁体相连, 对梁体施加外力, 以改善原结构的受力状态, 达到改善桥梁的使用功能和提高承载力的目的。特别适用于大跨径预应力混凝土连续箱梁和连续T构箱梁桥的加固。根据体外索在结构上的位置可分为顶板体外索、腹板体外索和底板体外索三种, 根据加固结构可分为钢结构锚固的体外索和混凝土结构锚固的体外索两种。体外预应力钢丝绳施工流程为:基底打磨处理→开槽粘钢, 安装锚具→反力点设置→锚固端制作→涂刷界面剂→对称张拉→高强锚固砂浆处理→聚合物砂浆处理。[4]

预应力高强钢丝绳抗弯加固可以较好解决现有加固技术的瓶颈问题, 其有效性已经得到试验及试点工程的验证, 具有的优点包括: (1) 刚度、最大承载力、延性、耐火及耐老化性能都得到明显的提高; (2) 加固材料的强度能被充分发挥, 且加固后的梁体通常不会发生粘结破坏; (3) 对低强度混凝土结构、预应力混凝土结构及二次受力构件的加固效果明显; (4) 承载力易于估算; (5) 施工工艺简单, 施工成本较低。

除以上介绍的几种加固方法外, 还有粘贴钢板加固法、、混凝土结构纤维棒加固法、改变结构体系加固法、玄武岩纤维网格加固法等许多加固方法, 此处不再一一详细介绍。总之应遵循技术水平可行、经济效益合理、工期满足要求等原则, 综合考虑, 选择最佳的加固方案。

4 结束语

由于产生桥梁结构各种病害的原因是错综复杂的, 所以要综合分析病害原因, 采用相应的防治措施, 将病害产生的几率降到最低。对需要进行加固改造的桥梁, 分析对比采取相应的加固方法, 使其在设计年限内具有足够承载力和良好的使用性能。

摘要：桥梁是道路工程中的重要组成部分, 因此桥梁病害防治的重要性显而易见。本文介绍了桥梁结构常见的几种病害及产生原因, 随后简要介绍了几种维修加固方法。桥梁进行维修加固时, 应仔细分析各种病害产生的原因, 明确加固目的, 分别采用各种不同的加固技术。

关键词：桥梁,病害,裂缝,加固,技术

参考文献

[1]中交第一公路工程局有限公司等编.公路桥涵施工技术规范 (JTG/T F50-2011) [S].北京:人民交通出版社, 2011.

[2]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.公路桥梁加固设计规范 (JTG/TJ22-2008) [S].北京:人民交通出版社, 2008.

[3]刘廷敏, 陈常科.结构混凝土表观病害成因与防治[J].山东交通科技, 2001 (2) :44-45.

桥梁病害及其加固维修篇4

1常见的道路桥梁结构病害

1.1道路桥梁地基不均匀沉降

由于地基所处地段土层较软、路基材料结构性差、地基施工过程把关不严等原因, 使得一些道路桥梁的地基出现不均匀沉降现象。不均匀沉降会造成道路桥梁的桥面受力不均匀, 从而出现裂缝, 进而引发桥面塌陷、桥梁损毁等灾害的发生。

1.2路桥面铺装层出现裂缝

一方面, 当前我国的道路桥梁大多采取半刚性的结构, 这种材质的结构对气温变化比较敏感, 在北方温差比较大的情况下, 由于道路桥梁施工过程中存在的温度变化不均而导致路桥面铺装层出现裂缝。另一方面, 由于车辆在行驶过程中常常会出现超载、急刹车等现象, 在这类情况较长时间地持续作用下, 路桥面铺装层容易因长期积压和磨损而造成裂缝。此外, 当前的道路桥梁路面材料主要为水泥混凝土, 如果在道路桥梁施工过程中存在混凝土配料配比不合理的现象, 或者施工人员不能够准确把握好初凝期的锯缝时间, 就比较容易造成道路桥梁通车后不久即出现裂缝。

1.3桥梁两端出现局部破损

路桥结构中最常见的一种破损叫做梁端头破损, 这种破损主要有两种表现:梁端头变形和梁端头伸缩缝的损害。道路桥梁两端的梁端头破损, 是比较难以修复的路桥结构病害, 是当前道路桥梁技术中亟待进一步攻克的一项难题, 它不但会降低人们行车过程中的舒适感, 还会对道路桥梁的整体结构造成破坏, 最终缩短道路桥梁的使用寿命。

1.4道路桥梁出现剥蚀现象

剥蚀, 即剥落和侵蚀, 是指由于受到雨水、风力、日晒等自然力量和刮擦等人为因素共同作用的一种病害结果。道路桥梁出现的剥蚀主要表现为起皮、蜂窝面、整体性剥落等。剥蚀对道路桥梁的危害主要表现为, 它一方面会对道路桥梁的整体美观和外观形态造成破坏, 另一方面容易导致道路桥梁里面的钢筋出现裸露, 造成道路桥梁钢筋锈蚀速度加快。

1.5道路桥梁混凝土的碳化

由于建筑道路桥梁的混凝土中存在大量的氢氧化钙, 容易与空气中大量存在的二氧化碳发生化学反应, 产生出碳酸钙, 这一化学过程就是道路桥梁混凝土的碳化过程。混凝土碳化过后, 碳酸钙会使得混凝土的PH呈现明显下降, 会对包裹在混凝土中间、未进行过防腐处理的钢筋造成化学腐蚀, 从而影响和缩短道路桥梁的使用寿命。

2产生道路桥梁结构病害的原因

2.1道路桥梁基础类型设计不合理

在道路桥梁结构设计阶段, 一些道路桥梁由于规划设计不合理, 在基础设计和施工过程中采用明挖的扩大式基础, 并用浆砌石、低强度的等级混凝土为基础来作为主要的结构形式, 这就容易为以后发生各种类型的结构性病害留下天然的隐患。

2.2道路桥梁基础埋置的深度不够

俗话说:基础不牢, 地动山摇。道路桥梁的地基硬度和深度将直接影响和决定着道路桥梁的承重能力和持久能力。在实际的道路桥梁病害中, 一部分是因为道路桥梁基础埋置的深度不够造成的, 尤其是在季节性冻土或多年冻土区域修建桥梁基础时, 需要达到最大冻深度以上, 而施工扰动后的冻土承载能力会明显下降, 在经过数个冻融循环后常常就会出现结构性病害问题。

2.3道路桥梁施工受到季节影响大

道路桥梁工程如果在夏季施工, 由于此时的基坑是敞开的, 里面的冻土已经受到太阳暴晒过, 在向里面灌注混凝土进行硬化时常常会释放出大量的水化热, 加之在施工前后桥位处的自然植被常常早首破坏, 从而容易造成地场的热扰动增加, 破坏冻土的自然稳定状态, 造成道路路基的冻土出现退化和下沉。如果在冬季施工, 则由于气温过低, 造成路基基坑开掘过程中容易存在一些新问题, 而且会加大道路桥梁施工的整体难度。

2.4道路桥梁的超负荷疲劳运行

一些道路桥梁由于修建时间比较早, 在开始设计和建设时具备的荷载能力相对比较低。在投入使用后, 尤其是随着近年来城镇化水平提升和城乡居民汽车保有量的快速增长, 使得道路桥梁实际承担的荷载量大大高于设计预期, 且还呈现不断增长的趋势, 这就容易造成道路桥梁的超负荷疲劳运行, 最终引发各类型的结构性病害。

3加固道路桥梁结构的对策思考

3.1道路桥梁加固施工的原则

一是要坚持最大化利用原则, 也即在对道路桥梁进行加固的过程中, 需要加强对各项数据和性能指数进行科学检测, 在确保原本结构能够满足实际使用标准的前提下在进行完善, 充分发挥路桥建设工程的最大作用和最大社会经济价值, 防止出现因为加固道路桥梁注意结构而破坏其他零部件的现象。二是要坚持前期全面勘探原则, 也即要充分考虑到路桥建设的充分性和琐碎性, 切实做好实地考察, 在立足于道路桥梁建设的目的与意义基础上, 努力使路桥建设与其周围的自然环境、水文地质、交通状况等协调和适应, 确保问题科学及时解决, 工程顺利有效开展。三是要努力做好前期设计工作, 前期设计工作非常重要, 一方面要高度重视前期设计工作, 严格把关, 防止任意减少设计周期造成设计突出粗糙简单的现象;另一方面, 需要不断优化和完善设计方案, 充分考虑施工过程中可能出现的气候、地质等因素的影响, 进行对方对比和反复论证, 努力选出最科学的加固方案。四是要注意路桥整体效应, 道路桥梁结构性病害的防控的加固不能仅仅满足对零部件和部分结构的小修小补, 而要树立整体和联系的观点, 注重路桥加固工程的整体质量和效应。

3.2道路桥梁加固增强技术分析

一是裂缝缝补技术, 主要有表面处理法、充填法、注浆法、表面喷涂法、粘接钢板封闭法等。二是道路桥梁加固增强技术, 主要包括梁式桥上部结构加固增强技术、加大截面加固法、外部粘贴加固法、外部预应力加固法、改变结构体系加固法、增设纵梁加固法等。三是桥梁结构锚喷支护技术, 是指在速凝剂和施喷机发展和推广后, 人们把喷射、锚杆、钢筋网等配合起来, 用于加固和增强桥梁上部结构的一种新技术。

3.3加强道路桥梁结构的具体措施探讨

一是要增加桥体的纵梁, 提升桥体自身的跨度和载重力, 从而提升道路桥梁的综合承载力, 达到加固路桥结构的效果。二是要努力扩大路桥面积。三是要根据道路桥梁施工方案和具体实际, 在保证道路桥梁质量的基础上, 适当增加路桥的主体钢筋数量, 从而完善道路桥梁结构, 增强道路桥梁的荷载能力。四是要通过施加外部应力, 增加桥梁部分构件的原始预应力, 减轻桥梁自身的重力, 提高桥梁的强度和稳定性。五是要粘贴外部结构, 努力让道路桥梁的结构充分融合和互相作用, 从而提高道路桥梁的强度和承载力。

4结束语

道路桥梁是城市内和链接城乡之间、城市之间的重要基础设施, 是现代城市建设的有机组成部分, 它的重要作用和特殊性, 决定了它必须具有高强度的结构和超过其他建筑物的承载能力。在社会运输需求与城市道路桥梁供给矛盾日益突出的背景下, 当前表现出的越来越多的关于道路桥梁结构性病害的问题, 越来越引起人们的重视和关注, 同时也说明了加强对道路桥梁结构病害的研究和防控显得越来越重要的紧迫。当前, 加固道路桥梁结构是一项复杂的系统工程, 它将随着现代技术的不断发展而进步, 需要人们增强实践意识和创新思维, 进一步积极探索创新。

参考文献

[1]王亚茹.道路桥梁常见的结构病害及加固措施[J].黑龙江科技信息, 2014 (09) :209.

桥梁病害及其加固维修篇5

旧桥加固技术是一门新的课题, 一般分为两种情况, 一种是对原有桥梁出现的病害进行处理, 使处理后的桥梁恢复原有的承载力、满足使用要求, 另外一种是原设计的荷载标准不能满足现在的交通要求, 使其处理后能提高到一个新的标准。

目前国内桥梁加固技术还没完善, 本人结合中山港大桥支线桥维修加固工程, 总结出桥梁存在的一些常见病害及相对应加固方面的施工方法, 为同行在处理这方面问题时提供一些借鉴。

2 工程概况

中山港大桥支线桥位于中山市港口镇东河道和白花海水之间的半岛上, 总长851.78m, 桥宽11.34m, 由49孔16m跨简支T梁和4孔12m跨简支实心板梁组成。施工内容主要包括对两座支线桥裂缝进行处理, 对桥墩、帽梁及梁板进行加固, 凿除旧的桥面铺装, 新建新的防水混凝土铺装层等内容。由于桥梁存在比较多的病害, 按照目前情况发展下去, 若不及时加固, 桥梁的使用寿命不会超过10年。

本工程分为上部结构及下部结构的加固施工。上部结构施工流程为:先凿除原有混凝土铺装层及伸缩缝, 然后浇筑新建混凝土铺装层, 接着伸缩缝及中央防撞栏的施工, 然后两侧防撞栏施工, 最后进行交通标志线的施工。下部结构是先加固墩柱、帽梁、桥台, 最后加固梁板。

主要材料:植筋胶采用德国慧鱼的FISV360S, 找平材料采用新加坡美瑞的MR958A/B环氧结构胶, 亲和胶用日本肖邦的NE300OPRIMER底胶, 底层及顶层浸胶树脂采用日本肖邦的CE浸渍胶, 碳纤维布采用德国慧鱼的FRS碳纤维布, 最终涂装层采用中浅灰水泥面漆, 裂缝灌注胶采用日本肖邦的BL-GROUT裂缝灌注胶, 防撞栏涂装采用浅灰水泥面漆。钢板采用Q345-C钢板。新建桥面铺装混凝土采用C40钢纤维混凝土, 抗渗等级为P8。

3 病害调查

在对桥梁进行加固前, 对现状桥梁的全面检测, 具体情况如表1所示。

根据病害的调查结果可以总结出本工程的病害形式主要有以下四种:

⑴存在大小、深浅、长度不同的裂缝。

⑵混凝土麻面蜂窝、破损、渗水水斑。

⑶钢筋筋锈胀, 露筋锈蚀。

⑷桥面铺装破损、桥面龟裂。

图1是桥梁部分部位存在病害的一些图片:

4 针对存在的病害, 具体的加固对策 (如表2

根据上述分析, 本工程加固方法主要有以下8种:

⑴裂缝灌浆处理;

⑵裂缝封闭处理;

⑶外露锈蚀钢筋除锈修补;

⑷锚筋 (栓) 施工;

⑸贴碳纤维布施工;

⑹粘贴钢板施工;

⑺外露钢筋构件防腐涂装;

⑻修补混凝土表面施工工艺;

⑼凿除原桥面铺装层后重新浇筑。

4.1 裂缝灌浆处理

对于缝宽大于等于0.15mm的裂缝采用化学压力灌注环氧结构胶补强处理。施工工艺流程如下:

裂缝处理→埋设灌浆咀→封缝→封缝检查→配制浆液→灌浆→封口处理→质量检查

4.2 裂缝封闭处理

本工程对所有宽度小于0.15mm的裂缝, 无论缝宽大小, 在进行裂缝的灌浆处理过程中一并封闭, 不需再做处理。

4.3 外露锈蚀钢筋除锈补修施工工艺

⑴对混凝土表面进行清理, 凿除露筋部位的剥落、疏松、复试等劣化混凝土, 使钢筋锈蚀部分完全露出, 清除松散的灰浆、砂砾、油垢, 使混凝土表面保持干净。

⑵用钢丝刷对锈蚀部分钢筋进行除锈处理, 直至将钢筋表面打磨出有金属光泽为止。对于锈蚀面颊达到钢筋截面积的20%以上的主筋, 必须将其完全凿除, 进行除锈处理后, 在其侧面焊接相同直径的接长钢筋。

⑶丙乳砂浆施工前必须进行试验确定配合比, 施工过程中应按照配合比准确称量各组成材料并搅拌均匀。丙乳砂浆一次配置不宜过多, 配合后应尽快将其铺筑到位。

4.4 锚筋 (栓) 施工工艺

4.4.1 植筋工具

植筋的工具:冲击钻 (配足设计植筋孔径相对应的钻头) 、钢筋探测仪、吹气泵、气枪、植筋胶注射器、毛刷 (或钢丝刷) 。

4.4.2、植筋工艺

准备→钻孔→清孔→孔除尘→孔干燥→钢筋处理→配胶→注胶→插筋→养生。

4.4.3 植筋的质量验收: (利用二种试验来进行控制)

⑴现场抗拔试验 (施工前的试验) :现场先选取不参与受力、非重要位置或将来凿除的混凝土进行植筋, 达到强度要求后, 进行抗拔试验, 检验标准以设计抗拔力不被拔出为准, 此时混凝土完好即为合格。然后才可以批量操作。

⑵现场抗拔试验 (施工后的验收试验) :检验标准同样采用设计抗拔力不被拔出为准, 同规格的钢筋每100根随机抽样一组, 每组为3根, 进行试拉, 如达到安全拉力钢筋不被拉出, 说明植筋施工质量合格。

4.5 粘贴碳纤维施工工艺

4.5.1 工艺流程

施工准备→混凝土表面处理→涂刷底胶→环氧腻子修补→粘贴碳纤维布→表面防护

4.5.2 施工质量检测

⑴施工开始前, 应确认碳纤维布和粘接剂、底层树脂、找平材料的产品合格证和质量验收报告, 其各项性能应满足设计要求。

⑵当粘接质量不符合要求需割除修补时, 应沿空鼓部分的碳纤维割除, 以每边向外缘扩展100mm大小之同样碳纤维材料, 用同样粘结剂补贴在原处。

4.6 粘贴钢板施工工艺

4.6.1 施工工艺

粘钢区域混凝土表面处理→钻孔植埋螺栓→粘贴钢带现场配套打孔与扁钢带粘贴面处理→配制环氧砂粘贴扁钢带→加压固定→固化检验→扁钢带表面防腐处理。

4.6.2 施工要求

⑴钢板采用Q345-C钢板。其质量应符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700的规定, 其性能设计值应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定采用, 不得使用无出厂合格证、无标志或未经进场检验的钢材;高强螺栓应采用全螺纹的螺杆.不得采用锚入部位先螺纹的螺杆, 其质量应分别符合现行国家标准《低合金高强结构钢》GB/T1591和《碳素结构钢》GB/T700的规定。

⑵粘贴钢板的胶粘剂必须采用专门配制的改性环氧树脂胶粘剂型, 其安全性检验指标必须符合国家标准《混凝土结构加固设计规范》A级胶的规定。且必须有90d湿热老化试验法定单位检测报告。

4.7 外露钢构件防腐涂装

桥梁外表粘贴钢构件处于一般大气和潮湿的环境中, 需进行防腐处理。钢构件防腐涂装材料及工序如表3所列。

4.8 修补混凝土表面施工工艺

混凝土表面修补按照病害情况分为两种情况进行处理。对疏松层较浅、病害范围较小的区域采用丙乳砂浆修补, 对孔洞及深度超过6cm的深层采用丙乳细石混凝土修补。

图2是部分加固过程中的照片。

5 结语

中山港大桥支线桥维修加固工程在2010年5月31日完工, 据当初估算, 桥梁加固后的使用寿命可以延长30年, 如果把桥梁拆除然后重建的费用将近2000万, 而且会对社会造成很大的影响, 而加固维修的总费用却不超过700万, 施工时候做好了交通疏导措施, 对原有交通影响也不大。

本桥改造后节省了国家资源, 延长了桥梁的寿命, 获得了良好的社会声誉。

参考文献

[1]《公路桥涵施工技术规范》 (JTJ041-2000)

[2]《公路桥涵养护规范》JTGH11-2004