桥梁加固-广东桥梁加固

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上海毅实建设集团有限公司

桥梁加固【电话 申工】作为国民经济大动脉的公路交通,是抗震救灾生命线工程之一。桥梁是公路工程的重要一环,作为我国国省干线公路交通网上的关键节点,当地震发生时,桥梁较易发生破坏,一旦失去通行能力将会严重阻碍抗震救灾工作并带来一系列的次生灾害,造成生命及财产的更大损失。因此,对于我国地震区的已修建桥梁,按照更为先进的设计思想进行抗震性能评价,根据评价的结果采取相应的抗震加固措施,就显得十分必要。 

  关键词:公路桥梁;抗震;加固 

  作为国民经济大动脉的公路交通,是抗震救灾生命线工程之一。特别是汶川地震的发生,使得桥梁科技工作者对桥梁结构在地震作用下的稳定性及通行能力提出了较高的要求。我国公路行业目前正在执行的《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)采用单一的设防标准,没有采取足够的构造措施来保证桥梁结构的整体延性,也没有采用能力设计的思想来防止桥墩等构件的剪切破坏。 

  一、桥梁震害介绍 

  从历次破坏地震中,调查得到的公路桥梁震害产生的主要原因有以下几类: 

  (一)支承连接件失效 

  根据笔者的施工经验,施工单位只重视桥梁施工的质量主控环节,养护单位则重视桥梁整体线型打车舒适度等使用性能,往往忽视桥梁支承连接件的性能质量。当桥梁上、下部结构产生支承连接件不能承受的相对位移时,支承连接件便可能失效,往往导致梁体坠毁。为解决这个问题,应对桥梁支座、伸缩缝等连接构件进行维护。目前国内外的通常做法是增加支承面宽度、在简支的相邻粱间安装限位装置;在伸缩缝等上部接缝处采用挡块、连梁装置等措施;采用减隔震支座及耗能装置耗散作用于结构的地震能量、提高桥梁的抗震性能。在桥梁使用期间应对支座定期检查与维护,对于伸缩缝应随时清除缝内杂物。 

  (二)软弱地基失效 

  基础自身的震害现象较少发现,然而如果下部结构周围的地基易受地震震动而变弱,下部结构就可能发生沉降和水平移动。有时因不良的地质条件也会出现沉降、滑移等;桩基础的承台由于体积、强度和刚度都很大,因此也较少发生破坏,但桩基(尤其是深桩基础)的破坏现象则时有发生。主要表现为桩基础的倾斜、下沉、滑移、裂缝、倾覆等等。对于此类破坏,应该在桥梁选址时就应该重视,并设法加以避免。如果无法避免时,则应考虑尽量加深地基深度降低液化的可能性或在可能发生液化和冲刷的地基中采用加桩的措施。 

  (三)下部结构失效 

  主要是指桥墩和桥台失效。桥墩和桥台如果不能抵抗自身的惯性力和由支座传递来的上部结构的地震力,就会开裂甚至折断,其支承的上部结构也将遭受严重的破坏。钢筋混凝土柱式桥墩大量遭受严重损坏,是近期桥梁震害的一个特点。主要表现为桥台或桥墩与路基一起滑动并移向河心,以致桥头、重力式桥台的胸腔及桩柱式桥台的桩柱不同程度沉降、开裂倾斜和折断等。另外,桥头的沉降会导致翼墙损坏并开裂,而重力式桥台胸腔开裂会引起整个台体被移动并下沉。其原因主要是横向约束箍筋数量不足和间距过大,因而不足以约束混凝土和防止纵向受压钢筋屈曲。目前的解决办法是通过能力设计和延性设计,使桥梁的屈服只发生在预期的塑性铰部位,其余结构保持弹性。 

  二、桥梁抗震加固技术的现状 

  我国现行《公路工程抗震设计规范》水准远落后于国外同类规范。若不进行改进,其后果必然是使我国不少的桥梁工程留下地震隐患。我国在唐山地震后,相关部门对《铁路工程抗震规范》和《公路工程抗震规范》进行专题研究,先后在1989年与1990年正式颁布了新的修改版,城市桥梁抗震设计参照此两本规范执行。建设部、交通运输部和铁道部分别开展了相关抗震技术规范的编修工作。而规范编修工作也只是将相对成熟的应用技术进行归纳总结和标准化,一般难以对基础性关键问题进行深入研究。 

  三、桥梁抗震加固技术的发展趋势 

  从桥梁震害调查中发现,遭受严重破坏和倒塌的桥梁结构,绝大部分是源于落梁和抗弯延性不足。因此,国外主要的多震国家,开始强调桥梁结构整体的延性能力,其他一些国家则在原有规范的基础上,也相应地对保证桥梁结构整体的延性能力,并通过设计和构造保证桥梁结构的整体延性能力,这已成为世界主要的多震国家地震工程界的共识。 

  对钢筋混凝土桥梁,为了保证结构的整体延性能力,目前通常的做法是增加防落梁构造措施和在预期出现塑性铰的关键部位(钢筋混凝土桥墩的墩底和墩**局部范围内)增加横向约束,以提高桥墩的抗弯延性和抗剪强度。从加固的对象上来看,美国、日本等桥梁抗震加固水平高的国家,已经把加固的从以前单一的防落梁构造措施,转移到重视桥墩整体延性上来,以保证加固后的桥梁与新建桥梁的抗震能力相当。 

  国内外地震工程研究人员总结了近年来国内外的震害资料,开始检讨过去单纯“强度抗震”设计的指导思想,研究考虑基于性能的抗震设计原则。基于性能的设计被广泛的认为是未来结构抗震设计规范的基本思想。抗震设计的性能指标,可以是单一指标,也可以是多指标或组合指标。 

  在研究手段方面,整个抗震工程学都出现了越来越重视和依靠地震模拟试验的发展趋势。应该注意到现在的试验已经不再是传统意义上的简单试验,而是和现代科技融为一体的高科技试验。如数值计算已经成为子结构拟动力试验技术不可分割的一部分。 

  大量的震害表明,合理的结构形式和成功的抗震设计可以大大减轻甚至避免震害的产生。而目前桥梁抗震加固技术研究已经有了较好的基础,建议针对我国公路桥梁的特点,得出适合于我国公路桥梁的抗震加固技术,并推广应用,为提高我国公路桥梁的抗震性能和抵御地震灾害的能力提供可靠的技术保证。



桥梁加固【电话 申工】目前我国公路桥梁所承受的负荷有3个特点:交通量不断增大;重型车辆增加及载现象严重;限运输的出现和增加。按现在桥梁和运输状况,桥梁的承载能力和通过的车辆荷载是公路与运输的矛盾之一。旧桥加固和维修,提高旧桥的承载能力,确保交通运输的安全是目前和今后面临的任务。笔者多次完成限运输旧桥加固及大中型危桥的维修加固施工监理工作,在公路旧桥加固和管理方面取得一些经验,下面对公路桥梁的维修加固进行一些浅显的探讨。 

  1 公路桥梁加固的常用方法 

  1.1 塞缝灌浆 

  塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥(砂)浆、环氧树脂(砂)浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满,使力的作用、传递尽可能恢复到原来状态。塞缝灌浆一般用于处理桥梁上部、下部结构裂缝,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥(砂)浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥(砂)浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好;环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。塞缝灌浆的通常做法是:先用1B1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6mm~8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6m~1.0m,缝小处孔距为0.4m~0.6m,待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,凡大于0.2mm的裂缝都要留孔灌浆,孔距一般为0.25m~0.30m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。 

  1.2 桥梁基础加固 

  对于位于**地基上的浅基础,由于埋置深度较浅,易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道,导致桥台基础冲空,引道被毁。桥梁地基局部软弱,致使桥台发生不均匀沉降,引起桥台开裂等。针对以上病害,采取对河床用浆砌片石进行铺砌,上游河床设置丁坝、打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。 

  1.3 桥面铺装层的加固 

  清除或刨洗桥梁旧铺装层后,在梁板上设置剪力键,将原梁板和新桥面铺装连为一体,共同受力。新桥面铺装应设置双层钢筋网,采用钢纤维水泥混凝土效果良好,既抗开裂又防透水。一般情况是重做桥面铺装同时将伸缩装置一并更换,待伸缩缝预留槽浇筑的混凝土强度达到设计强度后,方可开放交通。 

  1.4 防治桥台基础冲刷 

  对于跨径较小的桥梁,由于河水改道,洪水直接冲刷桥台基础,导致基础冲空甚至掉脚,可采取在桥跨范围内满铺MU15片石混凝土的方法进行加固,铺砌厚度为30cm,铺砌两端设置截水墙。对于桥梁上游河床变迁、水流改道、洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道,导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁,采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物,将河水导入主河道。 

  2 公路桥梁不同部位损害后的维修方法 

  2.1 上部结构损害的维修方法 

  对于整体现浇实心板桥,需要先观察病害情况。如果单板受力导致的开裂发展缓慢,只需使用环氧砂浆进行处理,如果发展迅速需要封闭交通进行实心桥板的更换。对于预制实心板桥,需要在施工中重视桥板横向连接。发现裂缝等病害时,程度较低可以清理板底面,然后涂刷环氧树脂胶,裂缝严重需要拆除重建,混凝土剥落需要凿去保护层,除去钢筋锈迹后再修复保护层。根据损坏面积选择环氧砂浆修补或是高强度水泥砂浆修补,如果存在蜂窝、剥落、麻面等现象需要清除松动部分,使用高强度水泥砂浆等修补,并进行养生,以保证修补的混凝土与原结构结合平整、牢固。 

  对于空心板桥,如果空心板断裂,可以根据实际条件现浇空心板或更换预制板,尽量选用现浇空心板,并用PVC管取代气囊,以缩短工期,避免空心板内模变形。如果空心板存在挠度大、企口缝损坏等问题,需要及时处理企口缝,采用钻孔补植钢筋等措施强化横向连接。如果需要重做桥面铺装层,尽量选择双层钢筋网片,混凝土厚度保持在12~18cm。 

  对于T梁桥,可以选择粘贴碳纤维片材、体外预应力法等维修加固方法。碳纤维片材不易受到,便于操作,质量轻,强度高,适用于抗震、抗剪等形式的加固。根据构件的受力特点将碳纤维布粘贴于构件上,可以约束变形,提高构件的强度,对于T梁桥梁肋的轻微竖向裂缝处治具有很好的效果,但是在使用该方法时需要注意碳纤维片材的脆性性能,以免片材出现突发性破坏。体外预应力法通过预应力钢拉杆进行加固,可以在加固、改变结构内力的同时卸荷,通常可以提升将近40%的承载力,并且不限制通行,可以作为公路桥梁的临时加固和*性改造措施。在采用该方法之前,需要先进行力学验算,为避免锈蚀还需要在加固后期定期保养。翼板等薄弱部位容易出现混凝土剥落、连接件错位等病害,需要在日常保养中加以注意,及时修复翼板混凝土剥落、连接件开焊等问题,以保证整个梁体的性能。 

  对于石拱桥的拱圈裂缝等病害,需要采用拱腹衬砌法、拱背加固法、贴纸观察法进行维修加固。拱腹衬砌法不限制交通,通过增设拱圈、加设钢波纹管来完成加固,提高桥梁的承载力;拱背加固法是对开裂、劈裂、压碎的拱圈采取挖除上部填土、植入钢筋的方法,布设钢筋网,然后整体现浇混凝土拱圈;贴纸观察法适用于无发展变化的既有拱圈裂缝,通过在不易受潮处粘贴纸条来方便观察。 

  2.2 下部结构损害的维修方法 

  对于墩台、铺底受到冲刷的情况需要及时修复被冲刷的孔洞、勾缝;对于基础下沉需要采取扩大处理的方法,使用钢筋连接新老基础,再对下沉裂缝进行水泥砂浆的封闭填补处理;对于台背土压力大引起的桥台位移,需要换填台背填土,选用轻质填土材料,还可对小跨径板桥增设钢筋混凝土支撑梁。 

  2.3 桥面等部位损坏的维修方法 

  对于伸缩缝的损害,可以对大跨径桥梁更换毛勒缝,对小跨径桥梁更换TST伸缩缝;对于栏杆的损害,可以将栏杆更换为防撞墙;对于防排水设施的损害,可以根据排水设施过高、过短等问题进行调整,及时疏通堵塞的泄水孔;对于存在受力不均等病害的支座,需要加强保洁工作,及时更换老化严重的支座。 

  3 公路桥梁维修加固实例 

  某公路桥梁建于1978年,由于年深日久,桥体构件出现了不同的损坏。损坏主要集中在桥身边板混凝土剥落、中板出现裂纹和板底露筋。在对该桥进行加固时,方案制定的原则为尽量减少对原有结构的损伤,以**桥体符合公路运输的承载力和耐久性的要求。主要的施工细节如下。 

  3.1 混凝土桥面的处理 

  除去已损坏的桥面混凝土,对钢筋进行除锈处理。按照损害的深浅按不同的方法进行修补:对混凝土疏松层较浅的的区域采用的修补材料为丙乳砂浆,对深度5厘米以上的混凝土疏松层的修补材料为丙乳细骨料混凝土,并在板底处辅以碳纤维。 

  在丙乳砂浆和灰砂的配比方面,选用灰砂比为2的砂浆,丙乳和水泥用量的比例为30%。 

  3.2 中板和台帽裂缝的处理 

  对外露钢筋除锈,在裂缝处灌注灌封胶。在裂缝面的处理上,用钢丝清理表面松散层并用水清洗。注胶嘴的位置设置在裂缝较宽的部位,各注胶嘴位置间距依实际情况而定,一般在20-30cm。 

  4 结语 

  加强公路桥梁的管理并进行维修加固,使其处于正常的工作状态,不能重建轻养,桥梁的维修加固比新建还难,因为桥梁的维修加固,没有现成的规范,更没有可供使用的标准图,桥梁的病害又错综复杂,病害原因很难确定。随着交通运输的发展,越来越多的桥梁需要维修加固。桥梁的维修加固任重道远。

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