桥梁抗震加固技术的应用分析
2015-12-29
引言
桥梁是交通生命线工程中的重要组成部分，震区桥梁的破坏不仅直接阻碍了及时救灾行动，使得次生灾害加重，导致生命财产以及间接经济损失巨大，而且给灾后的恢复与重建带来困难。桥梁作为重要的社会基础设施，投资大、公共性强、维护管理困难。提高桥梁的抗震性能是减轻地震损失、加强区域安全的基本措施之一。根据以往地震中桥梁的震害情况，钢筋混凝土桥梁常见的破坏形式主要分为上部结构破坏、支座破坏、下部结构破坏和基础破坏等。
一、梁震害的主要形式
1、上部结构坠毁
由于支承连接件失效或下部结构失效等引起的落梁现象，在破坏性地震中常有发生，其中绝大多数是在顺桥向发生落梁。
2、支承连接件破坏
桥梁支座、伸缩缝、剪力键、支承连接件等，被认为是桥梁结构体系中抗震性能比较薄弱的环节。支座的破坏形式主要表现为:支座移位、锚固螺栓拨出、剪断、活动支座脱落、支座本身构造上的破坏。
3、桥台桥墩破坏
墩柱弯曲破坏:弯曲破坏是延性的，多表现为开裂、混凝土剥落压溃、钢筋裸露和弯曲等，并产生很大的塑性变形;墩柱剪切破坏:剪切破坏是脆性的，往往会造成墩柱及上部结构的倒塌，震害较为严重。桥台震害:桥台的震害在地震中是较为常见的，由于地基丧失承载力等引起的桥台滑移、台身与上部结构的碰撞破坏和桥台倾斜。
4、基础破坏
扩大基础的震害一般是由地基失效引起，桩基础的震害，除了地基失效这一主要原因外，还有上部结构传下来的惯性力所引起的桩基剪切、弯曲破坏，更有桩基设计不当所引起的震害。
二、桥梁震害的原因
目前的桥梁抗震技术在地震中并不能保证桥梁完好无损,根据过去众多地震发生时,桥梁所产生的不同问题和损坏情况,能够大致总结桥梁震害产生的以下五个原因:
1、地基震害
地震发生后,会产生强大的能量波,在地震能量波的推动作用下,桥梁地基中的沙土会被液化,这就导致了桥梁的地基失效,桥梁的地基发生沉降或不均匀沉降的情况,使地面发生较大的变形,地层也随之发生水平滑移、下层、断裂等现象。如果发生地基震害,将会使桥梁坍塌,给震后的桥梁修复工作带来极大的困难。
2、支座震害
不是所有的桥梁设计和建造都能按照高等级地震的要求来建造的,某些桥梁的支座设计,并没有充分考虑到抗震的需求,所以在某些支座形式和材料上存在着缺陷,在连接与支挡等构造措施上存在不足,导致支座在地震能量的作用下会发生较大的变形和位移。
3、桥墩震害
当地震发生后,桥墩在地震能量的作用下,会发生不同程度的倾斜、沉降、滑移、开裂、剪断和钢筋裸露扭曲等问题,这些问题对在整个桥体的安全形成极大的威胁,严重影响到桥梁的平衡和牢固,若不及时修复和解决,桥梁将面临随时倒塌和倾倒的情况。
4、梁的震害:这种震害主要是由桥台震害、桥墩震害、支座震害等引起的,主要表现为主梁坠落,这是最严重的震害现象,直接断开了桥梁的主体桥面,导致道路交通瘫痪,抢修工作困难复杂。
三、桥梁抗震加固技术的应用
1、裂缝修补技术
根据裂缝的宽度、深度及分布特点，对裂缝宽度在0.15mm以下且裂缝深度较浅的细小裂缝，采用涂刷封闭胶进行表面封闭。对宽度大于0.15mm的裂缝，采用高压化学灌浆的方法进行治理，即将由化学材料配制的浆液，通过钻孔埋设注浆嘴，用压力将其注入结构裂缝中，使其扩散、凝固，达到封闭裂缝的目的。搭设施工平台→裂缝调查→裂缝清理→钻孔→安装注浆嘴→密封注浆嘴及裂缝口→配制胶液→灌注胶液→确认注满→胶液固化后拆除注浆嘴→收尾处理→验收。
2、结构混凝土表面缺陷修补技术
混凝土表面缺陷调查→缺陷大小面积测量→凿除缺陷混凝土→去除浮浆杂质至密室部位→凿除面清洗干净→对钢筋除锈→配置环氧树脂胶液→配置环氧树脂砂浆(混凝土)→原混凝土表面涂刷胶液→环氧砂浆(混凝土)修补→砂轮机打磨修补表面→验收。
(1)进行修补应对缺陷进行处理，将缺陷混凝土凿除，去除灰尘、浮渣及松散层等污物，并用有机溶剂将凿除面处擦洗干净，保持干燥。
(2)对于缺陷处的钢筋，必须进行除锈。
(3)环氧树脂和环氧砂浆的配置必须严格按照配合比进行配置。
(4)修补环氧砂浆时，必须施加一定的压力，用力涂抹。
3、墩身加固技术
搭设支撑支架→顶升梁体→凿除破坏区域钢筋及混凝土→重新焊接桥墩钢筋→原墩身表面凿毛、植筋→安装、焊接钢套管→灌注混凝土→钢管外表面防锈处理。
(1)原墩柱表面应充分凿毛，并清除干净，以保证新老混凝土间的黏结力。
(2)对于受损严重桥墩，桥墩本身已丧失承载力，在加固过程中需要凿除破坏区域钢筋及混凝土，此时需在桥墩两侧布置临时支承架，将梁体荷载转为两侧支承架承担。同时，需将梁体顶升到设计标高，采用同步顶升技术顶升梁体。
4、梁体加固技术
4.1梁底粘贴钢板加固技术
粘贴钢板位置放线→螺栓位置钻孔→粘贴钢板区域混凝土表面处理→钢板下料、加工→钢板粘贴表面处理→配置粘贴胶液→钢板粘贴→固定与加压→检验→胶液固化→完工后表面防腐处理→交付验收。
(1)对粘贴钢板区域混凝土外表面和钢板表面进行打磨、清理，以增强表面与粘贴胶间的黏结力;粘贴钢板的专用粘钢胶，严格按比例进行计量，并采用机械搅拌方法搅拌均匀，并在规定的时间内涂抹;采用支撑钢管与植筋螺栓相结合的方法对粘贴好的钢板进行加压，确保钢板与混凝土表面间的粘贴胶密实。
(2)将原铺装层凿除后，在梁体顶面植入直径为16mm的钢筋，钻孔深度为5cm，按梅花形布置;在灌注C50钢纤维混凝土前，用压风机将粘贴面清理干净，并用水润湿。
4.2梁体复位及支座修复技术
解除梁体约束→布置顶升平台→安放液压千斤顶→顶升梁体→支座震害处理→落梁至聚四氟滑板上→横向、纵向顶推梁体复位→顶升梁体取出聚四氟滑板→落梁→交付验收、拆除工作平台。
(1)在支座调整之前，首先进行顶升前的各项准备和预演工作，确保顶升的顺利进行，并封闭交通。
(2)必须用砂浆或其它合适的材料确保临时加固钢板的平整密贴。
(3)顶升前，必须采取一定的措施，以使梁体在一个桥墩(台)位置处的整体抬升。
(4)千斤顶顶升时，施工人员必须远离千斤顶，以防发生意外。
(5)在支座调整过程中，必须严格中断交通。千斤顶顶升时，必须缓慢顶升，同时安排人员严密观测桥面板的变形和相邻梁板的情况，如有异常，应立即停止。
5、桥面加固技术
5.1桥面伸缩缝更换技术
切缝→开凿原伸缩缝→清理槽口→伸缩缝安装定位→锚固及焊接→伸缩缝内填充泡沫板→清理和冲洗结合面→浇注钢纤维混凝土铺装层→养生。
5.2桥面铺装铺筑技术
凿除桥面铺装层→清理桥面→喷洒透油层→沥青混凝土厂拌和→摊铺沥青混凝土→碾压→涂刷交通标线。
结束语
现代建筑中桥梁抗震加固技术有着重要的作用,如何应对地震时桥梁将会发生的震害,如何提高桥梁抗震技术,是众多桥梁设计者和建设者需要共同努力的方向。为保证在今后的地震中,桥梁能够扛过地震损害,保障道路畅通,国内外桥梁建筑专家要齐心协力,共同研究和制定桥梁抗震技术,不断提高桥梁的抗震性能,让建造的桥梁永不倒下。
