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桥梁加固

                                                                                                                       桥梁加固

       桥梁加固,就是通过一定的措施?#26500;?#20214;乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高,以满足新的要求。也就是要针对桥梁所发生的不能满足继续使用的状况进行处理。加固的原因有桥梁耐久性差和年久老化、设计失当或施工质量差等。通过桥梁加固后,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?#34892;裕?#39044;防和避免桥梁坍塌造成的人员和财产的损失。加固的方法主要分为上部结构加固、下部结构加固。


加固原因


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?#31995;?#33410;省,安全度低,一般来说造成断面单薄、安全储备低,其中最典型的是双拱桥。

3、桥梁耐久性差和年久老化,如砖拱桥。

4、修建的桥梁,因设计失当或施工质量差,也存在加固的问题。





施工?#35759;?#22823;

1、已通车的桥梁,有?#36136;?#30340;交通需要,因为要在不中断交通的情况下加固,所以加固时有交通干扰。

2、结构形式的限制,加固的原则一般必须利用原有结构进行,所以受到局限。

3、新老结构的结合是个难题,包含新老结?#22266;?#31995;的变化和过渡,还包括新老桥体的接合面。

4、风险大,凡是要加固的桥梁,多半是危桥,结构已处在不利状态,对旧桥有的缺乏原有的设计资料和施工记录,结构内部情况不详,现有受力情况不一样,很难确定其受力极限,给旧桥加固带来了风险。




现状

据统计,截至2006年年底,我国公路总里程达345.7万公里,有公路桥53.36万座,203.99万?#29992;住?


近20年来大量修建的预应力混凝土连续刚构桥,普遍出现在收缩徐变完成后,跨中仍然持续下挠,?#25329;?#24213;板开裂;近10多年发展起来的钢管混凝土拱桥,以其优异的施工性、经济性、造型美风靡全国,但?#23548;?#30340;真实反映这一组合结构的计算方法并不成熟,管节点焊缝疲劳没能很好解决,吊杆寿命难于估计;近30年大量修建的钢筋混凝土箱型拱桥,桥道系病害多;诞生于20世纪60年代初的双曲拱桥,以其耗钢材少、造价低、施工方便的优点而风靡全国。到1979年全国建成双曲拱桥4085座、总长达到35万?#29992;祝?#21344;全国当时大?#34892;?#20844;路桥梁25.7%,双曲拱桥施工中突出优点是化整为零,施工完成后聚零为整,这?#36136;?#23427;的突出缺点,因为大量的接缝形成了结构中的薄弱环节,加?#31995;?#26102;人们认识局限,钢?#32784;?#36164;又严重不足,过分强调浅基薄面,建成的双曲拱桥,经短期通车,少数垮塌,部分弃而不用,部分已经加固,部分正在或等待加固,正常使用的甚少。


我国桥梁设计载重标准经历了从汽- 10、汽- 13、汽-15、汽-20、汽-超20的发?#26500;?#31243;,其中载重标准在汽-20以下的桥梁?#32423;?#25968;;验算荷载也由拖- 30、拖-60、拖- 80发展到挂- 100和挂- 120;规范规定的车辆荷载安全系数为1.40,低于美国的1.75和英国的1.73;按交通部以往的桥涵设计规范,室外受雨淋(干湿交替环境)的混凝土构件,钢筋保护层最小设计厚度尚不到国际通用规范规定的一半;如此等等。原先设计规范标准过低,加上日益增加的交通量和车?#22659;?#38480;超载现象泛滥,,相应的公路桥涵负荷日趋加重,一大批桥梁出?#26893;?#21516;程度的病害,结构老化、破损、变形较大、开裂现象严重,桥梁的持荷能力明显下降,有相当一部分成为危桥我国的桥梁安全状况不容乐观。桥梁加固已成为继桥梁建设后的又一大难题!

 


首先根据桥梁的现有?#38469;?#29366;况、存在病害、车?#23601;?#34892;的需要以及将来交通发展的趋?#30130;?#23545;加固的必要性和可行性作出分析判断,然后对各种加固方案的?#38469;?#32463;济效果进行比较,选择合理的加固方案。一般应符合下列要求:

 

1、比重建新桥节约60-70%以?#31995;?#36153;用才是可行的,有意义的。包括因加固桥梁中断交通造成的经济损失。

2、桥梁经加固后,其结构性能、承载力和耐久性方面都能达到使用?#31995;?#35201;求,

3、桥梁下部结构具有足够的潜力,能满足加固后的桥梁对基础的要求。

4、对加固?#38469;?#30340;先进性、经济性及耐久性等进行全面综合评价,力争采用各种指标较好的加固方案。

 


加固的方法

从桥梁加固的部位来分,桥梁可分为上部结构加固、下部结构加固。桥梁上部结构加固有常用方法有:加大截面法、?#31243;?#21152;固法、体外预应力加固法、增加辅助构件法和体系转?#29615;?#31561;。桥梁下部结构加固常用方法有:扩大基础加固法、高压旋喷注浆加固法、钢筋混凝土套箍及外包钢板等。需要?#24471;?#30340;是,这些加固方法的应用有的并不是单一的,必须根据?#23548;是?#20917;来选择加固的方法或者相互结合使用,并且在这些方法的使用之前,必须先将桥梁的裂缝、麻面等病害处理完之后方才进行加固。


中华人民共和国行业标准《双曲拱桥加固改造?#38469;?#35268;程》。



案例


混凝土方法

?#31243;?#32420;维织物(布)复合材加固法即用改性环氧树脂?#31243;?#21508;种符合国标GB50367-2006规定的纤维单向碳纤维织物布复合材,S玻璃布,E玻璃纤维单向织物布及国标GB/T221491-2008规定的单向芳纶布,芳玻韧布复合材


该方法具有?#31243;?#38050;板加固相似的优点外,还具有耐腐浊、耐潮湿、?#36127;?#19981;增加结构自重、耐用、维护费用?#31995;?#31561;优点,但需要专门的防火处理,适用于各?#36136;?#21147;性质的混凝土结构构件和一般构筑物。



材料要求


1碳纤维应选用不大于12k(1k=1000)的小丝束聚丙烯腈基(PAN基纤维),不得使用大丝束纤维。

2玻璃纤维,应选用S型玻璃纤维或E型玻璃纤维,不得使用A型玻璃纤维或C型玻璃纤维。

3碳纤维与玻璃纤维符合材?#31995;?#20027;要力学性能,应符合规定:

纤维类别?#20272;?#24378;度标准值弹性模量伸长率弯曲强度纤维复合材料与混凝土正黏结

碳纤维布材一级≥3400≥240000≥1.7≥700≥2.5≥45

二级≥3000≥210000≥1.5≥600≥2.5≥35

板材一级≥2400≥160000≥1.7 --≥2.5≥50

二级≥2000≥140000≥1.5 --≥2.5≥40

玻璃纤维S型(高强)≥2200≥100000≥2.5≥600≥40

E型(无碱)≥1500≥72000≥2.0≥500≥35


注:纤维复合材?#31995;目估?#24378;度标准值应根据置信水平C=0.99、保证率为95%的要求确定。

4芳纶纤维复合材?#31995;?#21147;学指标参照《桥梁结构用芳纶纤维复合材料》(JT/T531-2004)执行。



4.5纤维复合材料

4.5.1纤维复合材料用的纤维应为连续纤维,通唱采用碳纤维、玻璃纤维及芳纶纤维,其?#20998;?#21644;性能应

4.5.2加固用纤维复合材料与胶黏剂应进行以下适配性检验,且检验结果必须符合上表规定:

1?#20272;?#24378;度标准值;

2纤维复合材料与混凝土正拉黏结强度;

3层间剪切强度。

4.5.3在材料性能检验和桥梁加固设计中,纤维复合材料截面面积的计算应符合以下规定:

1对纤维布材,应按纤维的净截面面积计算,即取纤维布材的计算厚度乘以宽度,纤维布材的计算厚度应按其单位面积质量除以纤维密?#28909;?#23450;。

2对单向纤维板材,应按不扣除树脂体积的板截面面积计算,即应按实测的板厚乘以宽度计算。

4.5.4纤维复合材?#31995;?#21333;位面积纤维质量和纤维体积应符合下列规定:

1单层碳纤维布材的单位面积纤维质量,不应低于200g/m2,不宜高于300g/m2。单向碳纤维板材的厚度不应小于1.0mm,不宜大于2.0mm;板的宽度不宜大于150mm;碳纤维体积含量不应低于60%。

2单层芳纶纤维布材的单位面积纤维质量,不应低于280g/m2,不宜高于830g/m2。

3玻璃纤维布材的单位纤维质量,不应低于300g/m2,不宜高于600g/m2。



4.6胶黏剂

4.6.1桥梁加固用胶黏剂,根据所加固结构的重要程度分为A级胶与B级胶;其中A级胶用于重要结构或构件的加固,B级胶用于一般结构或构件的加固。

4.6.2桥梁承重结构(构件)加固用浸渍、?#31243;?#32420;维复合材?#31995;?#33014;黏剂的安全性能指标必须符合表4.6.2的规定,不得使用不饱和聚酯树脂、醇酸树脂等作为浸渍、?#31243;?#33014;黏剂。


4.6.3浸渍、?#31243;?#33459;纶纤维符合材料用的胶黏剂,其安全性能指标不应低于A级胶的要求,采用的递交与修补也应与之相匹配。


相关规范

GB 50367-2006混凝土结构加固设计规范

JTG/T J22-2008公路桥梁加固设计规范

GB 50550-2010建筑结构加固工程施工质量验?#23637;?#33539;

GB 50728-2011工程结构加固材料安全性鉴定?#38469;?#35268;