桥梁下部结构加固研究
2016-07-05
众所周知，桥梁进行加固或修理是一项艰难的工程。下部结构，尤其是基础，一般情况下多半隐蔽在地面之下或河底之下，难以发觉其异状情况，即或发现损伤，而要一边临时承托重型结构物，一边凿削和补强，施工作业是极其困难的。桥梁加固的方法是多种多样的，针对不同损坏的桥梁，希望能找到最简易、最行之有效的方法来进行加固，以达到恢复或提高桥梁功能的目的。
一、下部结构损坏的原因及表现情况
桥梁下部结构的损坏主要由软土地基的沉陷、位移、地震、洪水及船舶等的冲击碰撞，建筑材料长年累月之后的变化或损坏，长期超负荷运输引起结构变形等原因引起。一般有以下几种情况:
1、修建在软土地基上的桥台，因地基土质软弱，连接桥梁的路堤填土过高使得桥台产生过大的沉陷、位移或倾斜，严重的甚至发生下卧软土层的剪切滑移，使桥台连同路堤一起滑动倒坍。
2、在砂砾河床上修建的墩台，若基础埋置太浅，发洪水时基础底下的砂砾土被冲空，会使桥梁受到损坏。
3、由于地震时的特殊水平力作用和支座机能降低，或者基础由于地壳的运动而发生振动和位移，从而使墩台身发生竖直方向的龟裂或断裂。
4、通航河流上，船只的碰撞，或发生洪水时漂浮物的碰撞，桥墩被碰伤甚至撞断。
二、对桥梁下部结构的检查方法
混凝土强度会随着时间的推移产生变化。对混凝土强度的测定分为直接法和间接推定法。
比较大的下部结构通常用直接法采取同期的试块以确定强度:
1、敲击法、撞击法:可以采用钉锤或钢球直接对混凝土表面进行撞击，根据其破坏的痕迹或凹痕，对混凝土质量进行检测，做出质量判断。
2、贯入法:采用射钉枪工具，直接对结构表面进行射击，在对照射击标定的深度来判断结构的质量。
3、钻芯法:用钻机或电钻直接在混凝土结构表面打孔取样，经试验就可确定材料的强度和质量。
三、桥梁下部结构的加固――以两种方法为例
（一）贴钢法加固
首先，应对桥梁存在的病害与产生缺陷的原因进行分析，当确定采用贴钢法进行加固后，根据病害与缺陷的所在部位，确定钢板的规格和粘贴部位和形式，一般将钢板粘贴在被加固的桥梁结构受力部位的外边缘，以便充分发挥粘贴的钢板强度与作用，同时封闭粘贴部位的裂缝和缺陷，约束混凝土变形，从而有效地提高被加固构件的刚度和抗裂性。设计时，可根据需要在不同的部位粘贴钢板，有效地发挥粘钢构件的抗弯、抗剪、抗压性能。
1、为了提高桥梁结构的抗弯能力，一般在构件的受拉缘的表面粘贴钢板，使钢板与原结构形成整体来受力，此时以钢板与混凝土粘结处的混凝土局部抗剪切强度控制设计。合理与安全的设计应控制在钢板发生屈服变形前，粘结处混凝土不出现剪切破坏。
2、当桥梁结构的主拉应力区斜筋不足，为了加固和增加结构的抗剪切强度时，可将钢板粘贴在结构的侧面，并垂直于剪切裂缝的方向斜向粘贴(斜度一般为45°―60°)，以承受主拉应力。
3、补强设计时，钢板可作为钢筋的断面来考虑，将钢板换算成钢筋，原有构件承受恒载与活载，增加的钢板承受原有构件承受不了的那部分活载。
4、在构造设计时，加固用的钢板可按实际需要采用不同的形状，但钢板的厚度必须比计算出的厚度大些。用于抗弯能力补强的钢板尺寸应尽可能薄而宽、厚度一般为4-6mm，较薄的钢板可有足够的弹性来适应构件表面形状。用于抗剪能力提高的钢板厚度宜厚点，可依设计而定，一般采用10-15mm。
5、设计钢板长度时，应将钢板的两端延伸到低应力区，以减少钢板锚固端的粘结应力集中，防止粘结部位构件出现裂缝或粘贴钢板被拉脱现象的发生。
（二）粘贴高强复合纤维加固
粘贴高强复合纤维加固法是采用环氧树脂胶(或其它建筑结构胶)将高强符合纤维布(或板)直接粘结在被加固混凝土结构薄弱部分，与被加固结构形成整体，共同受力，以限制裂缝的发展，提高结构的承载力。采用粘贴高强复合纤维法进行受弯构件正截面承载力和斜截面承载力加固补强时，纤维布的布置方案与粘贴钢板加固法相同。后粘贴的高强复合纤维可以限制裂缝的开展、提高梁的抗弯和抗剪承载力。
1、混凝土基面处理
对待加固的混凝土基面的劣化层(剥落、起皮、浮浆和风化层)用砂轮机处理宽较大的裂缝应注入环氧树脂浆封堵。然后，用铁刷或压缩空气清除松散浮渣和粉尘，再利用丙酮清洗。
2、涂刷底层胶
将配置好的底层胶搅拌均匀，用滚筒或刷子均匀地涂抹在混凝土表层，胶层不宜太厚，自然风干硬化后，对表面有凸起部分，用磨光机或砂纸打平。待底层胶指触干燥后，方可进入下一步工序。
3、粘贴面的修补
若发现粘贴面上凹入部位，应用找平胶进行修补，保证粘贴面的平整。待找平胶干燥固化后，方可进行下一步工序。
4、粘贴纤维布在待粘贴面上划出各层粘贴位置，依据设计尺寸
截剪纤维布。纤维布一般不宜在主纤维方向搭接。若需要接长时，搭接长度不得小于150~。按设计位置由上至下、由左向右有序进行，并以滚筒压挤贴片，使纤维布与浸渍树脂充分浸透。通常，桥梁加固往往以上部结构加固为主，而忽视对下部结构的再利用，而下部结构再利用是技术上可行、经济上合理的举措。下部结构的检测与加固随着检测与加固技术的变革，会有更广阔的应用前景，并带来更大的资源节约，从而提高经济效益。
参考文献：
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