1.公路橋梁常見病害及成因
第壹,原橋設計荷載偏低。大多數公路橋梁在設計時,對車輛荷載的要求不高,更缺乏長遠規劃,所以設計的荷載標準不高,再加上實際應用中采用標準較低,所以現有橋梁的荷載標準普遍偏低,難以適應目前運輸業快速發展的要求。第二,施工質量因素,公路橋梁病害與施工質量存在密切關系,例如鋼筋保護層較薄、混凝土裂縫及蜂窩病害、構件開裂等,雖然這些問題在短期內不會對橋梁運行性能產生明顯影響,但是會對橋梁結構的後期維護及耐久性帶來嚴重危害。第三,橋梁使用因素,這與車輛超載運輸密切相關。首先,橋梁超載會加大疲勞應力幅度,造成結構損傷甚至引發結構破壞事故;其次,車輛超載所造成的內部損傷是不可恢復的,這會直接威脅到橋梁正常荷載下的使用,最終嚴重威脅到公路橋梁的安全性與耐久性。
2.公路橋梁病害的檢測方法
2.1常規檢查
常規檢查的主要內容主要包括:檢測並記錄橋梁的總體尺寸、各構件截面尺寸、鋼筋直徑及布置、支座位置等;測定材料的性能;檢測公路橋梁的運營狀況,尤其要對病害進行反復觀測檢查,例如橋梁結構的變化情況、混凝土的施工質量、局部損傷、裂縫現狀及發展趨勢;檢查鋼筋的銹蝕情況、橋梁附屬設施的性能及地基承載力功能等。
2.2鑒定檢查
2.2.1檢測混凝土強度
混凝土強度的檢測方法主要有兩種,無損檢測法與鉆取試樣法。前者又可以分為機械、物理及兩種綜合進行的幾種方法。經過試驗證明,只有應用兩種或兩種以上的方法進行綜合評定,才能夠提高測試的準確度。目前超聲波速法與回彈儀這兩種綜合法的應用範圍最廣,誤差小於12%。後壹種檢測方法既能做強度試驗又能做彈性模量與密度試驗,測定結果的準確性也較高,但是,會破壞結構、消耗時間較多、對試驗條件也要求較高。所以壹般用於檢測精度要求高的含筋量較小的大體積混凝土。
2.2.2承載力的檢測
公路橋梁承載力的檢測方法主要有三種:第壹種是分析計算法。首先,需要檢測被檢橋梁結構,然後利用橋梁結構計算理論及相關經驗系數來對檢測結果進行分析計算,最終測定橋梁的安全承載能力。分析計算法又可以分為經驗系數折算與理論計算。前者的關鍵是確定各種系數、各項系數的建立必須要通過廣泛的調查研究。後者的關鍵是荷載計算與材料強度都必須要以實際檢測結果為準,並將結構的缺陷加到計算中,從而避免承載力降低。第二種是荷載試驗法。這種方法的應用範圍較廣,通過現場荷載試驗能夠直接檢驗橋梁的實際承載力。荷載試驗法有兩種:靜載試驗與動載試驗。靜載試驗測試內容主要包括應變、撓度及裂縫,測試結果需要與預估值進行比較,而不能直接與規範規定值進行比較。而動載試驗法主要是分析動荷載作用下橋梁載產生的動力系數、自振頻率和阻尼數據,從而測定橋梁的實際承載力。荷載試驗法涉及的影響因素較多,所以試驗具有較高難度。第三種是實物調查比較法。這種方法屬於根據實際交通情況來檢定橋梁承載力的動態求法。在長期觀測被檢定橋梁的基礎上測得車輛荷載,測定車輛在通過橋梁的各主要部位的撓度、應變、裂縫等方面的數據,然後對測得數據進行統計分析,最終得出公路橋梁可以承受的荷載等級。
3.公路橋梁的加固措施
3.1非結構性加固措施
3.1.1主梁加固
公路橋梁的主梁加固可以通過外預應力加固及覆蓋混凝土的方法來進行,這樣能夠有效避免鋼筋受到銹蝕,而且能夠減少溫度對主梁的破壞及影響,與此同時,還能夠增強主梁的抗剪能力。其具體做法為利用墩頂上兩孔梁端的多余空間來設置現澆橫向懸臂挑梁,挑梁壹律使用現澆的橫向式懸臂挑梁,並在上面安裝妥當預制的微彎板。其次,懸臂部分立設“π”形人行道上梁。橋梁兩側的人行道梁長度需要超過主梁,人行道梁的支承點分別在邊墩挑梁和路堤特設的支墩上。這樣能夠減少加寬橋臺的工程量。第三,在人行道翼緣與舊橋面之間現澆橋面拓寬部分,並在鋪裝橋面層時現澆行車道。在施工過程中,需要確保橋面的拓寬部分及鋪裝層需加入鋼筋網,以增強橋梁的整體性。最後,橋梁伸縮縫應該設置在挑梁頂的中心,行車道路面延伸形成在挑梁上。挑梁上橋面鋪裝層下需要墊設二層油氈,這樣能夠使其隨著溫度變化而自行收縮,使用聚氨脂材料來填充伸縮縫。
3.1.2懸臂孔主梁及掛梁牛腿的加固
牛腿是懸臂梁橋的關鍵部位,也是懸臂梁的薄弱環節,其牢固性直接關系到對橋梁能否維持安全通行。由於牛腿處梁高突變減小、截面凹折轉角多,需要傳遞較大的集中力,在使用過程中牛腿需要頻繁承受車輛的沖擊力,因而受力較為復雜。由於目前所使用的各種驗算方法較為相似,所以難以全面地反映出其受力情況。在這種情況下,可以將其原牛腿的低標號砼鑿除,改為澆築鋼纖維砼。在澆築鋼纖維砼時,可以將環氧砂漿塗抹在新老砼結合面上,從而增強兩者的粘結強度,進壹步防止裂縫產生。
3.2結構性加固措施
3.2.1外加預應力加固措施
外加預應力加固方法就是在橋梁的下緣受拉力區放置預應力材料,橋梁在受到荷載張拉作用時,會產生偏心預應力,向上拉升梁體,降低梁體的自重應力,這樣就會減少結構受到的重力,降低橋梁變形及裂縫等情況的發生率,最大限度地提高結構承載力。采用外加預應力加固措施,能夠有效地縮短施工工期、降低被加固構件的應力水平、提高橋梁的加固效果等,外加預應力加固措施主要適用於大跨度、重型結構及處於高應力、高應變狀況下的混凝土構件。
3.2.2碳纖維加固技術
碳纖維加固就是使用樹脂類粘結材料將碳纖維布黏到混凝土構件的表面。多股連續纖維與粘結樹脂在膠合後,通過“擠壓”與“拉拔”工序就能夠制成碳纖維。日常施工過程中所使用的粘結樹脂都屬於膠結劑,其強度較高,將其塗抹在混凝土的表面,比較容易滲透到混凝土內部,並與混凝土混合為樹脂混凝土,這樣能夠提高混凝土的強度,使混凝土與碳纖維緊密結合起來,對混凝土產生壓力作用。此外,鋼筋與混凝土自身的握裹性較強,在碳纖維布的壓力作用下,兩者在受力變形後會獲得較強的協調性,所產生的強度也超出混凝土自身的抗剪強度,從而實現加固補強的目的。
4.結束語
綜上所述,公路橋梁質量對於交通運輸業有著重要影響,橋梁檢測具有壹定的復雜性,這對於施工加固人員提出了較高要求,施工人員必須要具備較高的技術水平且豐富的工作經驗,檢測人員與施工人員必須要加強配合,做好檢測工作,這樣才能夠確保對公路橋梁進行準確評估。
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