防水有助于保护建筑物免受湿度和水分蒸发引起的损坏,湿度和水分蒸发可能导致墙体和地板的开裂和变形。今天让小编来大家介绍下关于桥梁注浆加固施工方案的问题,为在防水方面有需要的人群解疑答惑。
文章目录列表:
1.大桥桥梁加固方案探讨?2.铁路桥桥墩下沉倾斜的加固处理技术?
3.桥梁加固的常见方法及其机理?
大桥桥梁加固方案探讨?
某桥于2009年建成通车,后因桥梁长期过往超载土石方车辆,2012年发现桥梁出现支座变形、预应力板有渗水等缺陷。该桥梁总长240.00m。本桥上部结构采用20m预应力钢筋混凝土空心板,下部结构采用柱式墩台、桩基础。
修补前存在缺陷:中幅一预应力板处有渗水现象。支座部分变形严重,发现有明显的损伤状况。部分结合部位由于长期荷载作用下产生裂缝,混凝土破损处钢筋锈蚀严重,所有支座钢垫板外露部位锈蚀严重,雨水渗漏导致四氟板支座钢垫板锈蚀。
该桥梁主要加固内容为混凝土表层缺陷处理、上部梁板粘贴碳纤维布、下部结构支座更换等。
1混凝土缺陷修补
1.1混凝土破损区域的清理及修补
(1)混凝土破损区域的清理
蜂窝、麻面、松散、空洞、破碎、剥落、夹砂等损伤部位及钢筋外露区域,采用高速射水法将松散、污损的部位清除,使该部位露出坚硬密实的部分,并保证该部位无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等影响效果物质。
(2)混凝土破损区域的修补
对清理好的混凝土破损、露筋区域采用树脂型修补砂浆进行修补,使该区域达到密实平整。
修补施工工序:
a.改性环氧砂浆修补
首先将缺损部位表层劣质混凝土凿除,直至露出新鲜、密实混凝土,剔除修补结合面的表层浮石,清除修补面的油污以及一切附着物,修补结合面凿毛凿平、整齐划一,对小面积修补需在修补区边缘凿一道2~3cm深、3~5cm宽的齿槽;对外露的钢筋表面进行人工除锈防锈处理并采用高压水冲洗干净;在保持结合面干燥的情况下,刷涂一层环氧树脂胶液,并立即摊铺环氧砂浆,用力压平抹光。
b.环氧混凝土修补
孔洞以及深度超过6cm的深层疏松区拟按下列方法进行修补:
首先将疏松区劣质混凝土凿除,其周边宜凿成规则的多边形,开凿范围以见新鲜、凿实混凝土为止,开凿区以及孔洞的四周边宜做成台阶状,台阶高差不小于3cm为宜;剔除修补结合面(开凿后的表面)的表面浮石,并用高压射流技术清洗开凿表面;在保持结合面干燥的情况下,涂刷二层环氧树脂胶液后,立即立模浇筑环氧混凝土并振捣密实,自然养护7天后,用环氧胶液在纵横向分批涂抹二度。
2墩台裂缝封补
裂缝修补的基本原则:
对桥梁裂缝进行处理的基本原则是:对于宽度大于或等于0.20mm的裂缝,采用注浆修补法;对于宽度小于0.20mm的裂缝,直接采用封闭的方法。
2.1注浆封缝
对于大于0.20mm的裂缝,采用注浆补缝方法,其材料、机具及补缝办法如下:
注浆补缝材料及机具:注浆补缝需要采用T型活塞式弹力补缝器、TQ型注浆嘴、TK型注缝胶、TZ型封缝胶及其他一些辅助材料和机具。其主要工艺如下:
(1)确定注浆嘴位置,并预先贴上胶布,按裂缝越细小间距越小的原则布置,一般在10~15cm之间,一条缝至少布置两个注浆嘴。
(2)配制封缝用胶,用刷子涂刷在裂缝上,封闭裂缝。
(3)揭去设嘴处的胶布,以粘嘴用胶将注浆嘴跨缝粘牢。
(4)待粘胶嘴硬化后,重新在注浆嘴处及裂缝上补刷一次封缝用胶以达到不漏浆的要求,特别注意注浆嘴接缝处的封闭。对于空心板如板裂裂缝上升至空心部,应进行两次注浆处理。
(5)开始注浆前,先配制注缝浆,配制要适量,一次用完。
(6)将补浆器出浆嘴插入注缝浆液中,提升活塞吸入浆液。将补缝器插到注浆嘴上,拉紧手环使皮筋伸长,将手环架在活塞后座上。利用皮筋的弹力,推进活塞使浆液压入裂缝。
(7)观察相邻的主浆嘴,当流出浆液时,说明两嘴间已注入浆液,松开手环,将补缝器移至另一个注浆嘴上使用。
(8)全部裂缝注完后,第二天就铲除注浆嘴和封缝材料,清理裂缝表面。用白水泥和ZV胶调成与混凝土一样的颜色,涂刷在裂缝表面。
2.2封闭裂缝
对于小于0.20mm的裂缝,采用ZV型修补胶与水泥配制成聚合物水泥浆直接涂刷在裂缝表面进行封缝,其施工方法是:
(1)先清除混凝土表面的粉尘、油污,用水湿润混凝土表面;
(2)配制聚合物水泥浆,配制时尽量将颜色调到与原混凝土接近。第一层稀一些,ZV修补胶:水泥=1:0.8;以后基层干一些,ZV修补胶:水泥=1:1;
(3)涂刷,一般涂3~4遍,前一遍干后再涂一遍,涂刷方向前后两次互相垂直。
3粘贴碳纤维加固
3.1施工工艺流程
粘贴碳纤维布施工工艺流程如图所示。
3.2施工准备
对所使用碳纤维片材、配套树脂、机具等作好施工前的准备工作。
3.3混凝土表面处理
清除横梁表面劣化混凝土,露出混凝土结构层,并用修复材料将表面修复平整。对裂缝进行灌缝或封闭处理。被粘贴的混凝土表面打磨平整,除去表层浮浆、油污等杂质,直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处进行倒角处理并打磨成圆弧状,圆弧半径不小于20mm。最后把混凝土表面清理干净并保持干燥。
3.4涂刷底胶
按照产品生产厂提供的工艺规定配制底胶;然后采用滚筒刷将底胶均匀涂抹于混凝土表面,底胶表面指触干燥后,尽快进行下一道工序的施工。若当天未粘贴碳纤维布时,第二日应用干布擦拭已固化的底胶表明,并让其自然风干后才可进行下到工序。
3.5找平处理
对混凝土表面凹陷部位用修补胶填补平整,不留有棱角。转角处应采用找平材料修理成为光滑的圆弧,半径不小于20mm。待找平材料指触干燥后进行下一道工序的施工。
3.6粘贴碳纤维布
(1)按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布。避免在运输、放置、裁剪及粘贴过程中受弯折或浸水。
(2)按工艺规定配制胶材,根据粘接胶的标准用量,计算出所涂布面积的需用量,视现场气温等实际情况,确保在适用期内一次用完,按粘接胶使用说明规定的比例把粘接胶主剂和固化剂置于配胶容器中,用电动搅拌器搅拌均匀。
(3)用干燥的滚筒将浸渍胶均匀涂刷于构件表面,进行下层树脂作业。300g/m2的纤维片,用量约500~600g/m2,作业方式同底涂。
(4)粘贴碳纤维布于下层树脂上,用专用的滚筒在碳纤维布上沿纤维方向施加压力并反复碾压,使树脂胶液充分浸渍碳纤维布,消除气泡和除去多余树脂,使碳纤维和底层充分粘接。
及时检查有无未密合现象,若有,则以美工刀顺纤维方向剪开,充分注满树脂后压平。
(5)碳纤维片材与混凝土之间的粘结质量可用小锤轻轻敲击或手压碳纤维片材表面方法来判断,总有效粘结面积不应低于95%。如有空鼓现象应加以相应处理:用刀片将碳纤维布划开,然后采用注射器针管将调制好的粘接胶注入空鼓或气泡内填充至密实。在箱梁外侧做碳纤维布加固的外表面浸渍树脂固化后,在其表面再涂刷一道浸渍胶作为加厚保护层,用量为50~100g/m2。
(6)养护
粘贴碳纤维布后需自然养护24小时,以达到初期固化,并保证固化期间不受干扰。在粘贴碳纤维布的初期固化强度未形成之前,码头上禁止机动车通行。
(7)表面防护。
在粘贴碳纤维并形成复合材料凝胶固化后,在复合层表面施加丙烯酸聚氨酯面漆,厚度为90μm。
4更换支座施工
4.1支架搭设
在相邻的一组支座处搭设两个支架,支架采用钢管支架,上铺跳板,在四周安装防护网进行防护。
4.2支座检查
在施工平台上对板梁下端支座逐一进行检查。
4.3梁板顶升
根据所施工桥梁的具体情况,采用梁板整体顶升更换支座的施工方案。首先根据梁板的重量选择抬升重量大于梁板3倍的超薄千斤顶,千斤顶的个数根据梁板的数量决定。油压千斤顶应保持油路良好,各串联千斤顶油压均匀,以免在顶升过程中出现不均匀顶升,千斤顶上应安装高度测量尺,以便可以准确控制顶升高度。
为了保证顶起过程中不至于损伤梁底,在梁底与千斤顶设备接触处用厚2cm的木板垫实,确保软接触密合。
在正式顶升前应进行试顶,以消除支撑本身的非弹性变形或沉降,试顶高度为1cm。
4.4临时支撑
顶升到位后,在梁底安放预先准备的楔形枕木及预制钢板进行临时支垫,支垫要求牢固可靠,支垫过程不可放松千斤顶,还需设置横向临时支撑,确保稳定性和安全。
4.5更换支座
支垫完成之后将旧的支座取出,先认真清除原梁底不锈钢板和钢垫板上的锈迹及污垢,使表面露出金属光泽,喷涂环氧防锈漆防腐。
防腐处理完成后,用水平量尺检查支座下垫石是否平整,能否满足安装要求,如不平整则采用砂浆或砂轮找平,务必确保支座水平。对垫石表面的油污及浮浆表面要打磨清除干净。
在安放新支座前,还需在原支座位置及新支座表面进行十字定位,以确保支座更换后位置准确;对于由于梁体安装不当或梁底表面不平整所造成的支座偏压,可采用结构胶进行脱空部位的局部填充,以保证支座全截面受压;在安装支座之前将四氟板支座中的四氟板表面的储油槽内的硅脂充满,保证四氟板表面和不锈钢表面的洁净,不得有损伤、拉毛现象;同时按要求安装支座防尘罩。全部工作做完后,先将梁底的临时支撑解除,然后下落梁体就位。
5结束语
该大桥通过对混凝土表层缺陷处理、上部梁板粘贴碳纤维布、下部结构支座更换等方案的落实,增强了结构的耐久性和空心板的承载力。
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铁路桥桥墩下沉倾斜的加固处理技术?
对公路桥梁施工加固技术是怎样的?有哪些方法?请看中达咨询编辑的文章。
1桥梁施工技术
1.1体外索加固法
体外预应力是一种有效的桥梁加固方法。简单易行,不影响行车。受力途径明确,能显著提高结构承载力和抗裂度,有效改进结构的应力状态。为了满足加固后旧桥的承载力的需要,体外索一般采用折线形,同时满足梁正截面抗弯强度和抗剪强度的要求。
体外索材料一般由无粘结钢绞线、粗钢筋与槽钢组合而成。体外索加固桥梁受弯构件时,可按偏心构件来验算梁的承载力;按无粘结部分预应力混凝土结构,认为截面受弯破坏时,梁内的非预应力钢筋达到屈服,而预应力钢筋达不到极限强度,验算使用阶段的应力及结构变形;按加劲梁组合结构分别对其受力和使用性能进行分析。在正使用极限状态的各项指标计算时,按整体变形协调条件计算在外载作用下预应力筋的应力增量。
体外预应力加固法,加固后能达到荷载标准,加固效果是非常显著。体外索加固法有效改善了主梁在正常使用阶段的工作性能。裂缝宽度变窄,挠度明显减小,增加了结构的耐久性。体外索加固法是在使用过程中,具有加固、卸载及减小结构内力的作用,值得推广应用。
1.2真空压浆技术
传统的压浆法灌浆,是在0.5MPa-1.0MPa的压力下,将水灰比0.4-0.45的稀水泥浆压入孔道,这种做法容易发生水泥浆离析,析水,干硬后收缩,产生孔隙,留下隐患。为此有必要将传统压浆工艺进行改进,将真空辅助压浆工艺等技术应用于预应力施工中,使灌浆工艺更加完善合理。由于孔道内只有极少的空气,很难形成气泡;同时,由于孔道与压浆机之间的正负压力差,大大提高了孔道压浆的密实度和饱满度。减小了水灰比,选用专用的添加剂,提高了水泥浆的流动度,减小了水泥浆的收缩,从而保证了浆体的可施工性,充盈孔道的密实性和和提高硬化浆体的强度。
普通压力压浆一般是在孔道的压浆端对水泥浆施加0.5-0.7MPa的压力,缓慢均匀地向孔道内压入浆体,直至浆体在孔道高点处的排气孔流出;而作为孔道压浆的一项新技术,真空辅助压浆的基本原理是:在传统压浆工艺基础上,将孔道系统密封,在孔道的一端采用真空泵对孔道进行真空处理,使这产生负0.08MPa-负0.1MPa左右的真空度,然后用压浆泵以≤0.7MPa左右的正压力将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端压入,水泥浆从真空端流出,且稠度与压浆端基本相同,再经过特定的排浆、保压、以确保孔道内水泥浆体饱满,以提高预应力孔道压浆的密实度和饱满度。采用真空灌浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全性和耐久性的有效措施。
真空压浆与常规压浆相比,具有以下的优点:真空的形成能够较好的导引管道内浆液顺利通过管道,解决了常规压浆泵因压力不足等达不到注浆理想效果的问题;保证了预应力管道内水泥浆液的饱满度和密实度;工艺及浆体的优化,消除裂缝的产生,使灌浆饱满性及强度得到保证;真空灌浆是一个连续而迅速的过程,节约压浆时间,缩短工作周期,增强了固结水泥浆在孔道内的粘结力。
2桥梁施工中荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
2.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝
裂缝产生的原因如下:
1)设计计算阶段。结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符;荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够。
2)施工阶段。不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构受力特点,随意翻身、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式;不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。
3)使用阶段。超出设计载荷的重型车辆过桥;受车辆、船舶的接触、撞击;发生大风、大雪、地震、爆炸等。
2.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝
裂缝产生的原因如下:1)在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。2)桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等,在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算,一般根据经验设置受力钢筋。研究表明,受力构件挖孔后,力流将产生绕射现象,在孔洞附近密集,产生巨大的应力集中。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出,如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝,往往是结构达到承载力极限的标志,是结构破坏的前兆,其原因往往是截面尺寸偏小。
3桥梁混凝土裂缝的处理方法
3.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及浅层裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹环氧水泥胶泥或在混凝土表面涂刷水泥漆等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴碳纤维布等措施。
3.2灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等;常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。
3.3结构加固法
当裂缝影响到混凝土结构的性能时,就要考虑采取加固法对混凝土结构进行处理。结构加固中常用的方法主要有:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固等方法。
3.4混凝土置换法
混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法,此方法是先将损坏的混凝土剔除,然后再置换新的混凝土或其他材料。常用的置换材料有:普通混凝土或水泥砂浆、聚合物或改性聚合物混凝土或砂浆。
4桥梁施工及使用过程注意事项
1)裂缝的形成。裂缝是混凝土工程中最普遍的病害之一。裂缝的出现至使混凝土强度下降,承载力减弱,在持续的受力作用下,其结果更为严重,同时会造成严重的经济损失。但如果裂缝小于标准要求的极限,一般不会影响工程结构的承载能力,使用功能和耐久性,往往只影响结构外观而产生疑虑。
2)局部蜂窝,麻面和气泡现象的出现。造成这种现象的结果,主要是使混凝土结构强度大大降低了结构的严密性,其疏松的结构强度几乎降到最低点。在使用过程中其承受能力极大地减少,并且容易遭受腐蚀而造成重大的损伤,严重地降低了工程的承载力和耐久性。
5结束语
综上所述,桥梁出现裂缝是难以避免却又有措施可以预防的,因此,一定要加大施工监管力度严格执行国家规定的相关技术标准,确保工程项目的顺利安全完工,并在施工过程中不断加强监督检查,有效预防并从源头控制裂缝产生,发现问题及时研究并处理,保障国计民生的利益。
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桥梁加固的常见方法及其机理?
铁路桥桥墩下沉倾斜的加固处理技术是怎样的?有哪些原因?请看中达咨询编辑的文章。
1、工程概况
既有铁路水柏线新寨2号大桥,中心里程为K67+875。建于1998年,2010年4月发现7号、8号墩墩顶有下沉和偏移等病害问题,且有继续发展趋势,需及时进行加固处理。
桥位所在地地形起伏较大,桥墩位于陡坡半腰处,虽地表、地下水不发育,但桥墩发生病害时,当地正处于雨季,基础易受雨水影响。
2、桥墩下沉和偏移原因分析及加固思路
查阅了桥梁的竣工资料,得知场地表层土质为3~7m粉质黏土,其下为细圆砾土,桩端持力层为微风化灰岩。原桥在进行7号、8号两个墩的挖孔桩施工时,发生过大小不同的5次坍方,显示工程地质情况较差。结合以往资料及现场的具体状况经综合分析认定桥墩下沉和偏移原因为:地基土疏松,土体存在裂隙,地表水沿裂隙浸入土中,导致地基失稳,土体产生侧向塑性流动,推动桩基带动墩身产生滑动及倾斜。
因水柏线运营繁忙,中断运营造成的经济损失及社会影响很大,故对于本工程加固的指导思路是:在保持铁路运营不受影响的情况下,采取科学合理、经济有效、便于施工的加固方案。
3、基础加固方案的选定
按照上述的加固指导思路,在充分考虑现场地形地质情况,施工工艺等各种影响因素的基础上制定了多种处理方案,经专家论证,最终决定采用下述方案进行基础加固:
在线路运营期间对7号、8号墩采用竖向和斜向钻孔注浆整治施工。在尽量不扰动原地基土的同时加固地基,通过注浆固结桩间及周边土体,提高土体密实度和承载力。注浆加固范围为承台周边10m以内,注浆孔间距为 2.0m,注浆孔距承台边缘2.0m,采取斜向钻孔注浆加固桩间土体。钻孔采用跟管干钻,孔位为梅花型交错布置,钻孔深度至挖孔桩底。使用C20水泥砂浆注浆加固,注浆压力为粉质黏土范围:1~1.5MPa;细圆砾土范围:1.5~2.0MPa;均以终压控制。钻孔注浆孔位布置如图1所示。
4、施工技术及措施
4.1测量放线、布孔、钻孔定位
施工时根据孔位平面布置图进行布孔钻眼,孔位间距2.0m, 梅花型交错布置。由于在运营线下施工,不仅要达到设计要求的施工效果和质量要求,而且得确保既有设备和行车的安全,施工时要避开既有的水沟、护坡、桩基、地下管线、电线等设施。实际施工时以不影响既有设置和行车安全为原则适当调整孔位,孔位一般在0.5~1.0m内调整。
为了避免斜孔钻孔时钻穿挖孔桩基础,对基础结构造成破坏,布孔前对现场结构物尺寸及位置、地面高程等进行了详细的勘测,然后结合竣工图所标识的地下各结构物尺寸及位置,建立了CAD模型,通过模型选择及验证最佳布孔位置、钻孔倾角。施工时严格按斜孔的设计位置、倾角布眼及钻孔,并在施工中随时量测。以上措施确保了在施工未出现钻孔机械触碰桩基的现象。
4.2钻孔
使用潜孔钻机及锚索钻机成孔,跟管干钻。钻机安装必须平稳、牢固,斜孔钻孔时要经常校对,确保钻孔按设计角度钻进,误差控制在规定要求范围。钻孔过程中做好各种记录,记录好岩层基本概况及跟管跟进深度等。
钻孔直径为89mm,跟管为φ75mm钢管,在管底部打花眼,以便浆液向四周扩散。钻至设计孔深后,拔出钻杆,立即把φ75mm跟管埋入,检查合格后进行孔口封塞,采用水泥砂浆进行孔口封塞并在孔口设置止浆塞,封口深度一般为2~2.5m,待封孔水泥砂浆达到一定强度后实施注浆。
4.3注浆
注浆所用的每批水泥,均要符合有关的材料质量标准,并附有生产厂商的质量证明书。每批材料入库前均按规定进行检查验收,且不存放过久,做到先进库先用,受潮结块变质的不得使用,出厂超过3个月的水泥禁止使用。砂子的级配要满足要求。
水泥砂浆搅拌均匀,浆液在使用前过滤。采用自下而上全孔注浆法。注浆进程要连续不间断。若因故间断或停止注浆,尽快处理恢复。注浆时现场记录好实际注浆量,注浆量出现与设计较大出入时及时通知有关单位处理。
注浆施工过程中严密监测地表变形情况和桥墩观测点空间位置的变化情况以及线路几何尺寸变化情况,如有异常要及时处理。
注浆终孔压力:注浆压力为粉质黏土范围:1~1.5MPa;细圆砾土范围:1.5~2.0MPa;均以终压控制。达到终压注浆即完成。
注浆孔封孔:全孔注浆完成后,采用一定的压力和浓浆注浆封孔,待初凝几天后,再对钻孔上部空余部分压入浓浆进行回填。
注浆按先注外排孔,后注内排孔的顺序进行,内外排注浆时间隔时间大于24小时。在外排注浆形成固结墙体后再进行内排孔注浆可避免浆体外溢,提高注浆效果
4.4施工时特殊情况的处理
在施工注浆过程中,出现地表冒浆、邻孔串浆及注浆中断等特殊情况,采用如下的处理措施:
地表冒浆:在进行7号墩左侧外排直孔注浆过程中发现地面冒浆,发现地表冒浆现象后立即降低压力,即在无压状态下(保持浆液流动)注浆。并认真观察冒浆情况,同时封堵冒浆点,防止浆液大量漏失。但还是冒浆不止,于是采用“注—停—注—停”的间歇注浆方式进行处理。并在每次停注前对冒浆点进行认真封堵,防止浆材漏失,保证漏浆通道或裂隙中充满浆液,也达到预期的效果。
邻孔串浆:在注浆过程中多次出现相邻孔串浆,现场采用了注浆孔和串浆孔同时施灌,或用胶塞将串浆孔封堵,待注浆孔结束注浆后再对串浆孔进行扫孔施灌的措施。
注浆中断:正常情况下注浆进程不允许中断,必须保持连续不间断地进行。施工中虽然出现一次因注浆机故障而中断注浆的事件,发事件发生后启动了应急预案,立即调换了备用注浆机,所以这次中断注浆没有对施工质量及进度造成影响。
5、桥墩倾斜监控量测及分析
为了分析及监测桥墩注浆整治过程中以及整治后桥墩的稳定性,及获取数据以指导现场施工。在桥墩顶帽四个面各贴一片反光贴,然后建立坐标系,采用全站仪观测坐标、标高,通过坐标、标高数值的变化来分析判断施工过程桥墩的稳定性。除了在施工前及施工过程中进行监测外,还在注浆完成后,持续进行了30天的跟踪监测。在施工期间每天监测一次,其余时段则是3天监测一次。全程监测结果如图2所示。
从图2可知,尚未进行注浆施工前,沉降及倾斜仍在继续,但其速率较小,在注浆加固前期,沉降及倾斜速率均明显加大,但较为均匀。是因为钻孔对土体产生了扰动,在一定程度上破坏了土体的平衡,且前期往土体注入的尚未固结浆液,减少的土体的摩阻力,加剧了土体塑性流动而引起的,在此阶段,为减少对土体的扰动,尽量减少每次施工的钻孔注浆数量,且把施工时间间隔适加大。施工后期,随着注入的浆液逐渐固结土体,沉降量及倾斜量趋缓,此时在施工安排上为一次同时安排多处钻孔注浆。
在注浆完后一个月内,持续对桥墩进行监测,结果表明,桥墩不再产生明显的沉降及倾斜,证明采取的钻孔注浆措施是有效的。
6、注浆效果检测
施工完成28天后,在压浆孔侧面进行钻芯取样检测,结果显示钻取的芯样连续完整,土体之间的空隙被浆体填充饱满,芯样强度满足设计要求,再一次证明采用钻孔注浆进行软基土体加固补强的方案是可行的,达到了预期效果。
7、结束语
地基加固选择的处理方法要合理有效,并精心进行施工管理,否则容易扰动原有地基,加大病害程度。施工时做好量测监控,并对量测结果及时反应,指导现场施工。另外施工时针对可能出现的各类影响因素,作好应急预案,出现问题时能及时处理,确保万无一失。
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桥梁加固的常见方法及其机理是非常重要的,了解加固的初衷是为了更好的保障使用效果,才能更好的理解方法的制定。中达咨询就桥梁加固的常见方法及其机理和大家说明一下。
随着我国国民经济的日益发展,交通运输量的迅速增长,道路上的行车密度以及车辆的轴重不断加大,势必造成公路桥梁负荷日趋加重,加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制,已不能适应现代交通运输的要求。截止至2000年,我国危桥总长已达2万余延米。若将其拆除重建,不仅要耗费大量资金,而且工期也较长;若有计划、有步骤的对现有旧桥进行加固改造,恢复、提高其承载力,不仅能满足新时期公路交通运输的需要,而且可以为国家带来巨大的经济和社会效益。
1、桥梁加固的步骤与基本原则
一般来说,桥梁的加固包括现有桥梁的改造及病害桥梁的修复。其中,现有桥梁的改造一般是由于现在交通运输量的增长、设计荷载标准的提高、公路路基宽度的拓宽等使一些桥梁已不能满足当前交通运输的要求而进行改造;病害桥梁的修复一般是由于桥梁材料的老化,运营养护的不当等使一些桥梁出现了病害而进行维修。桥梁的加固与桥梁的设计一样,除了应满足设计规范,符合技术可行、经济合理、结构安全的原则外,还必须经过一定的程序和步骤,这就是所谓的加固概念设计。
1、桥梁结构由于结构失效或损伤经评估不能满足结构安全或正常使用要求时,必须进行加固。加固设计的内容及范围,应根据评估结论和委托方提出的要求确定,可以包括整体桥梁,也可以是指定的区段或特定的构件;
2、建立既有桥梁维修、加固、重建的经济分析模型,通过分析比较,选择技术可行、经济合理、对现有交通干扰较小的方案实施,以保证改造后的桥梁能安全运营;
3、根据需要改造桥梁的评估结论及经济分析,当得知现有桥梁可以通过加固、维修达到使用要求的结论后,再提出桥梁加固的设计方案;
4、对于大桥、特大桥,其主要承重构件需要加固补强时,加固设计方案应≮2个,进行方案比选和经济评估,选择最佳加固方案;
5、加固设计及施工尽量不损坏原结构,并保留具有利用价值的构件,避免不必要的拆除或更换;
6、加固设计应与施工方法紧密结合,并采取有效措施,保证新老结构连接可*、协同工作;
7、加固设计应按结构实际损坏情况进行计算;
8、在加固施工中,应尽可能减少对桥上和桥下的通行车辆及行人的干扰,采取必要的措施,减少对周围环境的污染;
9、在施工过程中,若发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时,应立即停止施工,会同加固方案设计者进行研究,待采取有效措施处理后,方能继续施工;
10、加固施工中,应采取安全监测措施,确保人员及结构安全。
总之,在具体的加固设计中,必需首先明确这种加固原则,才能做到“牢固可*、简便耐用、经济适用”。
2、桥梁加固的方法
加固,简单来说,就是通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高,以满足新的要求。这些措施包括直接针对整个结构的,如体外预应力,改变了结构的应力状态,使其回到原设计状态或者更适应新的要求;有些措施是针对截面的,即通过提高截面某一方面的承载力强度(如抗剪强度),从而改善整个结构的承载力水平。
根据桥梁的加固原因、加固部位以及现有桥梁本身桥型方案的不同,应采用不同的加固方法。目前,桥梁上部结构常用的加固方法有:体外预应力加固法、体系转换加固法、增加构件加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法等;桥梁下部结构常用的加固方法有扩大基础加固法、高压旋喷注浆加固法等。现将以上加固方法一一介绍如下:
2.1 桥梁上部结构加固
2.1.1体外预应力加固法 体外预应力法的加固原理是在梁的下缘受拉区设置预应力材料,通过张拉对梁体产生偏心预应力,在此偏心压力作用下,使梁体发生上拱,抵消部分自重应力,减小了结构变形和裂缝宽度、改善了结构受力,能够较大幅度的提高结构承载力。与通常的预应力混凝土结构相比,力筋与原结构只在锚固点与梁连接,类似于无粘结预应力结构。这种方法在自重增加很小的情况下可大幅度的改善和调整原结构的状态,提高结构刚度、抗裂性。此法既适用于通行重车时的临时加固,也可作为提高桥梁承载力的永久加固措施。
该方法主要适用情况有:当混凝土梁中预应力筋或普通钢筋严重锈蚀及其它病害造成结构承载力下降;需要提高桥梁的荷载等级;用于控制梁体裂缝及钢筋疲劳应力幅度;适用于高应力状态下的结构,尤其是大型结构的加固等情况。
目前常用的体外预应力的方法有下撑式预应力拉杆加固法和外部预应力钢丝束加固法。
301国道盘锦立交主线桥和盘锦立交WH匝道桥,采用的都是体外预应力法进行加固,改善了桥梁的整体的使用性能,延长了桥梁的使用寿命。
2.1.2体系转换加固法 改变结构体系加固旧桥通常是指增设附加构件或进行技术改造,使桥梁的受力体系和受力状况发生改变,从而起到减小承重构件的应力,改善桥梁性能,达到提高承载能力的目的。这种技术具有提高结构承载力,增大结构刚度,减小挠度等优点。
常使用的方法有:拱桥转换为梁拱式拱上建筑法;梁桥转换为梁拱组合体系法;简支转连续法;多跨简支梁转为先简支后桥面连续体系法;增加辅助墩法等。以上加固方案形式各异,但加固实质相同,即均是为所加固的桥梁加入新的支撑点,缩短梁的计算跨径,从而提高结构承载力。
福建永安市大溪大桥为20世纪70年代初修建的9孔双曲拱桥,桥型为22.10m+25.60m+7x22.10m不等跨连续拱桥,设计荷载为汽车-13级,拖车-60,由于交通量的增加,该桥在运营期间产生了较大的病害,荷载等级不能满足现有交通运输的要求,2002年永安市对该桥该桥进行了检测,检测结果表明该桥可以通过采取加固措施,使其达到汽车-20级、挂车-100荷载等级的要求。加固方案采用了把连续拱桥转化为梁拱式拱上建筑体系的方法。加固改造时,首先拆除侧墙、护拱、拱上填料,对主拱圈进行“卸载”,使主拱和腹拱的拱背完全暴露,其次对主拱圈拱背、拱脚进行布筋,现浇混凝土加大其截面,然后接高腹拱墩,按梁板桥施工简支桥面板,这样一来既减轻了主拱圈负重,又增强了主拱圈承载能力。加固改造后,经过几年来的使用证明,效果非常好。类似的例子还有很多,如2003年加固的湖北鄂州涂家咀连续拱桥(L0=70m)、2005年加固的福建蒋乐积善连续拱桥(L0=30m)等等。
2.1.3 增加构件加固法 增加构件加固法主要是指增设纵梁提高承载能力或拓宽改建,增加横隔板加强横向联系。当墩台地基安全性能好,并具有承载能力,上部结构也基本完好,但其承载能力不能满足要求,同时要求加宽桥面时,一般采用增加承载能力高和刚度大的新纵梁使新旧梁互相联结共同受力。对于要进行拓宽改造的则还需要对墩台进行拓宽。
常使用的方法根据增加构件及新旧主梁联合受力形式可分为:增设纵梁加固(不拓宽桥面);增设边梁加固;单边拓宽技术改造;双边拓宽技术改造;增加辅助横梁加固。
绍兴斗门大桥是20世纪80年代修建的一座刚架拱桥(L0=40m),该桥通过20余年的使用,已出现多处病害,特别是重车过桥时,桥梁出现晃动。2004年通过对该桥病害的调查和分析,发现横梁太单薄(原设计为空心薄壁横梁)是导致重车过桥晃动的主要原因,加固改造时在每孔主拱腿上增设8道钢筋混凝土实心横梁,斜杆上增设4道钢筋混凝土实心横梁。改造后该桥至今完好无损,重车过桥时桥梁也不再晃动,运行完全正常。
河南南阳桐柏淮河大桥采用了增设大边肋进行加固加宽的技术方案,对上下部结构同时加宽,提高了结构的承载力。该桥加固完成至今,状况良好,并且有很好的视觉效果。
2.1.4 粘贴钢板加固法 粘贴钢板加固是采用粘结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉边缘或薄弱部位,使之与结构物形成整体,从而提高梁的承载能力的一种加固方法。若使用锚栓将钢板锚固在梁体上,则又称锚栓钢板法,这时钢板可适当厚一些。钢板固定于受拉混凝土表面可以增加混凝土结构抗弯刚度,使结构挠度减小,限制了裂缝的发展。并且施工时可以根据设计需要进行裁切钢板,有效的发挥粘钢构件的抗弯、抗压和抗剪的性能,受力均匀,不会在混凝土中产生应力集中现象,除此以外,该方法还具有施工简便,快速,不影响结构外形,加固费用低,不减小桥梁净空以及增加荷载不多等优点。不足之处是粘结剂的质量及耐久性是影响加固效果的主要因素。
广州东圃大桥是1998年建成通车的一座跨越珠江的特大桥,主航道桥型为106.6m+2x160m+106.6m的预应力混凝土连续刚构,副航道桥型为51m+3x80m+51m的预应力混凝土连续刚构,2003年发现主航道桥边跨梁端腹板存在不同发展程度的斜裂纹,后来业主采用了粘贴钢板加固技术对其进行了加固。具体措施是对修补部位的混凝土表面进行修凿,使其平整;用丙酮或二甲苯擦洗修补部位的混凝土表面和经过处理的钢板表面;以除去粘接面的油脂和灰尘;在钢板和混凝土粘接面上均匀地涂刷环氧基液粘接剂;用方木、角钢、和固定螺栓等均匀地进行压贴钢板;养生到所要求的时间,拆除压贴用的材料;在钢板表面上再涂刷养护涂料。该桥现在加固工程已完成,加固效果良好。
2.1.5 碳纤维加固法 粘贴碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构物表面,当结构荷载增加时,两者共同工作,提高构件承载力,从而达到加固补强的目的。纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全线弹性,不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能,以及施工速度快,施工工期短,粘贴质量容易得到保证等优点,因此是旧桥加固补强的理想材料。碳纤维加固法中粘结材料的性能是保证碳纤维与混凝土共同工作的关键,也是两者传力途径的薄弱环节,因此粘结材料应有足够的刚度与强度保证碳纤维与混凝土间剪力的传递,同时应有足够的韧性,不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。与其它加固方法相比,采用碳纤维加固旧桥能最小程度的改变原有结构的应力分布,保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。
广深高速公路福田互通立交桥现浇异形混凝土空心板梁梁底有多处裂缝,导致板内钢筋锈蚀,桥梁承载能力下降,发现后采用了粘贴碳纤维布的方案对其进行了加固,具体措施是处理裂缝处的混凝土表面,清除加固表面疏松部分,直至露出混凝土结构层,并打磨平整,应用强力吹风器或丙酮将表面粉尘彻底清除,使之干燥、干净;然后严格按照厂商提供的配合比和工艺要求在处理后的混凝土表面涂上底胶,按设计要求裁剪、粘贴碳纤维布。该桥加固后,恢复了承载力,后经观察,加固效果良好。类似的例子还有很多,如莘奉金高速公路春申路立交桥加固、107国道(深圳段)洋涌河大桥加固等等。
2.1.6 桥面层补强加固法 桥面补强层加固法是通过在梁顶(桥面)上加铺一层钢筋混凝土层,使其与原有主梁形成整体,从而达到增大主梁有效高度和抗压截面,增加桥面整体刚度,提高桥梁承载能力的一种常用且有效的方法。为了减小补强层增加的恒载,常将原有桥面铺装层凿除,而且能使新老结合良好,共同受力。
目前,在很多桥梁加固改造中,同一座桥梁,针对不同的部位、不同的构件、不同的改造原因同时采用了几种不同的方法。如宜宾马鸣溪金沙江大桥的加固,采用了增加构件加固法、粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法;西藏尼木大桥的加固,采用了粘贴钢板加固法、碳纤维加固法、桥面层补强加固法;绍兴斗门大桥的加固,采用了增加构件加固法、桥面层补强加固法,等等。
2.2桥梁墩台与基础加固
2.2.1 扩大基础加固法 桥梁基础扩大底面积的加固方法,称为扩大基础加固法。此法适应于基础承载力不足或埋置太浅,而墩台又是砖石或混凝土刚性实体或基础时的情况。当构造物基础具有较大的不均匀沉降,并且地基土质比较坚实时,可以采用扩大基础法进行加固。而对于扩大部分基础底部的地基承载力不足的问题,可采取在扩大部分基础下打入一定数量的桩以提高地基承载力,桩的参数根据地基变形计算来加以选定。扩大基础加固法,施工比较简单。缺点是它必须使新老基础连成一体共同承受上部荷载,故其加固费用较高,而且加固效果也不易控制。
2.2.2 高压旋喷注浆加固法 高压旋喷注浆,就是先利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻入土层的预定位置,旋转并以一定的速度提升,同时将浆液或水以高压流的形式从喷嘴里射出,冲击破坏土体,高压流切割并搅碎土层,使其成颗粒状分散,一部分被浆液和水带出钻孔,另一部分则与浆液搅拌混合,随着浆液的凝固,组成具有一定强度和抗渗能力的固结体,从而对地基进行加固的一种加固方法。旋喷注浆加固法,用途广泛,加固地基的质量可*而且效果好,成本低,加固效果明显,且施工便捷,目前已逐渐成为我国常用的对桥梁墩台基础处理方法之一。
2.2.3 粘贴钢板加固法、碳纤维加固法 桥梁墩台的加固改造也可以采用粘贴钢板加固法、碳纤维加固法增加墩台的刚度, 提高墩台的抗弯、抗压和抗剪能力,其加固方法、加固机理与2.1.4及2.1.5一致,在此就不再详述。
3、加固方案的选择
加固方案与诸多因素有关,选择合理的加固方案非常重要,常考虑下列因素:
1、桥梁结构型式;
2、桥位地形、水文、自然状况;
3、桥梁现状分析研究结论;
4、施工技术水平;
5、能否封闭交通;
6、预期加固效果;
7、资金投入量。
若定义:
建议: β>0.9,进行桥面板加固;
β=0.7-0.8,粘贴钢板、改变体系加固;
β=0.6-0.7,体外预应力、贴碳纤维加固。
加宽加固同时进行时,宜将加宽部分与原桥连为整体,以充分发挥新加部分的卸载作用。
上述各种常见加固方法可综合运用,优化组合,更能体现出加固效果及经济效益,但还应注意以下几点:
(1)不同的加固方法有对应的设计计算方法;
(2)加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结
构的制约, 如原结构配筋率、截面尺寸等,不可能无限制地提高承载能力;
(3)对于大跨径复杂桥梁结构的加固计算,一般
要做结构整体分析,有效工具是有限元法,必要时应考虑非线性影响。
4、结语
桥梁的加固维修问题已经成为世界普遍关注的课题,为了规范、指导桥梁加固技术的应用,交通部在2001年西部交通建设科技项目中设定了“公路旧桥检测评定与加固技术研究及推广应用 ”项目,旨在通过该课题的研究提出一整套完整的、实用的公路桥梁检测、评定与加固成套技术,为我国公路危旧桥的改造提供技术支持,确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全。新的旧桥检测、评定、加固方面的规范即将出台,届时,桥梁加固将会做到“有法可依”。
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