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淺析橋梁施工中加固技術(shù)及設(shè)計方案

發(fā)布時間：2014-09-21

　　橋梁作為公路設(shè)施的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其工程質(zhì)量直接影響著交通質(zhì)量與廣大人民的切身利益。采取必要的措施對現(xiàn)有橋梁進行加固，不僅可以有效延長橋梁的使用年限，還可以在控制人力與資金投入的基礎(chǔ)上提升橋梁的承載力度，以滿足現(xiàn)階段公共交通的需求，從而使公路工程發(fā)揮出其最大的工程效益。對于現(xiàn)階段路橋工程的加固技術(shù)而言，主要包括預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼碳纖維加固技術(shù)、化學(xué)植筋加固法以及噴射混凝土加固法等多種加固方法，本文將對預(yù)應(yīng)力加固法、粘貼碳纖維加固技術(shù)、化學(xué)植筋加固法等加固方法進行深入分析。

　　1橋梁加固技術(shù)

　　對于橋梁加固技術(shù)而言，是使用可行的技術(shù)手段對現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)進行補強加固，從而提升橋梁的承載力強度與使用年限。從大的方面進行劃分，橋梁加固技術(shù)分為上部結(jié)構(gòu)補強加固與下部結(jié)構(gòu)補強加固。對于上部補強加固方法而言，又分為改變結(jié)構(gòu)受力體系與不改變受力體系兩種。從補強材料與其受力原理來分，又可分為主動加固與被動加固兩種類型。

　　1.1橋梁主動加固的原理

　　對于該種加固類型而言，是指在受拉區(qū)直接增加補焊鋼筋、粘貼鋼板、粘貼高強復(fù)合纖維材料等補強材料，同時隸屬于被動加固的范疇。而在實際的設(shè)計過程中，需考慮加固與分階段受力特點，由原梁承擔(dān)構(gòu)件自重與恒載；由加固后的組合截面來承擔(dān)活載，而對于后補強材料的強度發(fā)揮而言，受到原梁變形的限制。

　　1.2橋梁被動加固的原理

　　為了提升后補強材料的利用效率，對后補強材料施加一定的預(yù)應(yīng)力來進行加固補強。后加補強材料主動受力，受預(yù)應(yīng)力的作用能改變原梁的應(yīng)力狀態(tài)，從而達到提升原梁承載力與抗裂性的目的。同時，對于現(xiàn)階段的預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)而言，分為體外預(yù)應(yīng)力加固體系、高強度復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固體系以及有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的加固體系。

　　2體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)和設(shè)計方案

　　2.1加固原理

　　對于預(yù)應(yīng)力加固方法而言，是指以粗鋼筋、鋼絞線以及高強鋼絲等為材料，以梁身為錨固體，施加預(yù)應(yīng)力來對構(gòu)件進行加固。同時，受張拉作用的影響會使梁體產(chǎn)生一定的偏心應(yīng)力，在該力的作用下能使梁體產(chǎn)生向上的力，從而抵消了自身的部分重力，降低了結(jié)構(gòu)變形與裂縫寬度，使結(jié)構(gòu)的承載力得到大幅度提升。

　　2.2體外預(yù)應(yīng)力的加固方法的優(yōu)勢

　　對于體外預(yù)應(yīng)力加固方法而言，主要具有以下幾個方面的優(yōu)勢：（1）施工工藝簡單，工序少，原結(jié)構(gòu)可繼續(xù)使用。同時工作量較小，能有效縮短工期。（2）不降低結(jié)構(gòu)使用功能。對于該種預(yù)應(yīng)力加固方法而言，幾乎不占用結(jié)構(gòu)空間，但不會因預(yù)留孔使結(jié)構(gòu)的承載能力下降。（3）能確保工程質(zhì)量。因體外預(yù)應(yīng)力束是在工廠上產(chǎn)的，比現(xiàn)場加工的預(yù)應(yīng)力鋼筋穩(wěn)定。在具體的張拉過程中，工作人員能對鋼絞線的應(yīng)力進行精確控制與調(diào)整。（4）方便后期維護。在投入使用之后，工作人員能對腐蝕情況與預(yù)應(yīng)力進行隨時檢查，并掌握相應(yīng)的數(shù)據(jù)，在必要時能進行及時更換。

　　2.3體外預(yù)應(yīng)力加工技術(shù)的設(shè)計方案

　　2.3.1外部預(yù)應(yīng)力鋼索加固法。對于該種設(shè)計方案而言，多采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線與鋼絲束沿梁肋側(cè)面方向按照一定的線形設(shè)置，以張拉的形式來施加預(yù)應(yīng)力。同時，還應(yīng)在梁底設(shè)置一定數(shù)量的定位裝置，以確保鋼索的線形。而鋼索錨固定在梁的兩端，用保護管對預(yù)應(yīng)力鋼索進行保護，以防止鋼索發(fā)生銹蝕。

　　2.3.2下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿加固法。該種加固方法又分為直線式、折現(xiàn)式以及混合式等不同形式。對于直線式拉桿加固法而言，適用于下弦桿桁架承載力不足的情況以及梁的正截面抗彎承載力不足的情況。而折線式多用于梁的正斜截面抗剪承載力都不足的情況以及端腹桿和下弦桿的桁架抗拉承載力都不足的情況。而對于混合式而言，多用于梁的正截面抗彎承載力不足而斜截面的抗剪承載力不足的情況和下弦桿桁架比端腹桿桁架的承載力更不足的情況。

　　2.4高強度復(fù)合纖維預(yù)應(yīng)力加固體系

　　對于現(xiàn)階段工程上常用的高強復(fù)合纖維而言，主要包括芳綸纖維與碳纖維（FRP），而碳纖維在橋梁加固技術(shù)應(yīng)用中更為廣泛，技術(shù)也比較成熟。

　　2.4.1作用原理

　　為了提升碳纖維材料的使用效率與對原來橋梁的加固效果，對碳纖維材料施加預(yù)應(yīng)力是一種切實可行的辦法。該技術(shù)的作用原理為，用錨固碳纖維板條對梁體施加一定的預(yù)應(yīng)力，從而改善梁體的受力狀態(tài)，但目前該種加固技術(shù)仍然處于試驗階段。

　　2.4.2技術(shù)特點及優(yōu)勢

　　對于該種加固技術(shù)而言，主要有以下幾種技術(shù)特點及優(yōu)勢：（1）高強度與高效能。因FRP具有非常優(yōu)異的物理學(xué)性能，在對鋼筋混凝土的修補加固過程中能充分利用其高彈性模量與高強度等特點來提升混凝土構(gòu)件的延性與承載力，并使其受力性能得到明顯改善，從而達到高效加固修補的目的。（2）因與混凝土的膨脹系數(shù)相近，在溫度變化的情況下FRP能與混凝土構(gòu)件一起協(xié)同工作。（3）施工快捷，無需大型機械器具，施工效率較高。相關(guān)統(tǒng)計資料表明，粘貼FRP是粘貼鋼板施工功效的6倍左右。并且FRP輕質(zhì)柔軟，比粘貼鋼板更能確保施工質(zhì)量。（4）不增加體積與構(gòu)件自重。因FRP材料厚度較薄，并且質(zhì)量較輕，在對構(gòu)件進行修補之后幾乎不增加原構(gòu)件的尺寸與自重，并且也不會降低構(gòu)件的使用空間。（5）耐久性能與耐腐蝕性能優(yōu)越。相關(guān)試驗表明，碳纖維具有良好的耐久性與耐腐蝕性，能有效抵抗酸、堿、鹽等對構(gòu)件所產(chǎn)生的腐蝕。值得一提的是，在使用該材料加固之后，無需進行定期維護，其本身對混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會起到一定的保護作用。 2.5有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系

　　2.5.1作用原理

　　利用錨固于小直徑預(yù)應(yīng)力鋼筋對梁體施加一定的預(yù)應(yīng)力，并噴射具有較高強度的復(fù)合砂漿，使預(yù)應(yīng)力鋼筋和梁體粘結(jié)在一起，從而構(gòu)成粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系。

　　2.5.2技術(shù)特點

　　與其他預(yù)應(yīng)力加固體系相比，該預(yù)應(yīng)力加固體系具有以下特點：（1）能使后補強材料得到充分利用，有效提升材料的利用率。（2）所噴注的砂漿具有很強的抗碳化與抗侵蝕作用，能有效避免鋼筋發(fā)生侵蝕，從而提升其使用壽命與耐久性。（3）依靠雙重作用錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋，使錨固工作的安全可靠性得到有效提升。

　　3粘貼碳纖維加工技術(shù)及其設(shè)計方案

　　3.1加固原理

　　使用專門配置的樹脂將碳纖維貼在混凝土構(gòu)件表面，從而與原構(gòu)件形成一個綜合的受力整體，從而使其力學(xué)性能得到明顯改善。

　　3.2粘貼碳纖維加固技術(shù)的設(shè)計方案

　　對于粘貼碳纖維加固技術(shù)的設(shè)計方案而言，具體設(shè)計方案如下：首先進行面層處理。在該項工作的開展過程中先將混凝土表面的風(fēng)化層去除，并在水洗后充分干燥；其次進行底層涂料。在氣溫較低或濕度較大的條件下不能施工，并選擇合適的底層涂料，確保施工現(xiàn)場的空氣流通。之后粘貼碳纖維片材，在混凝土加固之后應(yīng)將使用溫度控制在60℃以下。將纖維片材按照設(shè)計好的尺寸裁好，并將其長度控制在2m以內(nèi)。在此過程中，還應(yīng)確認(rèn)施工面底漆的干燥程度，在施工結(jié)束一周左右用砂輪磨平，并用硬化劑與環(huán)氧樹脂按照固定的配比放在拌合桶中，在攪拌均勻之后涂抹在施工面上。

　　4化學(xué)植根加固技術(shù)與設(shè)計方案

　　4.1加固原理

　　對于該種加固技術(shù)而言，是指在原有混凝土構(gòu)件上按照規(guī)定的直徑與標(biāo)準(zhǔn)進行深度鉆孔，利用鎖鍵原理，用專用的植筋膠將鋼筋與原混凝土粘接牢固，并形成一個新的受力整體。

　　4.2化學(xué)植根加固技術(shù)的優(yōu)點

　　對于該種加固技術(shù)而言，主要包括以下幾個方面：（1）設(shè)計靈活，能適用于大部分混凝土結(jié)構(gòu)，并根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的具體受力情況來確定植筋的規(guī)格與數(shù)量。（2）具有較強的可靠性。與預(yù)埋件相比，植筋具有良好的靈活性，并且有著與預(yù)埋件相似的可靠度。（3）受力均勻，能有效避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的發(fā)生。（4）承載力大，具有良好的耐疲勞性。按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進行規(guī)范計算，能有效滿足承載力的要求。同時，該種加固方法工藝簡單，并且使用一般的鋼筋就可以操作，能有效縮短工期，從而使其具有良好的技術(shù)經(jīng)濟合理性。（5）在高溫情況下也可施工作業(yè)，并且能夠近距離焊接施工。

　　4.3設(shè)計方案

　　對于該種加固技術(shù)的設(shè)計方案而言，具體內(nèi)容包括以下幾個方面：首先應(yīng)對修補部位的裂縫情況進行認(rèn)真檢查并記錄。鉆眼埋嘴，嘴子應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)某叽�，并盡量減輕其自重，防止因貼不牢而墜落。同時，窄縫多布嘴，寬縫少布嘴，在斷縫交錯的部位單獨設(shè)嘴。之后進行嵌縫止?jié){，在將嘴子埋貼后，將剩余的裂縫進行封閉處理，并進行壓水試驗，對封閉與嘴子的暢通情況進行檢查。之后網(wǎng)縫里注入化學(xué)漿液，并根據(jù)病態(tài)與施工條件等因素的不同，選擇灌漿注射器灌注或手壓泵灌注等方法進行灌注。

　　5結(jié)語

　　綜上所述，在今后的路橋工程加固過程中，應(yīng)根據(jù)橋梁的實際情況，對施工環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟等多面的因素進行綜合考慮與分析，并對多種加固技術(shù)進行對比分析，以選擇出最佳的加固方案。同時，隨著科技的不斷發(fā)展，應(yīng)對現(xiàn)有的材料、方案、加固工藝等進行不斷的完善與創(chuàng)新，以有效提升現(xiàn)階段的橋梁加固水平。

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