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3桥梁加固设计的特点分析
桥梁加固的目的是提高桥梁的安全性,主要体现在桥梁结构的承载能力、抗剪性和稳定性等指标。对桥梁加固的部位和技术主要有以下几点:首先对薄弱部位采用通过加大构件的截面尺寸,增设预应力钢筋和更换原构件等措施提高承载力;其次有的桥粱本身设计不够完善或需要大幅提高其承载力,这就得改变桥梁的原有受力结构,可通过增加附属结构等措施来改变桥梁的受力状况,提高桥梁的承载能力;很后是对桥墩、桥台桥梁特定部位的加固或改造。从以上几点着手,收集老旧或破损检测的数据,结合桥梁的原设计技术参数,分析整理,从而设计出适合需加固桥梁的加固方案。
桥梁加固改造施工中的一个重要特点是桥梁加固施工中应尽量避免对原桥梁承重结构的进行改动,注意保持施工过程中桥体的整体稳定性。因此施工前合理安排好施工顺序,制定完善的施工组织设计,以便在不影响正常交通的前提下进行加固。尽量减小对正常交通造成的干扰。对加固改造方案中的新构件的应用则要提高其安全系数,对采用混凝土加固的部分,应充分考虑到新老结构间结合部位处理,使新浇筑混凝土与原有混凝土能很好的结合在一起。
为实现快速、安全、舒适的交通运输质量,近年来我国铁路实施了分批分级的提速计划。铁路线路客运允许速度从1ookm/h,逐步提高到120km/h、140km/h、160km/h和200km/h,与此同时,货运由50km/h逐步提高到60km/h、80km/h、90km/h和1ookm/h。桥梁的振动一般由环境激励以及人为激励引起。中小跨度的桥梁一般考虑人为激励影响为主。铁路桥梁由于人为激励源是列车, 不仅垂直方向振动大, 而且蛇行波等引起的激励使水平方向的振动也非常大。横向振动会导致脱轨的严重后果。因此,如何避免发生共振现象是非常重要的。同时在既有线上存在相当一部分中小跨低高度混凝土梁,它们是由两片之间没有横向联结的梁组成。
桥梁加固【电话--申工】自改革开放以来,我国交通事业迅速发展,形成了“五纵七横”的全国高速路网。现役桥梁中绝大多数是钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土板梁桥,由于各种原因,经过多年使用后,或多或少都出现了一些病害,特别是近年来许多地区交通量增大及重车增多,相当一部分桥梁亟需加固。
1、钢筋混凝土及预应力混凝土简支板桥
常见病害有:
(1)跨中附近底板由下而上的竖向裂缝,有时还伴随着跨中下挠,表明抗弯能力已不足;
(2)装配式简支板桥可有桥面铰接缝处出现纵向裂缝,这主要是铰接缝施工质量差,造成各板块的整体性连接差;
(3)支座脱空,由于每块板的两端各有2个支座,每跨桥都有较多支座,如果施工时支座垫石标高有误差,或预制安装时板有翘曲,或墩台有不均匀沉降都会导致部分支座脱空;
对上述各种病害可选的加固方法有:
(1)对板底产生的纵、横向裂缝,当缝宽超过规范的限制时,均可采用粘贴钢板法或粘贴纤维复合材料法加固。但对解决跨中下挠的效果不好;
(2)预应力加固法,在板底锚固多根平行的预应力细钢丝,张拉后覆盖特制混凝土,或者设转向托架后折线形布钢束张拉,预应力钢索穿过两端板中斜孔锚固于铺装层下。
(3)改变结构体系法,如简支板变连续板,小跨径板桥可在跨中或跨中附近增设桥墩或斜撑,但应注意在中支点负弯矩区,应结合桥面改造,增设足够的受拉钢筋。
(4)对桥面铰接缝处的纵向裂缝,只有通过桥面改造来解决,如增加桥面横向钢筋布置,加厚铺装层等;
(5)对板桥支座脱空现象,可采用更换,加钢垫板,楔紧等方法解决。
2、钢筋混凝土及预应力混凝土连续板桥
常见病害有:
(1)钢筋混凝土连续板桥各跨中附近板底由下而上的多条竖向裂缝,横向有可能贯通,属弯曲裂缝,表明抗弯能力不够;
(2)钢筋混凝土连续板桥各墩顶处桥面开裂,桥下渗水,一般都横向贯通,裂缝可有一条到多条,可由活荷载引起,也可由墩台不均匀沉降引起,说明负弯矩较大,支点截面抗弯能力不足;
(3)各跨中附近板底出现纵向裂缝,要么是钢筋混凝土板底横向钢筋配置不足,要么是混凝土保护层太薄,预应力筋周围混凝土局部应力过大,或是混凝土中的添加剂等原因使钢筋生锈,导致沿钢筋产生裂缝;
(4)跨中下挠,要么是施加的预应力不足,要么是跨中钢筋混凝土板底竖向裂缝过多过宽导致刚度降低,挠度增大。
上述病害可选的加固方法有;
(1)对板底裂缝,当缝宽超过规范要求时,可采用粘贴钢板或粘贴纤维复合材料法加固;
(2)对墩顶处桥面开裂,可采用在负弯矩区的混凝土铺装层内增设受拉普通钢筋或预应力钢筋,提高支点截面抗弯能力;
(3)预应力加固法,在板底设转向托架,按折线形布束张拉,此法对各种因受力产生的病害均有利;
(4)改变结构体系法,如在跨中或跨中附近增设斜支撑,解决跨中下挠过大,或预应力不足,但应增强支撑截面负弯矩区的受拉钢筋。
3、钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥
常见病害有:
(1)跨中附近梁底由下而上的竖向弯曲裂缝,数量随跨径增大而增多,恒载裂缝宽度有可能超过规范限制值,有的还伴有跨中下挠过大;
(2)两支承端附近腹板上的斜向裂缝系主拉应力过大或腹板抗剪不足等引起的剪切病害;
(3)张拉锚具的锚下纵向裂缝,长度一般不超过梁高,主要为锚下局部应力集中产生的劈裂拉力所致;
(4)沿预应力钢束的纵向裂缝,主要为预应力钢束保护层过薄,钢束处局部应力过大产生劈裂或是混凝土保护层碳化后预应力筋生锈所致;
上述各种病害可选的加固方法有:
(1)对梁底弯曲裂缝和沿预应力筋的纵向裂缝可采用粘贴钢板、粘贴纤维复合材料的方法加固,也可采用增大截面法加固,增加铺装层厚度,加大截面受压区面积对提高抗弯强度和刚度有利,但增加高度有限,同时也增加自重,如果增加梁底截面高度,实际上是增加配筋;
(2)对于腹板上的斜裂缝,可在与裂缝反向并近似与水平线成45°,即大致正交于斜裂缝的方向粘贴钢板或纤维复合材料。
(3)对桥面纵向裂缝,可结合铺装层改造增加厚度和横向钢筋,或者增加或者加大横隔板;
4、钢筋混凝土及预应力混凝土连续梁及悬臂梁桥
常见病害有:
1)钢筋混凝土及预应力混凝土悬臂梁
(1)悬臂梁牛腿端下挠过大,常有墩顶桥面开裂。主要是悬臂部分刚度不够,尺寸偏小,超重车影响,或者是纵向预应力损失较大,施工质量差造成的;
(2)悬臂梁牛腿处局部裂缝,原因主要是配筋不足,高度偏小,温度影响或者是挂梁与牛腿不顺,形成跳车,局部冲击过大所致;
(3)如果悬臂梁的锚固孔跨径过大,在尺寸偏小或配筋不足时,很有可能出现跨中下挠或跨中梁底竖向裂缝;
(4)预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝,这是所有预应力箱梁可能出现的病害,主要是齿板附近应力集中过大,普通钢筋配置偏少、预应力束锚固过于集中等引起;
(5)箱梁顶、底板纵向裂缝,主要是顶、底板横向弯矩过大,无横向预应力、箱梁横向弯曲空间效应、板厚偏小,横向配筋不足,箱梁内外温差过大产生温度应力等原因所致;
(6)箱梁顶底板梗腋处的纵向裂缝,顶板梗腋处主要是该处有大量预应力纵向钢束通过,局部应力过大,或者是箱梁的正剪力滞效应考虑不足,或者是偏心荷载下箱梁畸变扭转引起腹板上下局部应力过大所致;
上述各种病害可选的加固方法有:
(1)对于悬臂梁牛腿端下挠过大,很有效的方法是补加预应力,利用变高度梁的特点,在铺装层中布置通长无粘结预应力索,锚固在牛腿上;
(4)对预应力锚固齿板附近的裂缝一般采用灌缝后粘贴薄钢板或碳纤维等复合材料加固;
(5)墩顶处桥面横向裂缝,可采用凿除铺装层混凝土,在顶板面增设纵向普通受拉钢筋或无粘结预应力筋,预应力钢束锚固在现浇层中;
(6)对箱梁顶、底板纵向裂缝,常采用横向粘贴钢板或其它纤维复合材料或增设横向联系等方法加固;
1.3旧桥施工要点。
1.3.1施工过程须一半桥面通车,利用另外一半桥面封闭。浇筑混凝土时要全部封闭交通封闭交通,以免产生震动影响结构性能,施工期间,载重超过5t车辆不允许通行。
1.3.2施工期间要采取一定的安全措施,设置交通标志牌和警示牌,必须有专人引导交通。
1.3.3施工时注意检查预埋钢筋的数量、位置、间距。
1.3.4凿除混凝土时注意不要凿断钢筋,不小心凿断后,应立即进行植筋修补。
2旧桥梁加固实例2
2.1旧桥概况。某桥梁的上部为4×16m的t梁结构,桥梁全长为45m。现对该桥梁的设计载荷为挂车―100和汽车―20,设计施工用混凝土的标号为c20。该桥梁已使用17年,曾于2009年加固过一次,但现在又出现了很多安全质量隐患,需要再次的施工加固。
2.2桥梁设计标准及加固设计。桥梁的上部公路设计标准为ⅰ级,对人群的载荷设计为4kn/m2。桥梁的上部墩柱和盖梁进行加固补强。维持原桥梁的设计载荷(挂车―100和汽车―20)。桥面厚度设计为20cm,
对旧桥的上部结构拆除,换上c50预应力简支式t梁。设计主梁的预制长度是16m,梁高为1m,中梁和边梁的翼板的宽度分别是1.6m和1.67m。在主梁间设计0.4m宽现浇湿接头,增设橡胶支座。在墩柱的表面,通过环形粘贴双层碳纤维布(300g)的方式,对墩柱进行加固。在盖梁上粘贴钢板(1m),对其进行加固,提高盖梁的抗拉能力。对盖梁存在破损的地方进行修补处理。此外对防撞栏杆和中央隔离带进行更换。
2.3砼t梁的设计安装。对于钢筋砼t梁的安装应由总工程师亲自负责,确保其安装的全过程能够受到严格的监督,保证钢筋砼t梁的质量符合设计的标准。此外监理工程师也要对安装全过程进行监督,保证预制构件质量合格。安装t粱支座时要注意支座粘接牢固,经检查质量合格后,才能进行钢筋砼t梁的安装。钢筋砼t梁在吊装前,须检查其尺寸、外观质量,查看其质量合格证,杜绝问题t梁进入现场。并由技术负责人做好质量交底工作。吊装时由2台吊车吊装,t梁在被吊起约20厘米时停止,并将拖车撤走。当其距离地面高度约为50cm时,应进行下落试吊,并检查绳扣、和支腿等情况,确保没有发生异常后才能进行后续的安装。吊车由专人负责指挥,将t梁吊至安装位置进行安装。同时,技术人员必须在安装过程中跟踪校正,确保t梁脱钩前应符合质量。
1旧桥加固实例1
1.1旧桥概况。二道河大桥为某省道上的一座跨河大桥,大桥于1991年开始交付使用,是座跨距l为10m的预应力砼刚构桥,桥面总宽12m,桥面净宽11m。桥墩为砼墩,钻孔灌注桩基础。检查发现桥面混凝土破损,部分混凝土脱落,已出现纵向裂缝,主钢筋有锈蚀现象。二道河大桥是该省道的重要组成部分,该路段车辆较多,裂缝宽度和长度不断发展,成为安全隐患,尽快对旧桥进行改造是非常必要的。