A. 公路橋梁的加固維修技術方法
公路橋梁的加固維修技術方法是非常重要的,了解方法才能更好的解決實際問題,每個細節的處理都要合理結合專業知識。中達咨詢就公路橋梁的加固維修技術方法和大家說明一下。
橋梁的加固維修技術是最近興起的一門新技術,加速我國舊橋加固或改造技術的研究,不僅能更好地、及時地為現代交通運輸服務,而且能為國家帶來巨大的經濟效益和社會效益。橋梁的混凝土開裂、剝落、衰變及鋼筋的銹蝕I管道灌漿不飽滿普遍存在)對橋梁的損害問題非常嚴重,若全部重新建造這些橋梁,不僅需要大量的資金。建設周期長,並且在施工中交通不暢,造成嚴重的社會經濟損失。因此,維修和加固舊橋便成為一個亟待研究解決的問題。
一、公路橋梁存在的常見病害
1、預應力空心板粱底面縱向裂縫。裂縫主要分布在空心板底面中央及兩側,位置為預應力鋼筋(束l昕在處,裂縫形態為沿預應力鋼筋分布縱向通長或斷續通長裂縫。
2、梁翼板底面縱向裂縫。裂縫分布在翼板與腹板交接部位或翼板底面中央,呈順橋向縱向分布。
3、梁腹板豎向裂縫。裂縫分布在T梁腹板側面,部分裂縫延伸到T粱底面及翼板,發生的部位從l/4跨開始到3/4跨附近都存在,支點附近為裂縫為斜向裂縫,跨中附近為豎向裂縫,底面及翼板裂縫為橫向裂縫。
4、連續箱梁的大量裂縫。連續箱梁的裂縫主要有翼板底面的橫向裂縫,箱梁底面的橫向裂縫及箱粱腹板的豎向裂縫。
5、連續箱梁的縱向裂縫。連續箱粱的沿預應力走向的縱向裂縫:裂縫形態為箱梁腹板側面,沿預應力束的位置,縱向裂縫分布與預應力位置對應。
6、鋼筋銹蝕病害。鋼筋發生銹蝕,銹蝕部分的體積可膨脹至原體積的l0倍,容易擠壓周圍混凝土,導致混凝土開裂、剝蝕,也會縮小截面的有效尺寸,影響結構的承載能力。銹蝕的直接後果是鋼筋斷面面積減小,鋼筋銹蝕還會降低混凝土對鋼筋的握襄力,銹蝕物外流,在結構表面形成銹跡,影響結構美觀。
7、墩台基礎病害。橋梁墩台基礎在長期使用過程中,要承受上部構造產生的荷載,而且風力、浮力、流水壓力、冰壓力和土壓力等外力作用也會對其產生影D向。加之自然界中多種因素對其造成的壓力和大部分重型車輛通行的壓力,墩台基礎常因此承受過多的重荷載,這就不可避免的影響了橋墩台的安全使用。
二、公路橋梁加固的原因
1、設計荷載標准偏低,承載能力不足舊橋梁原有的設計標准低,不能滿足經濟目益發展及車輛通行要求隨著交通量的增加千口荷載等級的提高,原有橋梁己經無法滿足現今交通的需要,絕大多數橋梁處於「帶病」工作狀態,急需進行加固改造,提高設計荷載標准,適應重載交通需要。
2、通行能力不足,通行能力不足主要表現在橋面寬度不足;橋梁平面線形、縱斷面線形標准太低;橋上通車凈空或橋下通車凈空不足。公路網中半永久性橋梁臨時陛橋梁為數不少,承載能力普遍偏低,抵抗自然災害能力差,急需進行改造
3、超負荷使用,按路線等級或者預期培卜設計荷載等級來說,這一部分設計荷載等級並不低,但由於一些特殊的原因,橋梁使用荷載大大超出設計荷載。致使橋梁長期在超重荷載作用下運營。
4、人為及自然因素引起結構的損壞,比如超出設計的洪水、泥石流、冰凍、地震、強風、船舶撞擊,河道不恰當開挖等,配鎮穗引起橋梁結構的局部損壞。
三、公路橋梁加固技術方法
橋梁加固一般是通過對構件的補強和結構性能的改善來恢復或提高現有橋梁的承載能力,以延長使用年限,適應現代交通運輸的要求。其改造的主要技術途徑有加強薄弱構件、增加輔助構件、改變結構體系、減輕厘載、加固墩台及基礎等。
1、橋路面層 強加固法。橋面補強層加固法是通過在梁頂(橋面)MJ口鋪一層鋼筋混凝土層,使其與原有主梁形成整體,從而達到增大主梁有效高度和抗壓截面,增加橋面整體岡Ⅱ度,提高橋梁承載能力的—種常用且有效的方法。為了減小補強層增加的恆載,常將原有橋面鋪裝層鑿除,而且能使新老結合良好,共同受力。
2、粘貼鋼板加固法。結構粘鋼加固是一種建築結構工程的加固新技術。用特製的結構膠粘劑,將鋼板粘貼在鋼筋旅運混凝土結構的表面,能達到加固和增強原結構強度和剛度的目的。結構粘鋼加固方法,與其他的加固方法比較,有許多獨特}向優點和先進性。經過多年來的工程實踐,已經證明完全能保證加固工程的質量,結構的強度和剛度都能滿足設計的要求。膠粘劑老化試驗耐久性能滿足要求,粘鋼加固後的結構試驗,也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的。
3、碳纖維加固法。碳纖維是一種耐腐蝕、高強、質輕的新型材料,施工操作方便,施工單位常用這種材料進行舊橋加固。 昆凝土構件進行加固時,每個構件的受力特點都存在一定的差異,將碳纖維布用粘結材料鋪貼在構件的表面,一方面能防止構件的變形程度擴大,男一方面能使構件的承載能力得以改善。在增強構件抗彎剛度、減少構件撓度和約束混凝土裂縫擴展方面常用到這種加固方法。補強結構外形復雜,若通過粘貼鋼板或外包混凝土加固法加固,難度系數較高,操作起來比較困難,而且原構造極易被粘貼鋼板損壞。而碳纖維布可根據結構外形的變化而靈活變化,易於旌工,也可避免使用難度系數過高的施工技術。
4、增加主梁加固法。增加主梁加固法是在新增主梁位置將原橋面鑿開,切斷原橫隔梁,利用原結構掛設模板,現澆鋼筋砼主梁,並連通原橫隔梁,保證新舊結構成為整體,共同受力。這種方法適用於主體結構基本完好、而承載力不能滿足要求的睛況。但是,在加固過程中必須中斷交通,且工藝復雜,工程量大,對原結構的損傷較大。
5、錨噴混凝土加固法。錨噴混凝土加固法指的是先將錨桿錨入補強部位結構內,掛設補強鋼筋網,再噴射一定厚度的混凝土,使其與原結構共同承受外力的組合結構。此種加固法在漿砌片石板拱橋加固中運用較多。
6、預應力鋼絲束法。沿梁腹側面按拋物線形敷設預應力鋼絲束,在梁底每隔一定距離(5o~lOOcm)設置一根定位箍,用以固定鋼絲束的形狀,鋼絲束的兩端穿過梁端翼緣板伸至粱頂錨固。張拉預應力鋼絲束,通過定位箍使梁獲得預應力;再通過噴射砼使預應力鋼絲束及定位箍與梁體形成整體。這種加固方法的受力明確,效果明顯,但箍圈的構造較復雜。
7、縫膠灌注法。如果粱體嚴重變形或出現結構裂縫,應加強實地觀測和試驗檢測,根據觀測現象對裂縫或變形的成因進行分析,同時採取相應的施工措施進行加固。如果梁體的剛度和承載能力都無法達到設計要求,則最好採用灌縫膠灌注處理裂縫,進而採用體外預應力加固法、粘貼碳纖維加固法、新澆注混凝土增大粱體截面加固法、種植或粘貼鋼筋加固法等補強措施,改善粱體的抗彎承載力。
四、結束語
由於施工質量和橋梁設計等方面的原因,使得橋梁的檢驗和加固成為必要,並且目前我國已有一定數量的橋梁發生老化,危橋逐年增多,受到當時的設計,材料、施:[等方面的影響和局限。因此對原有橋梁進行加固補強、改造翻新,最大程度利用現有資源,保證其使用安全,延長其使用壽命是當今工程界關注的重大謀題之一。
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C. 橋梁維修加固流程
淺談橋梁的維修與加固的方法措施
隨著我國社會經濟和交通運輸事業的快速發展,過去年代修建於各地城鎮和各級公路上的橋梁,負擔著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。由於歷史的種種原因,如建橋當時的資金緊缺,設計荷載及泄洪標准偏低,技術力量的缺乏,設計、施工管理的粗放,設計、施工技術水平較低和設備、手段、材料的落後,以致在設計上或多或少存在考慮不周的缺點,施工也留下大小不同的缺陷。當時社會發展較緩,缺乏前瞻和預見,橋梁投入運營使用之後,運營管理的長期滯後,管養制度建設和隊伍建設長期被忽視,管養費用被擠占、挪用,運營車輛長期普遍超載和嚴重超載未得遏制,橋梁的技術狀態未得到及時、細致的觀測掌握。在寒冬酷暑、暴雨烈日、洪水沖刷、車船撞擊的多年影響下,使得為數眾多的農用、公路及城市橋梁,發生了各種大大小小的病害,如橋面破損、欄桿斷裂、伸縮縫損壞、橋頭跳車、梁板或拱體裂縫、砼剝落、鋼筋鋼索銹蝕、鋼結構裂紋銹爛、墩台斷裂位移、擋牆傾斜錯位、錐坡下挫坍塌、墩台基底沖空、橋頭路基沖塌、河床護底沖翻以及河道被沖刷嚴重變遷而危及橋頭路基等,已經破壞了橋梁的正常良好狀態。這種不良狀態,除將大大縮短橋梁的使用壽命之外,有的已經威脅著過往人車的安全而成為危橋,成了政府、管理部門和人民群眾關注、耽心的大事。
對於事關行車安全的路橋設施的管理、檢查、養護維修、大修加固、技術檢定等方面,早在半個世紀以前,我國鐵路系統就施行了一整套嚴格的制度。鐵道部工務局、鐵路局工務處、各分局工務科、各工務段、橋梁領工區和工區,長期以來實行了橋梁檔案管理、經常檢查、定期檢查(每年春、秋季,兩次)、特別檢查和計劃預防性維修制度,配合橋梁檢定、橋梁試驗、洪水沖刷觀測、橋梁大修和防洪工程,維護了橋梁的正常完好狀態,從而大大地延長了橋梁的使用壽命,使得像1906年前後修建的津浦鐵路上的一千多座橋梁(如濟南黃河橋、淮河橋等),1934年前後修建的浙贛鐵路上的近400座大中小橋(如錢江一橋、浦陽江橋、浣江橋、大陳江、蘇溪江、金華江、東績江、烏溪江、江山江、玉山信江、靈溪、弋陽江、貴溪信江、撫河、山前河、贛江、贛江支流、袁水、蘆溪江等),經歷了70~100年的酷暑嚴冬、暴雨烈日、洪水淘刷、戰亂損壞和提載提速考驗,除少數做了加固、換梁或改建之外,絕大多數的蒼老舊橋至今仍保持著安全運營狀態,為國家承擔著日益繁重的運輸任務,創造了極大的經濟效益和社會效益。
為了科學地管好橋梁,鐵路工務系統在半個多世紀之前就建立了橋梁技術履歷書,對該橋的技術特徵及其變化均有如實記載;舊社會已丟失無考的橋梁基礎資料,在上個世紀五十年代就已全部挖探清楚;對於鋼橋均有丈量結構詳圖,並據以檢定其荷載等級。在上個世紀五十年代就頒行了《鐵路技術管理規程》、《鐵路橋隧養護規則》、《鐵路橋梁檢定規程》、《鐵路養路工作保證行車安全規則》、《橋隧建築物狀態評定標准》、《橋隧建築物保養質量評定標准》、《橋隧綜合維修驗收標准》、《橋隧大修驗收標准》等規章制度,有了橋梁定期檢查(每年春、秋兩次大檢查)和特別檢查(針對病害橋梁)的規定與習慣,有了橋梁試驗、檢定、大修設計、和大修施工隊伍。在工務系統,有一批二十世紀四、五十年代由留學歸國、名牌大學(如唐山交大、上海交大、北洋大學、浙江大學、同濟大學)畢業的技術、管理骨幹。鐵路橋梁不但內在大小病害得到了及時地整治、加固,而且那時已經進一步顧及到外表的整潔美觀,實行了狀態評分、評比制度。更重要的是鐵路職工對規章制度的學習、貫徹執行已成習慣。這不能不說是鐵路管理的科學、先進之處。
由於鐵路是國民經濟的大動脈,鐵路運行關聯性極強,牽一發而動全身,確保其日夜不間斷安全、正點地運行,密切關繫到國家的政治、經濟、軍事、救災和人民生產生活等諸多大事,如果在一座小橋上中斷行車一天,將使數以百計的客貨列車停運,影響可波及數省,責任極其重大,故鐵路橋梁設計、施工更偏穩重。半個多世紀以來,鐵路施工單位在確保行車安全、不中斷行車、利用行車間隙或短暫的封鎖時間進行橋梁設施的修理、更換,從組織、計劃、准備和技術措施方面的考慮,都是十分細致、周密和嚴謹的,都是考慮如何盡可能不影響或少影響列車運行,以顧全國家、社會的大局利益,保證鐵路運輸系統的總體效益,上個世紀五十年代曾經創就三分二十五秒鍾更換一副道岔,一個小時更換一孔鋼梁的經驗。但多年來所見的市政、建築、園林、電信、電力、燃氣、熱力、公路等部門的施工,多圖業主或施工單位自身的方便和利益,而少顧對社會、交通現狀的重大影響,較少考慮其他單位的損失,輕易地令行車改道、阻斷或阻滯交通,施工拖沓,因施工不當或不慎損壞公用設施給社會上其他方面造成很大的損失的事例比比皆是,很感遺憾。
在城市系統中和城鄉結合地段的橋梁,甚至公路橋,由於其重要性不比鐵路橋梁,管理制度建立較遲,管養隊伍的建設和責任的確立嚴重滯後(由北京市市政工程管理處主編、由建設部發布的《城市道路養護技術規范》才自1990年12月1日起施行;即使是經濟文化較發達的我省,《浙江省高速公路養護辦法(暫行)》,也才即將在2004年9月1日施行,國內有好些高速公路似乎尚無自己穩定的維修隊伍),且至今執行力度較弱。尤其是缺乏管理歷史基礎的中、小城市,重新建、輕管養的短視認識沒有解決,以致城市維護資金被擠占,橋梁管養無人負責、無錢進行,其技術力量更是極其薄弱,有些才幾年或十幾年前建造的大橋,設計、竣工資料就已缺失,其歷史和現狀無記載、無檢查,不懂得檢查甚麼?怎麼檢查和記載?養護甚麼?怎麼養護?哪裡重要?哪裡次要?哪些病害需要及時整修加固?如何加固?以至小病、中病無人管,到大病成了危橋時才突感驚慌!運營管理本來較難(是與分散運輸戶打交道,不像國營鐵路集中統一,容易令行禁止),又長期失控,車輛超限、超速、尤其是嚴重超載,給橋梁造成極大的損害。橋梁一方面是遭到強力損害,另一方面卻未得到應有的關注、檢查、養護和救治,其壽命能長嗎?使得有的橋梁才建好十幾二十年,就因病害嚴重、承載力已大大降低而成為危橋。再加以缺少經驗豐富、理論基礎扎實的技術人員參與分析決策,加固乏術,不能保證安全,以致耗費巨資,將橋梁拆除重建;亦有由於對淺基礎認識不足,防護不力,致使千年古橋在暴雨洪水中被沖毀,損失巨大,殊深痛惜!
隨著城鄉一體化建設和交通運輸事業的飛速發展,車輛載重量、車速和交通量已大為提高,在過去三、四十年所建造的低標準的、長期失養的農用、公路及城市橋梁能否繼續服役並安全運營,已成為公路和城市建設決策部門的一件大事。但是,有病害、甚至病害嚴重的危橋,如果有正確的檢查分析與診斷,以新技術、新材料給予加強、加固(配合必要的橋梁試驗驗證)一般是能夠繼續安全運營的,並且能使其原有載重等級得到提高。此項檢查、分析、加固的費用,一般只是新建費用的10%~20%.而且在加固過程中,除少量重車短期繞行之外,勿須全部中斷交通,其經濟效益和社會效益極其瞭然。這是一項很有意義的事。
橋梁經過檢定加固而延長其使用壽命數十年的事例,從解放初期的濟南黃河鐵橋開始,在鐵路干線上可說是屢見不鮮。
幾十年來,幾代土木工程專家學人,在鐵路、城建、公路系統從事著橋梁、水文、建築和其它土木工程的養護維修、科研、試驗、檢定、大修加固、施工、設計以及建設管理工作,已積累了豐富的實踐經驗。希望橋梁工程的同行們(尤其是經驗豐富的老一輩專家)一起,對為數眾多的病橋、危橋有所分析和研究,並實施加固設計和施工,對辛勤為人們工作的橋梁,如醫生之對於各種病人,實行「救死扶傷」,讓中國傳統文化中的有德之物——橋梁,健康地繼續為人們工作和造福。