舊橋加固技術(shù)是一門新的課題。目前,我國公路、鐵路交通事業(yè)蒸蒸日上,不少高速公路已建成投入運營中,還有不少正在建設(shè)的高速公路和其它等級的公路也即將建成投入運營。但是,由于施工質(zhì)量和橋梁設(shè)計等方面的原因,使得橋梁的檢測和加固成為必要,更因為建國以來所修建的不少舊橋,由于受到當(dāng)時的設(shè)計、材料、施工等方面的影響和局限,先天不足,加上不能適應(yīng)目前交通量的迅猛增長,使得舊橋的檢測和加固技術(shù)顯得非常迫切。近年來,舊橋加固工程越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國的公路危橋約有4000余座,但至今未看到專門的橋梁加固規(guī)范。
一、橋梁加固的任務(wù)和形勢
(一)、橋梁加固的原因
1、 隨著經(jīng)濟的發(fā)展、交通量增大,載重等級發(fā)生變化。
2、 早年設(shè)計的指導(dǎo)思想注重于材料的節(jié)省,安全度低。一般來說造成斷面單薄、安全儲備低,其中最典型的就是雙曲拱。
3、 橋梁耐久性差和年久老化,如磚拱橋等。
4、 近年修建的橋梁,因設(shè)計失當(dāng)或者施工質(zhì)量差,也存在著加固的問題。
(二)、橋梁加固的難度大
1、 已通車的橋梁,有現(xiàn)實的交通需要,因為要在不中斷交通的情況下進行加固,所以加固時有交通干擾。
2、 結(jié)構(gòu)形式的限制:加固的原則一般必須利用原有結(jié)構(gòu)進行,只能在原有結(jié)構(gòu)上做文章,所以受到局限。
3、 新老結(jié)構(gòu)的結(jié)合是一個難題:這里包含新老結(jié)構(gòu)體系的變化和過渡,還包括新老橋體的結(jié)合面。
4、 風(fēng)險大:因為凡是要加固的橋梁,多半是危橋,結(jié)構(gòu)已處在不利狀態(tài),有的還岌岌可危。對舊橋有的缺乏原有的設(shè)計資料和施工記錄,結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況不詳;現(xiàn)有的受力情況不一樣,很難確定其結(jié)構(gòu)極限,這給舊橋的加固帶來了風(fēng)險。
(三)、加固的技術(shù)要求高
1、 通常業(yè)主單位更愿意廢棄舊橋另修新橋,除非必要時才利用舊橋而采用加固措施。
2、 由于舊橋加固方案的設(shè)計,工作量大,收費低,所以一般大的設(shè)計單位不愿意承擔(dān)這樣的設(shè)計任務(wù)。
3、 加固設(shè)計需要良好的橋梁理論水平和力學(xué)基礎(chǔ)知識。確定加固方案時要能正確分析和判斷舊橋的安危程度,即其結(jié)構(gòu)狀態(tài)和內(nèi)力大小程度。這就需要一定的力學(xué)試驗以作結(jié)構(gòu)分析的支撐。
4、 加固方案實施中存在復(fù)雜性。加固方案和處理方法要有一定施工經(jīng)驗的專業(yè)隊伍。
(四)、橋梁加固的政治和經(jīng)濟作用
橋梁加固后,可以延長橋梁的使用壽命,用少量的資金投入,使橋梁能滿足交通量的需求,還可以緩和橋梁投資的集中性。
加固橋梁不是新建項目,一般來講不是領(lǐng)導(dǎo)人的政績。但加固橋梁卻可以預(yù)防和避免橋梁的坍塌造成物資和人身的傷亡,能避免主管領(lǐng)導(dǎo)的政治災(zāi)難。
二、加固的方案
(一) 加固的思路
1、 加固和維修養(yǎng)護所起的作用是不同的,維修養(yǎng)護是橋梁保持正常運營狀態(tài)的保護性和預(yù)防性的工作,而加固卻是從承載受力的角度來處理的。
2、 第一類加固需求,橋梁不能承受原設(shè)計荷重要求,應(yīng)該通過加固恢復(fù)其原有的承載力。
3、 原設(shè)計的荷載標(biāo)準(zhǔn)不能滿足現(xiàn)在的交通要求,要求提高到一個新的標(biāo)準(zhǔn)。
4、 橋梁要通過一次性的特重荷載,要求采用臨時性措施通過特重荷載而不使原結(jié)構(gòu)受到破壞,過后恢復(fù)正常。
一般來說加固方案可以考慮減少內(nèi)力或增大斷面,也可以應(yīng)用加固新材料。
(二) 加固方案和方法
目前,關(guān)于混凝土橋梁加固方法主要有:1、結(jié)構(gòu)性加固,如采用體外預(yù)應(yīng)力、在結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)粘貼鋼板或增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)支撐;2、非結(jié)構(gòu)性加固,如對裂縫進行封閉或壓漿處理;3、最近幾年國外采用碳纖維復(fù)合材料(CFRP)取代鋼板,使加固技術(shù)發(fā)生了根本的變化。
三、 加固的材料和工藝
碳纖維復(fù)合材料是一種新型的材料,可以取代鋼板應(yīng)用在橋梁的加固工程中,因此受到人們的廣泛重
視。這種材料在日本最受重視,應(yīng)用也最為廣泛。我國對這種新型的材料是在98年開始實際應(yīng)用的,目前對它的應(yīng)用和研究正在深化和發(fā)展。
碳纖維復(fù)合材料(CFRP)的特點
1、 不增加恒載及斷面尺寸;2、不減少橋下凈空;3、施工方便,成型方便,可適應(yīng)不同構(gòu)件形狀。4、環(huán)氧樹脂黏結(jié),不需要錨固螺栓,對原結(jié)構(gòu)無新的損傷。5、可根據(jù)受力需要粘貼若干層。
2、 碳纖維復(fù)合材料(CFRP)主要有三種,即碳素纖維、高分子聚合纖維、和玻璃纖維。
四、 加固方案的實施
加固方案的實施需要有一定經(jīng)驗的熟練工人和施工隊伍來完成。對于工藝上也應(yīng)有比較高的要求。
五、 橋梁加固后的觀測和檢查驗證
加固后需要對橋梁進行檢測和觀察,以確定加固的效果。
六、 橋梁加固應(yīng)形成專門的規(guī)范
在不斷總結(jié)經(jīng)驗和技術(shù)進步的基礎(chǔ)上應(yīng)形成橋梁加固的專門規(guī)范。