危桥改造与加固的探讨
发布时间:2024-01-13 23:25:58
1 概述 由于历史的原因,我市交通公路基础设施较为落后,公路等级低。随着改革开放和社会经济的发展,以建设国省道主干线骨架的公路"先行工程"为契机,我市的公路建设得到前所未有的发展。 随着高等级公路的建设,由我局管养的桥梁的状况得到了明显的改善。但由于设计、施工等方面的原因,仍有一些桥梁在使用年限内就产生了病害,危及行车时安全畅通。针对我市桥梁病害的实际情况,我们组织工程技术人员对全市的危桥进行调研,在准确分析病害产生原因的基础上提出了改造加固措施并予以实施。现介绍我市典型的危(旧)桥改造加固方案。2 利用压浆、衬砌加固拱桥 2.1 病害描述 国道厦成线的新凉亭桥、保丰桥于1993年建成通车,均为弯、坡石拱桥,单孔净跨20m,失跨比1/3,重力式U型桥台,设计荷载为汽-20、挂-100,拱圈厚度70cm,桥台高度12~14m。由于设计时未考虑弯、坡的影响以及基础的不均匀沉降,桥台的前墙出现竖向裂缝,拱圈出现纵向开裂,致使路面也出现裂缝。且经观测这些裂缝仍在发展呈加剧变形的趋势。 2.2加固措施 拱桥一经开裂,容易发展,危及桥梁的使用与安全,为此采取以下加固措施: (1)对裂缝进行压浆加固:较宽裂缝采用1:2水泥砂浆封闭裂缝表面,每隔40~50cm预留压浆孔,待封闭砂浆形成强度结硬后,用灰水比l:0.8、压力0.4~0.6 MPa的水泥浆在压孔处进行压浆,压浆管的长度贯穿整个构造物,压浆时邻孔为排气孔,在排气孔冒浆后即对压浆孔和排气孔进行堵塞,然后再对下一个孔压浆,对于较细的裂缝,可不予封闭,但仍应压浆。 (2)衬砌砼以提高承载力和整体性:在前墙与拱圈加衬一层钢筋砼,衬砌采用50cm厚C30砼现浇,纵横向分别布设Φ16、Φ12钢筋。根据拱的受力情况,拱顶截自下缘的部分受拉筋自3L/8至L/8分批弯起过渡为拱脚截自上缘的受拉筋,而桥台的前墙的钢筋则双面布置,并在拱圈,和前墙上设置Φ12、间距50~60cm的锚杆以保证新旧构造物之间的可靠联结。拱桥加固立面如图1所示。
3 预应力锚索框架加固桥台 3.1 病害分析 国道厦成线的永溪桥、笔架山桥,省道福三线的小片桥均为重力式U型桥台,桥台高度为13~18m,其中小片桥为石拱桥,其余为T型梁桥。由于桥台基础设置在全风化至强风化的地基上,造成桥台不均匀沉降,施工时桥台填料压实度不足造成路基力状态发生变化,侧墙产生竖向裂缝,侧墙外倾达6~12cm,且变形呈发展趋势。 3.2加固措施 针对桥台的变形,我们采取桥台体外加固,体内补强的技术措施。 (1)利用预应力锚索钢筋砼框架(见图2)控制桥台的变形:桥台侧墙采用预应锚索对锚,前墙采用地锚(拱桥的前墙不设地锚),对锚锚索孔成水平方向,地锚锚索倾
角20°,锚索孔间距为3×3M,成孔直径110mm,锚索为4Ф15.24高强低松驰钢绞线,外套Ф110金属波纹管,单孔设计拉力为450kN,锁定荷载为360kN。锚索的自由端采取涂油、注水泥砂浆的方法进行防腐,采用OVMl5锚具。在钢绞线穿过锚孔之后,根据锚孔位置浇筑C25钢筋砼框架,最后再张拉锚固。 (2)桥台填料的加固:桥台填料由于不密实,存在较大的空隙,桥台施工时也存在一定的孔隙,在加固桥台时,利用地锚或对锚的锚孔,采用高压压注浆的方法提高台身和填料的强度。注浆材料为水灰比0.38~0.45、强度不低于20MPa的l:l水泥砂浆,浆的压力为0.4~0.6MPa。同时根据桥台地基的实际情况,采取垂直或倾斜高压注浆,以提高地基的承载力。 3.3 施工注意事项 钻孔应自下而上、先侧墙后前墙依次进行,当台后的回填物松散时,用套管跟进的方法以防止塌孔;成孔后即行安放钢绞线并进行压浆,当压浆的压力达到设定值时应暂停,待20min后再行二次压浆;对锚压浆时锚孔的一头封堵,封堵压力大于1.4MPa,再将压浆管的出口置于封堵一头,使浆液从封堵的一头反压向开口处,地锚则直接采用反压法,以保证水泥砂浆充分填补空隙;钢筋砼框架的强度要达到100%才能张拉锚索;施加预应力时要随时监测墙体的变形情况,以指导张拉,确保桥台不产生新的变形。
4 通过验算确定旧桥的改造利用 4.l基本情况 抚石线永定东大桥为5孔净跨16.8m的钢筋砼T型梁桥,其设计荷载为汽-13、挂-60,桥面宽度为净6+2×0.75m,桥梁的上部横断面由4片翼缘宽度1.70的T型梁现浇而成。该桥地处城关,已不能满足现代交通的需要,根据有关部门的意见,拟将该桥改造拓宽为净12+2×3m,并满足汽-20、挂-100荷载的要求,通过实地调查,该桥的上下结构均完好,具有利用价值。 4.2 桥梁的加宽方案 根据地形并考虑与路线的衔接,拟在河的下游对桥单边加宽,加宽部分的跨径、孔数、墩台均根据旧桥设置。在拆除旧桥下游的人行道板之后,考虑不同的沉降,新旧桥的交界处应设置沉降缝,使新旧桥各自受力;又由于桥面宽度重新设置,使得旧桥的横向分布发生变化,新旧桥交界处的第一片T型梁的横向分布系数增大,使其处于不利的受力状态,需重新考虑旧 桥的受力。 4.3 T型梁的验算及改造 基于上述原因,根据设计荷载对旧桥的T型梁进行验算,当荷载处于最不利位置时,第一片T型梁的内力值超过设计的28%、第二片梁超过设计的9%;若减小第一片梁的翼缘宽度,则可以改善旧桥T型梁尤其是第一片梁的受力状态。经过计算,当第一片T型梁的翼板宽度减至1.40m时,各梁的内力值均在设计范围之内,故设计时将第一片梁外伸的翼缘切除30cm,从而提高T型梁的承载力,使旧桥得到充分利用。
5 其它改造加固桥梁的方法 5.1利用旧桥台在旧拱桥上加板(梁) 有些石拱桥由于填土太高或拱圈已经开裂,拱圈已不具有使用价值,而桥台仍完好可以使用。我们采取拆除拱上侧墙和填土,然后加高桥台,在裸拱上搭架浇筑钢筋砼板(梁),从而形成拱上有板(梁)。利用这种方法,对国道厦成线的杨家坊桥、福三线的永安桥进行了改造。 5.2 锚喷加固石拱桥针对个别石拱桥的桥台、拱圈开裂,影响桥梁的正常使用,而又遇地形、排水或工期的限制不能搭架的情况,我们除对裂缝进行压浆处理外,采取与隧道的初期支护相类似的办法,在桥台的前墙、拱圈上设置锚杆、挂钢筋网,然后再喷射砼。
6 结语 危(旧)桥的改造加固必须以现场的调研资料为基础,参照桥梁的设计和施工资料,结合自然环境,准确分析桥梁的病害原因,提出科学的改造加固措施,力求达到技术可行、经济合理的目的。近年来我市对数座旧(危)桥进行了改造加固,经观测,这些经改造加固桥梁的病害得到了有效控制,达到了预期的目的,说明了采取的技术措施是可行的。
浅析公路旧桥加固与管理的方法
摘要:本文讲述了目前国内多数公路旧桥加固与管理的方法,可供参考!
关键词:道路桥梁 改造 加固
前言
公路旧桥具有荷载等级低、使用年限长的特点。从技术资料分析,大多数桥梁是三不知:①不知基底地质;②不知基础深度;③不知隐蔽部分的尺寸。从桥梁技术状况分析,由于河床屡遭洪水冲刷,河床底部加深,桥梁墩台基础外露、冲空,产生不均匀沉降,导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂,有的甚至出现开合现象;有的桥梁由于桥台较高,受行车及台后土压力的作用,桥台出现开裂、凸肚等病害;桥面混凝土铺装层由于使用时间长加之重车作用,导致开裂、剥落等病害。按桥梁技术状况来评定大多属三类桥梁.随着国民经济的发展和重点工程的建设,目前公路桥梁所承受的负荷有3个特点:
①交通量不断增大;②重型车辆增加及超载现象严重;③超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,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。本文按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固方法。
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。裂缝在桥梁病害中较为普遍,产生裂缝的原因很多,也很复杂。结构物一旦出现裂缝,其受力截面发生应力重分布,也就意味着受力有效截面变小,结构应力增大,承载能力降低。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状态。
塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、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1:1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6―8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6一1.0 m,缝小处孔距为0.4―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o.2mm的裂缝都要留孔灌浆,孔距一般为o.25一o.30m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。
2、上部结构改建
在调查研究旧桥的基础上,经过技术、经济比较,采用充分利用原桥进行拼宽,利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法,使其满足超限运输要求。
2.1 拼宽原桥
对验算不能满足超限运输要求的旧桥,经技术经济比较后,按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁,以确保超限运输安全。
2.2 利用原桥台改拱式结构为板式结构
对于小跨径石拱桥,由于拱圈厚度不能满足超限运输要求或因地基较差发生不均匀沉降,致使拱圈开裂,降低承载能力,可采用此办法。
3、 旧桥下部结构加固
桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用,常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小,水流不大的石拱桥,我们采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。
4 、旧桥基础加固 桥梁基础特别是天然地基上的浅基础,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,我们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。
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15号片石混凝土的方法进行加固,铺砌厚度为30 cm,铺砌两端设置截水墙,截水墙的深度为1m,宽度为0.6m。采用该法共加固桥涵8座。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。
5 、桥面铺装层的加固
桥面铺装层开裂或剥离等病害,对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀,减弱桥梁的横向整体性;对于石拱桥,由于桥面雨水下渗,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出现渗水现象等;同时由于桥面铺装层的破损,引起桥面平整度差,车辆通行时,使桥梁产生震动,对桥梁产生不利影响,同时又加重了桥面铺装层的病害。根据桥梁的具体情况,采用不同的加固方法,对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。而对于病害较轻,使用年限短,且混凝土强度仍符合设计要求的则先处治病害,在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。
6、公路旧桥的管理
加强公路旧桥的管理,并进行维修和加固,使其处于正常的工作状态,充分发挥旧桥的作用,是公路管理部门的一项主要任务。对于旧桥的超限运输管理工作具有工期短、要求高、工程量较小、前期工作量大等特点,公路超限运输一般是为国家或省的重点建设工程服务,我们的经验是:
(1)对于经常过大件的路段,桥梁进行重点检查和管理,收集原始档案材料,掌握其动态;
(2)在施工中注意抓重点、制约工程;
(3)重视加固工程中原始资料的收集和整理工作,为今后的加固工程积累经验;
(4)充分调动基层单位的积极性,正确处理责、权、利的关系。
笔者认为公路旧桥的维修加固同样属于桥梁工程,不能重建轻养,旧桥的加固比新建还难,因为旧桥的维修加固,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,病害原因难以确定,因此,应充分重视公路旧桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保公路运输的安
全。
目前制约旧桥加固工作的主要因素是资金问题,在养路资金紧缺的情况下,投入到旧桥加固上的资金更加有限,为此建议采用以下办法逐步解决:(1)公路局应加大对大中型桥梁加固资金的投入,并将属于危桥的小桥纳入这个范围,集中资金重点解决危桥的加固;(2)对于桥梁的小修保养,应纳入公路小修保养议标中,特别是实行养路工程费制后,可将各段管养的桥梁编入小修保养工程量清单内,对站(所)不能承担的项目可安排段工程队施工,总段加强检查和考核。
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