既有钢筋混凝土拱桥检测、评估及加固技术研究

发表时间:2020/12/7   来源:《建筑实践》2020年24期   作者:刘小锋
[导读] 近几年来,由于传统的修筑钢筋混凝土拱桥时间已比较长,且随着社会的加速发展、交通量的持续加大,如织的汽车和行人日夜不停地穿梭,

        刘小锋
        泸州市公路局泸州分段  四川泸州  646000

        摘  要:近几年来,由于传统的修筑钢筋混凝土拱桥时间已比较长,且随着社会的加速发展、交通量的持续加大,如织的汽车和行人日夜不停地穿梭,桥梁在使用过程中老化情况逐渐体现出来,再加上环境条件等因素的影响,导致钢筋混凝土拱桥在结构上产生了不同程度的缺陷和损伤,使其无法满足交通运输的实际发展需求。因此在对既有钢筋混凝土拱桥开展检测以及评估时,要确定其病害成因和特征,进而在维修时采取一些科学、合理、经济、有效的加固技术手段是十分必要的。
关键词:钢筋混凝土;拱桥检测;加固技术
        
        由于既有钢筋混凝土拱桥承载能力方面有所不足,经常会出现破坏和老化等方面的问题,这就需要根据科学的检验方法来进行测定,而且这种检测技术不仅具有比较广泛的运用前景,还具有较大的经济效益与社会效益,在实际工程中具有很大的现实意义,所以本文主要是对既有钢筋混凝土拱桥检测、评估及加固技术进行研究。
一、分析既有钢筋混凝土拱桥评估的基本概述
        拱桥评估是指通过利用收集到的信息来分析既有钢筋混凝土拱桥的可靠性,能够有效维护拱桥并作出有关工程决策的环节。在英国对于评估文件中,把评估定义为“根据规定的车辆负荷等级进行调查并确定拱桥结构的承载能力”。因为影响拱桥使用性能和承载能力的因素比较复杂且多变,不但受到施工与设计等因素的影响,而且还在今后运行过程中还会出现许多可变的因素,所以对既有钢筋混凝土拱桥结构的具体工作情况进行准确、客观的反应以及对其进行评估具有很大的困难。在这些方法中,基于拱桥外观的评估方法有:经验系数法、评定系统法、载荷测试法、结构可靠度理论方法、有限元模拟法以及模糊综合评判法[1]。
二、关于既有钢筋混凝土拱桥检测的主要方法
(一)运用半破损方式
        运用半破损方式作为桥梁检测中最常用的一种方法,它是在不影响桥梁承载力的基础下,并对其构件的局部破坏进行检测的,这种方式主要包括钻芯法、射击法、拉拔法。该方法的优点是更便于获得混凝土自身的强度值,且检测结果相对可靠,其缺点是适用面很窄,仅适用在小面积的桥梁检测。
(二)运用无破损方式
        关于无破损方式,主要是指在检测环节中不会影响到钢筋混凝土性能的方法,它是通过利用混凝土强度与某些物理量的相关性,检验有关的物理量,从而推算出既有混凝土的实际强度,这种方式包括超声法、散射法和回弹等。从根本来讲这个检测方法的成本较低,且易于测量,而且最后结果取决于物理量检测的准确程度[2]。
(三)运用综合技术手段
        在现阶段拱桥检测阶段,最常用的方法是综合技术法,即采用两种方法或超过两种的检测方法,进而获取更多的物理参数,从不同的方向对钢筋混凝土的强度进行验证和检测。此方法具有较好的检测效果,而且在测量中,采用了多种测量方法,因而测量结果比单一测量物理量结果具有更好的精确度。当前被广泛运用的是超声波衰减法、超声波回弹法和超声波钻芯法,而且超声波回弹法的运用效果最佳。
三、探讨既有钢筋混凝土拱桥加固技术的基本措施
(一)应用加大截面加固的方法
        这种方法是指在基于原有拱桥结构上再浇筑钢筋混凝土,同时也是一种常用的钢筋混凝土拱桥加固技术,而加大截面加固的方法通常采用加大拱桥主拱圈或主梁拱肋截面面积。此法施工技术简单,且适应性相对较强,具备成熟的施工以及设计经验,可用于梁桥、拱桥、墩台、基础等的加固。另外,运用这种加固方法使桥梁构件强度、刚度、稳定性均得以提高,并减少了裂缝宽度。但是,在实际施工中湿作业时间较长,对环境和生产具有很大的影响,而且加固后会减少建筑物的有效净空面积[3]。


(二)将混凝土的裂缝进行封闭处理
        将存在于结构的可见裂缝全部进行封闭,并且根据裂缝宽度,分别使用表面灌注封闭以及涂刷封闭两种形式进行裂缝处理。另外,依据公路桥梁加固设计规范的基本要求,结合加固方式及周围环境的情况,可对限制范围内的裂缝宽度实施表面封堵处理,通常涂刷一些专用的环氧树脂胶来封堵裂缝,当其宽度在大于限制范围时,要使用压力灌浆法对环氧树脂胶或其它灌缝材料进行封堵。
(三)运用粘贴碳纤维增强塑料加固的方式
        此方法主要是使用专用树脂在既有混凝土结构受拉面粘贴碳纤维,使碳纤维和原有结构产生全新的受力整体,让碳纤维和钢筋一起承受荷载,减少了钢筋的应力,进而使拱桥结构达到补强和加固的作用。它的主要特征是:几乎没有增大截面尺寸和结构自重,施工方便,而且不会改变净空高度,不仅对原有结构不会产生新的损伤,还具有很好的耐久性、耐蚀性和抗疲劳性能,还可按照受力进行多层补强与粘贴,从而使其方向性能够更加灵活。
(四)减轻拱上自重加固法
        减轻拱上自重是通过调整拱上恒载,以致恢复和提高原桥的承载能力,主要通过减少以至完全取消拱上填料,或使用轻质填料换填。填料拆除时须采用人工或小型机械对称拆除,禁止采用大型机械拆除。轻质填料需考虑容重等级、湿容重标准值、抗压强度等级等指标值。另外,轻质填料换填时须对称进行,不允许出现偏载现象。
(五)将桥面系进行加固改造
        对伸缩缝防护带破损露筋、坑槽积水、铺装层积土、护栏或栏杆断裂等拱桥桥面系和附属设施的有关病害进行分析,并根据其损坏数量、程度和原有构件的使用价值,主要通过运用拆除重建或维修更换等方式。另外,要及时清除伸缩缝里面的积土、更换裂口橡胶止水带,使其恢复应有的功能;更换堵塞的泄水孔、重新安置缺失的漏水管,使其恢复排水功能;然后再对保护带缺损以及异响严重的伸缩缝进行更换。此外,由于道路交通量逐渐增加,导致原有桥面的宽度已经无法适应当前交通的需要,如果旧桥现状较好,可考虑通过增加原有拱桥桥面的宽度,并且在实际设计过程中应着重研究加宽的方式,并考虑新旧拱桥桥面的横向连接,确保新旧拱桥的结构可以一起受力,从而实现最好的加固成果。
(六)应用粘贴钢板加固的方法
        该方法主要采用粘结剂及锚栓将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体的加固方法,由于施工工艺简单、速度快,施工时没有湿作业或只有结合面处理等很少的湿作业,对环境和生产影响较小,并且加固后对原来结构、原有空间和外观没有明显的影响。另外,由于加固效果主要取决其操作水平和粘接技艺,因此适合用于承受静力作用以及在正常湿度条件下受拉或受弯构件的加固。
(七)运用体外预应力加固方法
        这种方法主要是在承载主体外设置钢束并通过张拉而新增预应力的加固工艺,体外预应力系统由锚固系统、体外预应力孔、转向块和浆体等组成。另外,运用体外预应力加固技术可以有效的缩短施工期限,降低被加固构件的实际应力水平,在一定程度上提高拱桥结构的承载能力和减少了裂缝宽度,但是在加固之后拱桥的结构与外观都会受到相应的影响。通常适合重型结构以及大跨度的加固,同时也适用于在高应力或者高应变情况下加固混凝土构件。但是如果没有保护措施,则不适用于温度超过60℃的条件下,也不适用于混凝土收缩等结构[4]。
        
结束语:
        综上所述,由于既有钢筋混凝土拱桥的结构设计失误或者存在施工不当的情况,加之使用中交通量以及荷载等不断的提高,使其无法适应目前交通运输的实际需要。因此要对既有钢筋混凝土拱桥进行检测、评估和维修加固,这样不仅可以在充分利用以往的拱桥资源基础上,提高其自身结构的承载能力,改善其运行情况,而且与新建拱桥结构比起来,其施工时间较短,对现有交通流量的影响也较小,这对于确保拱桥结构能够正常运行以及降低其结构的成本等方面具有十分重要的意义。
参考文献:
[1]李伟.既有混凝土拱桥检测与加固技术研究[J].引文版:工程技术,2016:162..
[2]肖文涛.既有钢筋混凝土拱桥维修加固研究[J].文摘版:工程技术(建筑),2016:200..
[3]李晓刚.钢筋混凝土桥梁检测技术研究[J].建筑知识,2017:140-141.
[4]赖苍林.既有钢筋混凝土刚架拱桥承载能力评定与加固[J].福建建筑,2017:81-83.
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