目前,国内有相当一部分桥梁的荷载等级仅适应修建时的要求。而按当时的荷载等级设计的桥梁,面对现在的交通发展需求,已明显表现出荷载等级偏低、承载力不足的缺陷,病害逐渐产生和发展,有些甚至成为危桥。危桥产生的主要原因是原桥钢筋和截面尺寸偏小,不能满足目前的交通需要。对于这部分桥梁,可以采用增大构件截面的方法进行加固。增大构件截面的途径有增加受力钢筋主筋截面、加大主梁混凝土截面、加厚原桥面板和喷锚四种方法。具体操作时有以下几种方法。
1.增焊主筋加固法
当结构主筋应力超过容许范围,桥下净空受到限制,不能加大截面高度时,只能采用增焊主筋的方法进行加固,加固要点如下。
(1)增焊主筋。
凿开混凝土保护层,露出主筋,将原箍筋切断拉直,再把新增钢筋焊在原主筋上,增焊钢筋时的接头宜设在弯矩较小的截面。为减少焊接时的温度应力,应采用断续双面焊缝,从跨中向两端依次施焊。
(2)增设箍筋。
如果原桥梁的箍筋不足,梁腹出现剪切裂缝,则在加固过程中增焊主筋的同时,应在梁的侧面增加箍筋。具体做法:在梁腹上埋入梢钉,把补充的箍筋固定起来,并把箍筋上端埋入桥面板中。
(3)卸除部分恒荷载。
加固时,为了减少原结构的截面应力,使新增加的钢筋充分发挥作用,有条件时应采取多点顶起措施,将梁顶起或凿除部分桥面铺装,然后再进行加固(起顶位置和吨位由计算确定)。
(4)恢复保护层。
钢筋焊接好并接长箍筋后,应重新做好保护层。材料可以采用环氧树脂小石子混凝土(砂浆)或膨胀水泥混凝土(砂浆)。修复保护层,通常有三种方法,分别为涂抹法、压力灌注法、喷护法。采用喷护法时,应分层喷涂水泥砂浆,每次喷涂厚度以1~3 cm为宜,待砂浆达到一定的强度后,进行表面修整。
2.增大梁肋加固法
在现有桥梁中,有一部分桥梁属于T形截面桥梁,这类桥梁常因原截面高度不够或面积过小而承载能力不足,出现病害。对于这部分桥梁,通常是将梁的下缘加宽、加强,扩大截面,并在新混凝土截面中增设受力主筋。在靠近支座处,主筋上弯,与原结构主筋焊接。(www.daowen.com)
在浇筑新混凝土截面时,为了保证新旧混凝土之间有良好的黏结,需在浇筑混凝土前,将结合部位的旧混凝土表面凿毛,露出骨料,清洗干净。同时每隔一定距离凿至露出主筋,以便通过锚固钢筋连接新增加的主筋与原结构中的主筋,新增加的混凝土一般采用悬挂模板现场浇筑。
3.加厚桥面板加固法
当原桥的承载力不足,截面面积过小,而墩台及基础较好,承载力较大时,为了方便施工,可将原有桥面铺装层拆除,在桥面板上浇筑一层新的钢筋混凝土补强层,用以提高桥梁的抗弯刚度,这种加固补强方式称为“加厚法”。
为了使新旧混凝土有良好的结合,应把原桥面板表面凿毛、清理干净,每隔一定的距离设置齿形剪力槽或埋设钢筋,或用环氧树脂作为胶结层。同时,在桥面板上铺设钢筋网,以增强桥面板的整体性和抗压能力,防止新浇筑的混凝土补强层开裂。钢筋的直径和间距根据板的受力要求来确定。加固后重新铺设桥面的铺装层。
采用这种方法时,由于加厚桥面板使桥梁自重和恒荷载弯矩增加较多,并且仍然根据原结构下缘受拉钢筋应力控制设计,故一般只适用于跨径较小的T形梁桥或板桥,而且在加固前应对梁(板)的受力状况进行详细的分析,在梁(板)下翼缘强度容许限度内确定桥面的加厚高度。
对于有三角垫层的桥面板,可将原作为传力结构的三角垫层凿去,代之以与原桥面板结合为整体而共同受力的钢筋混凝土补强层,或用钢筋混凝土补强层取代桥面铺装层。这样在不增加桥梁自重的情况下进行加固补强,效果更为明显。
4.喷射混凝土加固法
当原桥桥面面积过小,下缘主拉应力超过容许值出现裂缝,而桥下净空又允许时,可采用喷射加固法进行加固,加固要点如下。
(1)布设钢筋网。
按照提高承载力的需要,在桥下缘布设钢筋网。通常是按一定的间距将梁底的保护层凿除,通过连接钢筋先将部分钢筋沿桥面纵横向焊接到原主筋上,构成钢筋骨架。然后根据加固设计要求,按一定间距将其余的钢筋焊接或绑扎在钢筋骨架上,构成钢筋网。钢筋网的作用在于承受拉应力,提高喷层强度,传递温度应力,减少收缩裂纹,加强喷射混凝土的整体性等。
(2)喷射混凝土。
喷射混凝土层的厚度,根据设计需要确定,每次喷射厚度不宜超过3~8 cm,若需加厚,应反复多喷几次,复喷混凝土时间应根据水泥品种、施工时的气温和速凝剂掺量等因素确定。喷射混凝土可采用早强普通混凝土,也可采用钢纤维增强混凝土,有条件的地方宜尽量采用钢纤维增强混凝土,加固效果更好。采用锚喷法加固桥梁,不需要立模、搭架简单、施工方便、工期短、补强效果好,但需要专门的喷射混凝土机具,对操作人员的技术要求较高,操作人员技术水平将直接影响加固补强的质量。
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