粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法将高强钢板粘贴到构件受力部位,是钢板和构件均匀的共同受力,以此提高构件整体的承载力,限制混凝土变形,适合轴向受力的桥梁构件。北京国贸桥由于周边楼宇开发反复疏降水,导致异形板产生变形,采用1.5m和0.5m宽的条形钢板对异形板周围裂缝进行加固维修[5]。在白鹤电厂重型设备途径的桥涵中,采用粘贴钢板加固的15座石桥安然无恙,也证明了粘贴钢板法的安全经济[6]。
4、粘贴碳纤维复合材料加固法
碳纤维材料具有较高的强度和耐久性,其抗拉强度是同截面刚才的68倍,重量轻、强度高,同时可以用环氧树脂粘贴,易施工的特点。常应用于板桥的抗弯加固,除此之外还适用于桥梁的地震破坏修复。如325国道佛山大沥段某桥就采用了碳纤维粘贴加固方法,从修复结果来看,修复后挠度由原先的22mm减小为9mm,取得了良好的效果[7]。
5、体外预应力加固法
体外预应力施加就是在原桥梁构件外施加主动预应力钢绞线,主要目的是调整结构应力分布,以提高结构承载力和抗裂性,可以在不中断交通的情况进行加固维修。如石咀桥的修复就是采用体外预应力加固法,石咀桥为简支钢筋混凝土桥,其桥面下降,铺装破坏,主梁破损有裂缝,主梁跨中抗弯承载力减低16.2%,加固后承载能力定结果满足公路Ⅱ级荷载要求,取得了良好的效果[8]
6、改变结构体系加固法
此法以增设附件或者调整自重的方式,改变桥梁受力状况,减小承载结构应力。常用的手法有调整拱上自重,加入新的支承点缩短计算跨度,加水平系杆加固等方法。
加固桥梁工程由于受原有结构的影响,施工设施、作业环境、作业空间均受到限制,如梁体内所有的施工物资设备均需人工搬进搬出,机械设备基本无法使用,安全状态更加不宜控制。
为了获得良好的加固效果和经济效益,桥梁加固行业需要严格遵守如下原则:
(1)方案制定的总体效应原则
应该对结构的材料性能、构造、体系以及缺陷和损伤等信息有全面的了解,分析结构的受力现状,为加固方案奠定基础。还要考虑加固前后的受力状况,避免在加固过程中留下隐患造成安全事故。
(2)荷载取值和承载力验算的基本原则
加固设计必须进行荷载取值和承载力验算。加固承受的荷载应该到现场进行调查取值。按照规定进行承载力验算时应该考虑结构加固时的实际受力程度,加固部分的受力滞后特点和加固部分与原结构协同工作的程度等。
(3)材料的选用原则
选用的悍马加固材料种类和性能应尽量与原结构一致,保持结构良好的结合效果。
(4)结构方案应技术可靠、方便施工的原则
综合需要加固桥梁的整体情况和特点,采取合适的可靠技术。在加固方法的设计和施工组织上采取有效措施,尽可能减少对使用环境和相邻建筑结构的影响。
(5)经济合理,减少对原有结构损伤原则
在兼顾经济性的前提下,尽量不更改原结构形式,避免对原结构造成损伤
常见的桥梁问题,各种桥梁病害随着运营时间会逐渐显现,但是在桥梁运营初期很多内部的病害并不能直接显现,难以早期发现。无损检测作为早期定桥梁运营状态的一种技术手段,可以检测混凝土内部裂隙和钢筋的状态,此时期的修补以简单修补为主要手段。各种严重问题也会随之出现,主要有以下几种:表面缺陷,内部缺陷,结构裂缝,桥梁构件及附属设施出现损伤。
桥梁常见的梁体加固维修方法
桥梁的加固维修需要根据不同的损害方式和损害程度,制定专门的加固维修方案,因为定桥梁损害程度和具体实施的限制,桥梁加固维修难度往往大于新桥建设难度。加固维修方法有以下类型:表面缺陷与断裂修补、截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维复合材料加固法、体外预应力加固法、改变结构体系加固法、桥面系补强和减载法等加固维修方法[2]。
1、表面缺陷和断裂修补
此类缺陷一般不会对桥梁结构造成直接的影响,但是影响桥梁结构的耐久性,对表面缺陷的修复可以在一定程度上减少外界因素对桥梁耐久性的影响,起到延长桥梁结构寿命的作用。一般来说,对裂缝的修补是为了对裂缝进行封闭,避免外界的空气、水等介质进入构件内部,造成构件强度的弱化和钢筋的锈蚀。此类修补不能增加桥梁结构的承载能力,对于桥梁结构性开裂需要采取其他措施进行补强。
2、截面法加固法
界面法是在原来的基础上,增加构件受力面积,将原来受力构件进行扩大,从而提高桥梁构件的承载能力。界面加固法常见的形式有:加厚桥面板法,受拉区梁截面法,受压构件截面法三种。此方法技术成熟,工艺简单,费用低,但是养护工作量大。例如,广州番禺区蕉门大桥为简支梁桥,主桥梁下沿产生较多裂缝,采用的就是该方法。加固后跨中截面抗弯承载力由原来的1676KN·m提高到2363KN·m,斜截面抗剪承载力从623KN提高到1035KN[4]。
粘贴碳纤维法,碳纤维加固桥梁构件的部位:用粘结材料将碳纤维材料有序地缠绕粘贴于构件表面,实现对构件变形的约束并因此提高构件的极限强度和承载能力。在桥梁加固运用中,可粘贴在混凝土梁的顶面或底板上,以提高混凝土梁的截面强度和刚度。也可粘贴在梁的腹板上,以提高其抗剪强度。
粘贴碳纤维法与钢板粘贴加强法
粘贴碳纤维法与钢板粘贴加强法基本原理是一致的,均是将其增强材料粘贴在混凝土结构的受拉边缘或薄弱部位,使之与结构形成整体,代替需增设的补强钢筋,提高梁的承载能力达到补强的目的。
施工工艺:
1.处理结构混凝土表面,涂敷基底树脂并整平。
2.涂刮整平胶并对其表面作砂光处理。
3.滚刷粘结剂粘结碳纤维。
4.对已贴的碳纤维作压面处理。
5.表面整饰(如抹砂浆等)。
缺点:
1.碳纤维的抗剪强度低,延展性又不好,所以,其受力的不均匀性必须充分注意。
2.碳纤维用于桥梁加固,其老化问题不容忽视。
粘贴钢板法缺点:
1.对结构抗弯和抗剪加固效果明显,但对结构静刚度影响不大(静刚度包括等直杆件扭转刚度、受弯梁的弯曲强度、薄板受弯曲载荷作用、薄壳变形计算)。
2.在借用桥面铺装层参与受力时,新老混凝土的可靠连接始终存在问题,如粘结剂的老化问题。
3.钢板面积大,刚度大,适型性差,很难与原结构紧密粘接