几种加固工艺在广州7座旧桥加固工程中的综合应用

第22卷　第12期2006年12月甘肃科技Gansu Science and TechnologyV ol.22　N o.12Dec.　2006几种加固工艺在广州7座旧桥加固工程中的综合应用杨宏林(铁道第一勘察设计院,陕西西安710000)摘　要:文章总结了广州市7座旧桥维修加固工程实践经验,分析了旧桥病害产生的原因,针对不同桥型,综合运用了多种旧桥维修加固的方法。

简单介绍了各种加固工艺流程。

就目前旧桥普遍存在的问题,探索如何提高旧桥承载能力之方法,以节省工程造价,使旧桥发挥更好的经济效益。

关键词:旧桥加固;型钢加固;注浆压密加固;贴碳纤维布加固;贴钢板加固中图分类号:U445.72 根据广州市市政园林工程质量检测中心提供的《海珠区桥梁检测评估报告》及凤宁桥、濑珠涌小桥、滨江中路1号桥、汇源大街桥、泰沙桥、仑头公路1号桥、南石西桥2005年7月7日常规定期检测报告,对7座桥各自的病害所在与成因进行了分析,在7座桥中运用了型钢加固、注浆压密加固、贴碳纤维布加固,贴钢板加固、植筋加大截面尺寸加固等不同加固工艺的综合运用,取得了较好的效果。

1　旧桥检测及旧桥病害类型分析在对桥梁进行维修加固前,必须全面掌握桥梁结构现状,尽可能收集完善基础资料。

但有的桥梁由于建造年限较长,技术资料不全,甚至荡然无存,因此,资料收集采用内业调查和外业调查相结合的方法,内业组主要采集基本数据、文档数据、维修历史数据、特殊检查数据、重车过桥数据、桥上事故数据等六项内容;外业组主要调查病害数据、维修建议数据、病害照片等三项内容;采集设备有高倍望远镜、放大镜、检查专用梯、小船、钢尺、皮尺等常规检测设备及砼保护层测定仪、钢筋锈蚀仪、红外测距仪等特种测试设备,建立和完善必要的档案资料库。

然后按照《公路养护技术规范》的评定标准和评定方法,分别计算出每个桥梁的技术状况评分,并评出技术等级;对确定为一、二类的桥梁进行正常的小修保养,三、四类桥梁则要进行大、中修或改造。

经过对《海珠区桥梁检测评估报告》资料的分析及现场实际踏勘,进行分析,归纳目前七座旧桥的基本情况大致可分为以下几类:(1)桥梁构造合理,地基状况良好,只是由于原设计荷载等级低,加之建造年代久远,养护维修不足,使用荷载超重、超限,使用环境温度或湿度急剧变化、酸或盐类的侵蚀、混凝土碳化和氯化物引起的钢筋锈蚀等原因造成结构承载能力不能满足现行通行车辆及发展的要求。

因此,对这类桥梁主要是通过加固,提高结构承载能力。

如泰沙桥、仑头公路1号桥、南石西桥等。

(2)主拱肋多处开裂,拱下挠度大,拱上建筑不适应过大变形,裂缝较多,缝宽一般超过规范容许范围。

其损坏原因在多数是因为地基或基础不均匀沉降而造成桥台水平位移,应对上部结构进行彻底改造;如凤宁桥,由于流水冲刷陶蚀,基础下沉,引起主结构的变形开裂。

(3)由于混凝土质量较差或保护层厚度不足,混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面,使钢筋周围混凝土碱度降低,或由于氯化物介入,钢筋周围氯离子含量较高,均可引起钢筋表面氧化膜破坏,钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应,其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝,并有锈迹渗到混凝土表面。

由于锈蚀,使得钢筋有效断面面积减小,钢筋与混凝土握裹力削弱,结构承载力下降,并将诱发其它形式的裂缝,加剧钢筋锈蚀,导致结构承载能力降低。

广州市7座旧桥大部分属于这种情况。

2　旧桥加固原则本着经济合理充分利用旧桥可用部分的原则,凡能加固的则不改建,如能部分改造的则不全部改造。

按照路桥结合、协调发展、权衡利弊来拟订方案。

3　旧桥加固方法目前,旧桥加固的方法比较多,常见的有粘贴钢板加固法、纤维加固法、增大截面加固法、体外预应力加固法等。

针对广州市7座桥的病害分析,综合运用了多种加固方法。

3.1植筋加大截面尺寸加固此法是通过采用同材料—钢筋混凝土,来加大原混凝土结构的截面面积,以提高旧桥的承载能力、提高结构刚度的目的。

针对目前广州市的这7座桥梁,在两座拱桥中采用了此方法。

此法设计施工的要点是尽量使加固构件受力,并与原拱桥构件形成整体联结。

如凤宁桥,是一单跨为24m的桁架拱,主拱肋高24cm,肋厚22cm。

主拱肋出现砼开裂、剥落、露筋等病害,严重地影响了行车安全;决定该桥采取维修措施是在主拱肋下植筋增大截面尺寸,厚至34cm,拱底布设钢筋网。

采取同样加固的桥梁还有汇源大街桥。

3.2型钢加固此法是在原梁底铺设型钢,而后外包混凝土以提高结构的承载力,型钢加固适用于小跨度桥梁的加固。

如滨江中路1号桥、漱珠涌桥,跨度5.1m,原桥跨中下挠达8cm,处于塑性工作状态。

具体做法是在梁底顺桥向放置I16型钢12根,间距80cm,长度5.2米,而后在型钢之间的梁底植筋,梅花布置,最后用C30砼封包型钢。

3.3贴碳纤维布加固碳纤维片材主要用于混凝土桥梁的基本构件和节点的加固补强,其加固的效果主要是提高构件的抗弯承载力、抗剪承载力以及受压构件的轴向抗压承载力;提高构件的刚度以及延性。

除此之外,许多室内及现场试验证明,碳纤维片材加固的混凝土构件裂缝宽度发展可以得到控制。

由于碳纤维片材,特别是碳纤维布质量轻且厚度薄,具有一定柔度,在混凝土桥的有关部位加固较灵活。

碳纤维片材因碳纤维排列方向不同而使各方向拉伸强度不相同,碳纤维片材的纤维向与受力向相同时,其拉伸强度最高,反之,纤维方向与受力方向垂直时,其强度最低。

因此,在采用碳纤维片材进行加固设计中,必须正确掌握纤维的布置方向。

根据混凝土构件加固计算,可以采用连续式粘贴或条带间隔粘贴碳纤维片材的方式。

研究表明,分条加固的效果要优于整条布的加固效果。

施工工艺:面层处理→断面修复→表面修正→底层涂料→碳纤维片材的粘贴。

施工注意:施工现场空气应十分流通,严禁烟火。

施工时必须要穿戴保护装备(口罩、护目镜及橡皮手套)。

用此法加固的桥如:仓头公路1号桥、泰沙桥。

泰沙桥是一座人车混行桥,为一孔6.6米简支T梁桥,梁底有多道横向贯通裂纹。

3.4贴钢板加固粘贴钢板法是采用环氧树脂系列粘结剂将钢板粘贴在混凝土结构物的受拉缘或薄弱部位,使之与结构物形成共同受力的整体,以提高其刚度,改善原结构钢筋混凝土的应力状态,提高结构的承载能力,达到补强效果的一种加固方法。

其主要施工工艺:对加固板底进行表面处理(基本达到能见混凝土粗骨料)→用钢筋探测仪探测钢筋砼保护层厚度和钢筋位置→用电锤钻TE在钢板与混凝土底面钻孔并清孔→注入植筋胶植入HIL TI—H Y150或符合要求的产品→种植钢筋或螺栓→清除钢板表面油脂和在钢板与砼粘结面均匀涂刷粘结剂HIL TI—RE500→安装并固定加强钢板→粘结剂养生→用胶泥封边→压入Grout粘胶→凝固→钢板防锈处理→外表面钢板缝隙用修补胶填平→钢板和被加固构件的外观处理。

用此法加固的桥如南石西桥,梁底多处有贯通裂纹,梁底被过往船只划花,个别地方梁底漏水。

梁底端头由于船只撞击,混凝土破损,开裂。

梁板尺寸较小,刚度不足,有车通过时有明显的颤动感。

3.5注浆压密加固此法主要是用于基础的加固。

施工工艺:对压浆所用机械设备进行安装调试→手工麻花钻钻孔→插入内径3cm的压浆管→连接压浆机→压入一定稠度的水泥浆。

注意事项:①在条件允许时,压浆管应尽可能加大倾斜角度,使压浆管口尽量接近桥台基础底面位置。

②水泥浆用525号普通硅酸盐水泥拌制,应具备初凝时间长、和易性好、早强、不收缩的特点。

拌和时应兼顾流动性和强度两个方面,不宜太稠也不宜太稀。

此外应根据气温及早强剂的性能加入适量的早强剂。

施工采用的配合比为:水泥∶粉煤灰∶水∶J K—24早强剂∶铝粉=1∶1∶0.5∶0.16∶0.001。

③每一个孔的压浆应不间断地进行。

采用冲程式压浆机,压力表的压力以不大于1Mpa 为宜,直到有纯水泥浆从出气孔溢出来,维持1分钟左右用粘性土封孔。

如泰沙桥、凤宁桥等。

751第11期 杨宏林:几种加固工艺在广州7座旧桥加固工程中的综合应用3.6局部裂缝修复裂缝处理原则:由于裂缝的产生、发展及长期存在,使得潮湿空气进入砼结构内部,从而引起结构内部钢筋锈蚀,导致结构的承载力降低,影响到结构的正常营运甚至安全营运。

因此对结构存在的裂缝进行相应的处理及控制非常必要。

但鉴于裂缝宽度的不同对结构的影响也有所不同,此处分三种情况对桥梁的裂缝进行灌浆(或封闭)处理,具体处理方法如下所述:①裂缝封闭:适用于缝宽<0.15mm的非渗水裂缝,要求采用修复材料的强度高于40号混凝土,和易性能好,与钢材、混凝土的附着性强(抗拉剪强度≥10Mpa),可选择的材料有SB-101等高分子树脂。

②宽度≥0.15mm且<0.2mm时或渗水裂缝,要求压注低粘度、高强度(抗压强度≥40Mpa)、渗透性强、粘结强度高(抗拉剪强度≥10Mpa)的环氧类粘结胶,修复后裂缝的有限填充率要求在90%以上。

可选择的材料有BL-GROU T,E-206等裂缝修复专用材料。

宽度≥0.2mm的浆砌片石、浆砌块石裂缝,对此类裂缝应该首先骑缝开设V槽,然后将V槽封闭并进行水泥浆灌浆处理。

修复后裂缝的有限填充率要求在90%以上。

灌浆材料可采用水泥浆。

裂缝灌浆方法可参考壁可法。

施工工艺:裂缝处理→埋设灌浆嘴→封缝→密封检查→配制浆液→灌浆→封孔结束→抹调色砂浆→检查4　结束语我国现有的旧桥大都是建国后建造,数量大,形式多,桥龄一般在30年以内,目前病害开始逐渐大量暴露。

在交通量不断增大,要求通车条件不断提高的情况下,如何用较少的投资取得更大的社会效益和经济效益是一项值得探讨的课题。

同时,在役桥梁的检测、评定与加固是当今各国桥梁界所面临的重要问题。

简便的现场检测手段、实用的结构鉴定与评估方法以和有效的加固技术的提出、研究和应用是这一领域需要解决的关键问题。

传统方法的改进,新理论、新技术、新材料和新工艺的应用研究是这一领域所应注重的发展方向。

与在役桥梁的检测、评定与加固相关的设计、施工与验收规范、规程的编制也有必要尽快编制或完善。

(上接第140页)通过科学的维修方案确定合理配件库存的,有效避免了因“以领带耗”所引起的成本失控和失实,实现了整个维修过程的科学化管理。

第三,EAM系统通过录入大量的财务数据、设备技术数据、设备部件备件文件、故障体系、维修体系、安全体系、备件库存台帐等等基础数据来完善设备管理台帐、对设备管理的全方位的管理。

4　运用EAM系统应注意的几个基础工作第一、确保数据录入质量。

数据的准确性直接影响以后的工作质量,因此要求工作人员认真、细致地录入,确保基础数据的真实准确。

第二、EAM是一个信息集成系统,对企业内部管理水平的要求较高。

各业务部门高效、快捷、协调一致的完成自己的任务。