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桥梁抗震加固技术的应用分析?
桥梁抗震加固技术的应用分析?
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桥梁抗震加固技术的应用分析?

桥梁抗震加固技术的应用应该如何分析?请看中达咨询编辑的文章。
桥梁是交通生命线工程中的重要组成部分,震区桥梁的破坏不仅直接阻碍了及时救灾行动,使得次生灾害加重,导致生命财产以及间接经济损失巨大,而且给灾后的恢复与重建带来困难。桥梁作为重要的社会基础设施,投资大、公共性强、维护管理困难。提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失、加强区域安全的基本措施之一。根据以往地震中桥梁的震害情况,钢筋混凝土桥梁常见的破坏形式主要分为上部结构破坏、支座破坏、下部结构破坏和基础破坏等。
一、梁震害的主要形式
1、上部结构坠毁
由于支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁现象,在破坏性地震中常有发生,其中绝大多数是在顺桥向发生落梁。
2、支承连接件破坏
桥梁支座、伸缩缝、剪力键、支承连接件等,被认为是桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱的环节。支座的破坏形式主要表现为:支座移位、锚固螺栓拨出、剪断、活动支座脱落、支座本身构造上的破坏。
3、桥台桥墩破坏
墩柱弯曲破坏:弯曲破坏是延性的,多表现为开裂、混凝土剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等,并产生很大的塑性变形;墩柱剪切破坏:剪切破坏是脆性的,往往会造成墩柱及上部结构的倒塌,震害较为严重。桥台震害:桥台的震害在地震中是较为常见的,由于地基丧失承载力等引起的桥台滑移、台身与上部结构的碰撞破坏和桥台倾斜。
4、基础破坏
扩大基础的震害一般是由地基失效引起,桩基础的震害,除了地基失效这一主要原因外,还有上部结构传下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏,更有桩基设计不当所引起的震害。
二、桥梁震害的原因
目前的桥梁抗震技术在地震中并不能保证桥梁完好无损,根据过去众多地震发生时,桥梁所产生的不同问题和损坏情况,能够大致总结桥梁震害产生的以下五个原因:
1、地基震害
地震发生后,会产生强大的能量波,在地震能量波的推动作用下,桥梁地基中的沙土会被液化,这就导致了桥梁的地基失效,桥梁的地基发生沉降或不均匀沉降的情况,使地面发生较大的变形,地层也随之发生水平滑移、下层、断裂等现象。如果发生地基震害,将会使桥梁坍塌,给震后的桥梁修复工作带来极大的困难。
2、支座震害
不是所有的桥梁设计和建造都能按照高等级地震的要求来建造的,某些桥梁的支座设计,并没有充分考虑到抗震的需求,所以在某些支座形式和材料上存在着缺陷,在连接与支挡等构造措施上存在不足,导致支座在地震能量的作用下会发生较大的变形和位移。
3、桥墩震害
当地震发生后,桥墩在地震能量的作用下,会发生不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋裸露扭曲等问题,这些问题对在整个桥体的安全形成极大的威胁,严重影响到桥梁的平衡和牢固,若不及时修复和解决,桥梁将面临随时倒塌和倾倒的情况。
4、梁的震害:这种震害主要是由桥台震害、桥墩震害、支座震害等引起的,主要表现为主梁坠落,这是最严重的震害现象,直接断开了桥梁的主体桥面,导致道路交通瘫痪,抢修工作困难复杂。
三、桥梁抗震加固技术的应用
1、裂缝修补技术
根据裂缝的宽度、深度及分布特点,对裂缝宽度在0.15mm以下且裂缝深度较浅的细小裂缝,采用涂刷封闭胶进行表面封闭。对宽度大于0.15mm的裂缝,采用高压化学灌浆的方法进行治理,即将由化学材料配制的浆液,通过钻孔埋设注浆嘴,用压力将其注入结构裂缝中,使其扩散、凝固,达到封闭裂缝的目的。搭设施工平台→裂缝调查→裂缝清理→钻孔→安装注浆嘴→密封注浆嘴及裂缝口→配制胶液→灌注胶液→确认注满→胶液固化后拆除注浆嘴→收尾处理→验收。
2、结构混凝土表面缺陷修补技术
混凝土表面缺陷调查→缺陷大小面积测量→凿除缺陷混凝土→去除浮浆杂质至密室部位→凿除面清洗干净→对钢筋除锈→配置环氧树脂胶液→配置环氧树脂砂浆(混凝土)→原混凝土表面涂刷胶液→环氧砂浆(混凝土)修补→砂轮机打磨修补表面→验收。
(1)进行修补应对缺陷进行处理,将缺陷混凝土凿除,去除灰尘、浮渣及松散层等污物,并用有机溶剂将凿除面处擦洗干净,保持干燥。
(2)对于缺陷处的钢筋,必须进行除锈。
(3)环氧树脂和环氧砂浆的配置必须严格按照配合比进行配置。
(4)修补环氧砂浆时,必须施加一定的压力,用力涂抹。
3、墩身加固技术
搭设支撑支架→顶升梁体→凿除破坏区域钢筋及混凝土→重新焊接桥墩钢筋→原墩身表面凿毛、植筋→安装、焊接钢套管→灌注混凝土→钢管外表面防锈处理。
(1)原墩柱表面应充分凿毛,并清除干净,以保证新老混凝土间的黏结力。
(2)对于受损严重桥墩,桥墩本身已丧失承载力,在加固过程中需要凿除破坏区域钢筋及混凝土,此时需在桥墩两侧布置临时支承架,将梁体荷载转为两侧支承架承担。同时,需将梁体顶升到设计标高,采用同步顶升技术顶升梁体。
4、梁体加固技术
4.1梁底粘贴钢板加固技术
粘贴钢板位置放线→螺栓位置钻孔→粘贴钢板区域混凝土表面处理→钢板下料、加工→钢板粘贴表面处理→配置粘贴胶液→钢板粘贴→固定与加压→检验→胶液固化→完工后表面防腐处理→交付验收。
(1)对粘贴钢板区域混凝土外表面和钢板表面进行打磨、清理,以增强表面与粘贴胶间的黏结力;粘贴钢板的专用粘钢胶,严格按比例进行计量,并采用机械搅拌方法搅拌均匀,并在规定的时间内涂抹;采用支撑钢管与植筋螺栓相结合的方法对粘贴好的钢板进行加压,确保钢板与混凝土表面间的粘贴胶密实。
(2)将原铺装层凿除后,在梁体顶面植入直径为16mm的钢筋,钻孔深度为5cm,按梅花形布置;在灌注C50钢纤维混凝土前,用压风机将粘贴面清理干净,并用水润湿。
4.2梁体复位及支座修复技术
解除梁体约束→布置顶升平台→安放液压千斤顶→顶升梁体→支座震害处理→落梁至聚四氟滑板上→横向、纵向顶推梁体复位→顶升梁体取出聚四氟滑板→落梁→交付验收、拆除工作平台。
(1)在支座调整之前,首先进行顶升前的各项准备和预演工作,确保顶升的顺利进行,并封闭交通。
(2)必须用砂浆或其它合适的材料确保临时加固钢板的平整密贴。
(3)顶升前,必须采取一定的措施,以使梁体在一个桥墩(台)位置处的整体抬升。
(4)千斤顶顶升时,施工人员必须远离千斤顶,以防发生意外。
(5)在支座调整过程中,必须严格中断交通。千斤顶顶升时,必须缓慢顶升,同时安排人员严密观测桥面板的变形和相邻梁板的情况,如有异常,应立即停止。
5、桥面加固技术
5.1桥面伸缩缝更换技术
切缝→开凿原伸缩缝→清理槽口→伸缩缝安装定位→锚固及焊接→伸缩缝内填充泡沫板→清理和冲洗结合面→浇注钢纤维混凝土铺装层→养生。
5.2桥面铺装铺筑技术
凿除桥面铺装层→清理桥面→喷洒透油层→沥青混凝土厂拌和→摊铺沥青混凝土→碾压→涂刷交通标线。
结束语
现代建筑中桥梁抗震加固技术有着重要的作用,如何应对地震时桥梁将会发生的震害,如何提高桥梁抗震技术,是众多桥梁设计者和建设者需要共同努力的方向。为保证在今后的地震中,桥梁能够扛过地震损害,保障道路畅通,国内外桥梁建筑专家要齐心协力,共同研究和制定桥梁抗震技术,不断提高桥梁的抗震性能,让建造的桥梁永不倒下。
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公路混凝土桥梁加固技术探析?
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公路混凝土桥梁加固技术探析?

公路混凝土桥梁加固技术是怎样的?有哪些特点?请看中达咨询编辑的文章。
1.前言
我国公路混凝土桥梁以梁式桥为主要形式,随着社会的发展和设计标准、结构使用要求的改变,很多公路混凝土桥梁无法继续使用。相较于花费较大,周期较长的旧桥拆除重建工程而言,旧桥加固不仅可以延长桥梁的使用周期,而且在低投入的条件下满足了交通量的要求。因此,桥梁加固技术是值得工程人员研究的重要课题。
2.公路混凝土桥梁加固原则
混凝土材料抗压,但是不抗拉,因此通常与钢材共同使用。但是由于加入钢材后,混凝土的应力-应变关系放生改变,使得工程师无法准确对材料内部的时变性进行计算。与此同时,桥梁在交通量、温度、湿度等环境因素的影响下,必然会出现一些病害。对于一般混凝土桥梁而言,比较常见的病害是混凝土裂缝,按裂缝的性质而言,可以分为结构性裂缝与非结构性裂缝,其中,结构性裂缝应该受到更加的重视。对于大跨连续梁结构桥而言,还应该关注桥梁的跨中下挠问题。除此之外,一些自然灾害与施工因素也会而引起桥梁的病害,比如上部结构损毁、桥墩桥台开裂失效、支座脱空变形等,针对桥梁病害的不同情况与不同位置,应该合理的选择加固方案。
目前桥梁的加固技术有几十种之多,比如:置换混凝土加固法、加大截面加固法、粘结外包型钢加固法、粘贴钢板加固法、粘贴钢筋加固法、粘结碳纤维增强塑料加固法(CFRP)、绕丝加固梁柱法、锚栓锚固加固法(只适用于C20-C60强度的混凝土结构加固)、聚合物浸渍混凝土加固法、玻璃钢加固法、预应力加固法、增加支撑加固法、托换技术、植筋技术、裂缝修补技术、混凝土表面处理技术、改变体系加固法等。在加固时应该坚守两个原则,其一是不能因为加固而造成桥梁的新病害,其二是不能因为加固而进一步损伤受损结构。对于结构性病害,加固补强方案可以采用多种加固方式,综合对病害进行处理。
3.公路混凝土桥梁加固技术
3.1置换混凝土加固法
在梁受压区强度严重不足或遇到偏心受压柱,成批混凝土不达标时,可以用置换混凝土加固法。通过弯矩包络图确定混凝土强度最低的构件的危险截面,在受压区采用高等级的新混凝土置换。虽然只是局部置换,但是根据相关实验,效果与增大截面法类似,且不影响桥梁的净空。
3.2加大截面加固法
加大截面法是指增加混凝土面积,同时增加受力钢筋,使得新旧混凝土形成整体,增加受力面积和构件有效高度,以提高桥梁的承载力。这种方法应用广泛,具有一套成熟的设计方法,可以用于梁、板、柱等结构的加固,对于混凝土拱桥拱肋的加固也可以使用这种方法。加固后,桥梁上部结构的恒载增加,因此必要时需要同时对桥梁基础进行加固,加固设计的关键是处理结合面的共同工作问题,根据相关文献资料,选择具有高张拉应变能力且低收缩性能的材料可以提高结合面的抗剪力和抗拉力。对主梁承载能力极限状态等的验算按照二次受力的叠合梁进行。通常采用加大截面法施工时,会考虑桥面铺装部分的加固,并且将铺装部分的受力也考虑进来。这种方法计算简单,能够提高主梁的承载力、刚度,施工便利,对交通的影响小,但是施工量较大,而且养护周期长。
3.3粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法可以用于纵向主筋锈蚀、梁板桥主梁的横向裂缝、主梁承载能力不足以及其他受弯、受拉、受简部件加固的问题处理中,要求所处环境湿度不大于70%且无化学腐蚀。通过在薄弱部分或受拉边缘粘贴钢板,可以以钢板代替钢筋,从而改善桥梁的受力情况,相关实验已经证明,粘贴在混凝土梁侧面和底面的钢板,不但能提高抗弯承载能力,而且还能提高梁的抗弯刚度,相应地减少挠度和混凝土开裂。值得注意的是,对结合面进行处理以及钻埋螺栓孔时会损伤原混凝土结构,对于使用这种方法的加固部件,当钢板达到屈服,进入破坏阶段后,钢板会与混凝土间发生局部剥离,出现斜裂缝(类似普通钢筋混凝土受剪构件),导致混凝土构件进一步损坏。为了避免这种问题,环氧树脂的粘结强度应该超过混凝土粘结强度,钢板应该尽量薄而长,并采用足够的描固,发挥钢板的抗拉性能,建议锚固的方式最好是胶粘错固。
3.4粘结碳纤维片加固法
碳纤维增强塑料(CFRP)具有强度高(是一般建筑用钢的十多倍)、质量轻、操作简单、不锈蚀的有点,可以用于混凝土桥梁抗弯、抗剪、抗偏心受压的加固,尤其适用于配筋率低得旧桥梁、板加固。对于配筋率较高的混凝土桥梁而言,这种方法效果一般,因此常与其他方法联合使用。对于混凝土墩柱,采用碳纤维片加固效果较好。粘贴碳纤维片加固法的优点众多,能极大的提高混凝土构件的强度和承载力,而且不增加恒载以及断面的尺寸,但是缺乏详细的设计标准与施工规范,而且必须做专门的防火处理才能投入到使用中。
目前在受弯面进行粘贴碳纤维片法加固时,T形截面梁的抗弯载力通常按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》进行计算。在进行计算式时,由于碳纤维的强度较高,所以其受弯折减系数取0.9比较安全,加固后抗弯加载提高幅度不宜过大(>30%)以控制变形和裂缝等问题。实际施工中,遇到桥梁恒载较大的情况时,还应该考虑二次受力,即碳纤维片的受力相对于混凝土受拉区边缘应变值具有滞后的特点。根据相关研究,普通钢筋混凝土桥梁的主梁在弯矩作用下,可以灵活的认为处于第二工作阶段,采用换算截面计算抗弯惯性矩,因此,梁的受拉边缘初始应变可按下公式计算:
I0――开裂截面的换算惯性矩
X0――受压区理论高度
从施工经验看,粘贴的CFRP片与加固的梁等长较好,且进行抗弯加固时应该在受拉面粘贴碳纤维片,进行抗剪加固时宜在梁底和侧面粘贴形成U型加固方案,对于碳纤维片的端部,应该锚固。
3.5预应力加固法
预应力加固法可以起到加固、卸载、改变结构内力的多重效果,避免了其他加固方法的滞后性,特别适用于正截面受弯承载力不足,梁的挠度过大以及受拉面裂缝过宽,梁斜截面抗剪力不足,高应变、高应力混凝土连续梁桥跨中持续下挠等桥梁结构病害。由于使用预应力加固后,新结构与原结构的力学行为所有差异,因此预应力筋的添加位置以及数量需要经过仔细的计算,考虑到旧桥混凝土的缓变,预应力筋的应力不宜超过150MPa。另外,预应力筋的转向块与锚固点处应该进行严格的防腐蚀处理,在施工中应该实时的用X射线进行监测,以减少设计失误导致的桥梁进一步损坏。预应力加固法的缺点是易腐蚀、易燃、对桥梁外观有所损坏。
为了避免上述缺点,可以采用喷射混凝土以及纤维加筋塑料的方法对预应力筋进行保护,降低外界的侵蚀。由于环氧树脂等结硬后具有脆性,所以预应力加固法通常不用于60℃以上的高温环境,也不用于混凝土缓变较大的桥梁结构。下图1为某预应力混凝土连续梁结构桥梁加固示意图,经检测该桥梁仍处于弹性受力状态,承载力满足相关要求,但是出现了跨中下挠现象,主梁主拉应力较大,箱梁腹板、箱梁顶板出现了裂缝,多为受力裂缝。采用的加固方式是在箱内加厚腹板,并且在加厚的腹板内侧布设预应力钢绞丝,对箱梁顶板采用粘贴碳纤维片的方式加固。对于箱梁腹板而言,使用体内预应力方案为宜,且钢筋的单位束力较小些为佳,锚固的位置选择在梁跨1/8至根部的效果较好。如果遇到复杂应力区域,应该避开。
3.6改变体系结构法
这种方法主要通过增加附加构件完成,以减小承重构件的应力,改善桥梁性能。常用的方法有:简支转连续法;增加支撑法;梁式桥转梁拱组合体系;钢索斜拉加固等。其中,增加支撑加固法的施工简单,但是会减少使用空间,在相关条件允许时才可使用,以千斤顶作为刚性元件的加固方法。
4.结语
每一种加固技术都有相应的使用范围,在桥梁加固中,必须结合桥梁加固的原因和自身的特点,以及所处的环境条件,选择不同的加固方法,确实保证桥梁的加固质量。
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