工程案例
業務范圍
危橋改造與加固的探討
發布時間:2014-07-15
1 概述 由于歷史的原因,我市交通公路基礎設施較為落后,公路等級低。隨著改革開放和社會經濟的發展,以建設國省道主干線骨架的公路"先行工程"為契機,我市的公路建設得到前所未有的發展。 隨著高等級公路的建設,由我局管養的橋梁的狀況得到了明顯的改善。但由于設計、施工等方面的原因,仍有一些橋梁在使用年限內就產生了病害,危及行車時安全暢通。針對我市橋梁病害的實際情況,我們組織工程技術人員對全市的危橋進行調研,在準確分析病害產生原因的基礎上提出了改造加固措施并予以實施,F介紹我市典型的危(舊)橋改造加固方案。2 利用壓漿、襯砌加固拱橋 2.1 病害描述 國道廈成線的新涼亭橋、保豐橋于1993年建成通車,均為彎、坡石拱橋,單孔凈跨20m,失跨比1/3,重力式U型橋臺,設計荷載為汽-20、掛-100,拱圈厚度70cm,橋臺高度12~14m。由于設計時未考慮彎、坡的影響以及基礎的不均勻沉降,橋臺的前墻出現豎向裂縫,拱圈出現縱向開裂,致使路面也出現裂縫。且經觀測這些裂縫仍在發展呈加劇變形的趨勢。 2.2加固措施 拱橋一經開裂,容易發展,危及橋梁的使用與安全,為此采取以下加固措施: (1)對裂縫進行壓漿加固:較寬裂縫采用1:2水泥砂漿封閉裂縫表面,每隔40~50cm預留壓漿孔,待封閉砂漿形成強度結硬后,用灰水比l:0.8、壓力0.4~0.6 MPa的水泥漿在壓孔處進行壓漿,壓漿管的長度貫穿整個構造物,壓漿時鄰孔為排氣孔,在排氣孔冒漿后即對壓漿孔和排氣孔進行堵塞,然后再對下一個孔壓漿,對于較細的裂縫,可不予封閉,但仍應壓漿。 (2)襯砌砼以提高承載力和整體性:在前墻與拱圈加襯一層鋼筋砼,襯砌采用50cm厚C30砼現澆,縱橫向分別布設Φ16、Φ12鋼筋。根據拱的受力情況,拱頂截自下緣的部分受拉筋自3L/8至L/8分批彎起過渡為拱腳截自上緣的受拉筋,而橋臺的前墻的鋼筋則雙面布置,并在拱圈,和前墻上設置Φ12、間距50~60cm的錨桿以保證新舊構造物之間的可靠聯結。拱橋加固立面如圖1所示。
3 預應力錨索框架加固橋臺 3.1 病害分析 國道廈成線的永溪橋、筆架山橋,省道福三線的小片橋均為重力式U型橋臺,橋臺高度為13~18m,其中小片橋為石拱橋,其余為T型梁橋。由于橋臺基礎設置在全風化至強風化的地基上,造成橋臺不均勻沉降,施工時橋臺填料壓實度不足造成路基力狀態發生變化,側墻產生豎向裂縫,側墻外傾達6~12cm,且變形呈發展趨勢。 3.2加固措施 針對橋臺的變形,我們采取橋臺體外加固,體內補強的技術措施。 (1)利用預應力錨索鋼筋砼框架(見圖2)控制橋臺的變形:橋臺側墻采用預應錨索對錨,前墻采用地錨(拱橋的前墻不設地錨),對錨錨索孔成水平方向,地錨錨索傾
角20°,錨索孔間距為3×3M,成孔直徑110mm,錨索為4Ф15.24高強低松馳鋼絞線,外套Ф110金屬波紋管,單孔設計拉力為450kN,鎖定荷載為360kN。錨索的自由端采取涂油、注水泥砂漿的方法進行防腐,采用OVMl5錨具。在鋼絞線穿過錨孔之后,根據錨孔位置澆筑C25鋼筋砼框架,最后再張拉錨固。 (2)橋臺填料的加固:橋臺填料由于不密實,存在較大的空隙,橋臺施工時也存在一定的孔隙,在加固橋臺時,利用地錨或對錨的錨孔,采用高壓壓注漿的方法提高臺身和填料的強度。注漿材料為水灰比0.38~0.45、強度不低于20MPa的l:l水泥砂漿,漿的壓力為0.4~0.6MPa。同時根據橋臺地基的實際情況,采取垂直或傾斜高壓注漿,以提高地基的承載力。 3.3 施工注意事項 鉆孔應自下而上、先側墻后前墻依次進行,當臺后的回填物松散時,用套管跟進的方法以防止塌孔;成孔后即行安放鋼絞線并進行壓漿,當壓漿的壓力達到設定值時應暫停,待20min后再行二次壓漿;對錨壓漿時錨孔的一頭封堵,封堵壓力大于1.4MPa,再將壓漿管的出口置于封堵一頭,使漿液從封堵的一頭反壓向開口處,地錨則直接采用反壓法,以保證水泥砂漿充分填補空隙;鋼筋砼框架的強度要達到100%才能張拉錨索;施加預應力時要隨時監測墻體的變形情況,以指導張拉,確保橋臺不產生新的變形。
4 通過驗算確定舊橋的改造利用 4.l基本情況 撫石線永定東大橋為5孔凈跨16.8m的鋼筋砼T型梁橋,其設計荷載為汽-13、掛-60,橋面寬度為凈6+2×0.75m,橋梁的上部橫斷面由4片翼緣寬度1.70的T型梁現澆而成。該橋地處城關,已不能滿足現代交通的需要,根據有關部門的意見,擬將該橋改造拓寬為凈12+2×3m,并滿足汽-20、掛-100荷載的要求,通過實地調查,該橋的上下結構均完好,具有利用價值。 4.2 橋梁的加寬方案 根據地形并考慮與路線的銜接,擬在河的下游對橋單邊加寬,加寬部分的跨徑、孔數、墩臺均根據舊橋設置。在拆除舊橋下游的人行道板之后,考慮不同的沉降,新舊橋的交界處應設置沉降縫,使新舊橋各自受力;又由于橋面寬度重新設置,使得舊橋的橫向分布發生變化,新舊橋交界處的第一片T型梁的橫向分布系數增大,使其處于不利的受力狀態,需重新考慮舊 橋的受力。 4.3 T型梁的驗算及改造 基于上述原因,根據設計荷載對舊橋的T型梁進行驗算,當荷載處于最不利位置時,第一片T型梁的內力值超過設計的28%、第二片梁超過設計的9%;若減小第一片梁的翼緣寬度,則可以改善舊橋T型梁尤其是第一片梁的受力狀態。經過計算,當第一片T型梁的翼板寬度減至1.40m時,各梁的內力值均在設計范圍之內,故設計時將第一片梁外伸的翼緣切除30cm,從而提高T型梁的承載力,使舊橋得到充分利用。
5 其它改造加固橋梁的方法 5.1利用舊橋臺在舊拱橋上加板(梁) 有些石拱橋由于填土太高或拱圈已經開裂,拱圈已不具有使用價值,而橋臺仍完好可以使用。我們采取拆除拱上側墻和填土,然后加高橋臺,在裸拱上搭架澆筑鋼筋砼板(梁),從而形成拱上有板(梁)。利用這種方法,對國道廈成線的楊家坊橋、福三線的永安橋進行了改造。 5.2 錨噴加固石拱橋針對個別石拱橋的橋臺、拱圈開裂,影響橋梁的正常使用,而又遇地形、排水或工期的限制不能搭架的情況,我們除對裂縫進行壓漿處理外,采取與隧道的初期支護相類似的辦法,在橋臺的前墻、拱圈上設置錨桿、掛鋼筋網,然后再噴射砼。
6 結語 危(舊)橋的改造加固必須以現場的調研資料為基礎,參照橋梁的設計和施工資料,結合自然環境,準確分析橋梁的病害原因,提出科學的改造加固措施,力求達到技術可行、經濟合理的目的。近年來我市對數座舊(危)橋進行了改造加固,經觀測,這些經改造加固橋梁的病害得到了有效控制,達到了預期的目的,說明了采取的技術措施是可行的。
淺析公路舊橋加固與管理的方法
摘要:本文講述了目前國內多數公路舊橋加固與管理的方法,可供參考!
關鍵詞:道路橋梁 改造 加固
前言
公路舊橋具有荷載等級低、使用年限長的特點。從技術資料分析,大多數橋梁是三不知:①不知基底地質;②不知基礎深度;③不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術狀況分析,由于河床屢遭洪水沖刷,河床底部加深,橋梁墩臺基礎外露、沖空,產生不均勻沉降,導致橋臺、拱圈產生附加應力而出現開裂,有的甚至出現開合現象;有的橋梁由于橋臺較高,受行車及臺后土壓力的作用,橋臺出現開裂、凸肚等病害;橋面混凝土鋪裝層由于使用時間長加之重車作用,導致開裂、剝落等病害。按橋梁技術狀況來評定大多屬三類橋梁.隨著國民經濟的發展和重點工程的建設,目前公路橋梁所承受的負荷有3個特點:
①交通量不斷增大;②重型車輛增加及超載現象嚴重;③超限運輸的出現和增加。按現在橋梁和運輸狀況,橋梁的承載能力和通過的車輛荷載是公路與運輸的矛盾之一。舊橋加固,提高舊橋的承載能力,確保交通運輸的安全是目前和今后面臨的任務。本文按橋梁的組成部分介紹橋梁的加固方法。
1、 塞縫灌漿
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、 環氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內,起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍,產生裂縫的原因很多,也很復雜。結構物一旦出現裂縫,其受力截面發生應力重分布,也就意味著受力有效截面變小,結構應力增大,承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結材料把結構的裂縫填滿,使力的作用、傳遞盡可能恢復到原狀態。
塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂、砂漿等,具體采用哪一種,應視實際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫,由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂,采用水泥(砂)漿造價低、效果好。環氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結構物,因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小,易灌滿,粘結性好;環氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。
塞縫灌漿的通常做法是:先用1:1水泥砂漿勾縫,勾縫時須預留直徑約6—8mm的灌漿孔,孔距視裂縫寬度而定,縫寬處孔距為0.6一1.0 m,縫小處孔距為0.4—0.6m。待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小,用環氧樹脂勾縫,凡大于o.2mm的裂縫都要留孔灌漿,孔距一般為o.25一o.30m,灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中,塞縫灌漿是綜合處治的方法之一,用得比較普遍,通過試載及使用觀察,效果較好。
2、上部結構改建
在調查研究舊橋的基礎上,經過技術、經濟比較,采用充分利用原橋進行拼寬,利用橋臺將拱式結構改為板式結構的加固方法,使其滿足超限運輸要求。
2.1 拼寬原橋
對驗算不能滿足超限運輸要求的舊橋,經技術經濟比較后,按實際通過的超限運輸荷載設計拼寬橋梁,以確保超限運輸安全。
2.2 利用原橋臺改拱式結構為板式結構
對于小跨徑石拱橋,由于拱圈厚度不能滿足超限運輸要求或因地基較差發生不均勻沉降,致使拱圈開裂,降低承載能力,可采用此辦法。
3、 舊橋下部結構加固
橋臺特別是高度較大的橋臺,受行車荷載和土壓力作用,常見病害有橋臺開裂、凸肚,翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小,水流不大的石拱橋,我們采用在橋跨內加鋼筋混凝土框架進行加固。
4 、舊橋基礎加固 橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎,由于埋置深度較淺,易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道,導致橋臺基礎沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使橋臺發生不均勻沉降,引起橋臺開裂等。針對以上病害,我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌,上游河床設置丁壩,打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。
對于跨徑較小的橋梁,由于河水改道,洪水直接沖刷橋臺基礎,導致基礎沖空甚至掉腳,可采取在橋跨范圍內滿鋪15號片石混凝土的方法進行加固,鋪砌厚度為30 cm,鋪砌兩端設置截水墻,截水墻的深度為1m,寬度為0.6m。采用該法共加固橋涵8座。對于橋梁上游河床變遷、水流改道,洪水直接沖刷橋臺基礎和橋臺引道,導致橋臺基礎沖空、引道被毀的橋梁,采取在橋梁上游適當位置設置丁壩等調治構造物,將河水導入主河道。
5 、橋面鋪裝層的加固
橋面鋪裝層開裂或剝離等病害,對于鋼筋混凝土梁板橋容易使鋼筋銹蝕,減弱橋梁的橫向整體性;對于石拱橋,由于橋面雨水下滲,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出現滲水現象等;同時由于橋面鋪裝層的破損,引起橋面平整度差,車輛通行時,使橋梁產生震動,對橋梁產生不利影響,同時又加重了橋面鋪裝層的病害。根據橋梁的具體情況,采用不同的加固方法,對于使用年限長、破損嚴重的采用拆除、修復的加固方案。而對于病害較輕,使用年限短,且混凝土強度仍符合設計要求的則先處治病害,在不降低設計荷載標準的前提下可采用加鋪瀝青碎石層的方案。
6、公路舊橋的管理
加強公路舊橋的管理,并進行維修和加固,使其處于正常的工作狀態,充分發揮舊橋的作用,是公路管理部門的一項主要任務。對于舊橋的超限運輸管理工作具有工期短、要求高、工程量較小、前期工作量大等特點,公路超限運輸一般是為國家或省的重點建設工程服務,我們的經驗是:
(1)對于經常過大件的路段,橋梁進行重點檢查和管理,收集原始檔案材料,掌握其動態;
(2)在施工中注意抓重點、制約工程;
(3)重視加固工程中原始資料的收集和整理工作,為今后的加固工程積累經驗;
(4)充分調動基層單位的積極性,正確處理責、權、利的關系。
筆者認為公路舊橋的維修加固同樣屬于橋梁工程,不能重建輕養,舊橋的加固比新建還難,因為舊橋的維修加固,沒有現成的規范,更沒有可供使用的標準圖,橋梁的病害又錯綜復雜,病害原因難以確定,因此,應充分重視公路舊橋的管理工作,加大資金投入,使其保持良好的工作狀態,確保公路運輸的安
全。
目前制約舊橋加固工作的主要因素是資金問題,在養路資金緊缺的情況下,投入到舊橋加固上的資金更加有限,為此建議采用以下辦法逐步解決:(1)公路局應加大對大中型橋梁加固資金的投入,并將屬于危橋的小橋納入這個范圍,集中資金重點解決危橋的加固;(2)對于橋梁的小修保養,應納入公路小修保養議標中,特別是實行養路工程費制后,可將各段管養的橋梁編入小修保養工程量清單內,對站(所)不能承擔的項目可安排段工程隊施工,總段加強檢查和考核。
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