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橋梁結構損傷分析及加固方法?

壹.導言

在中國流行的道路建設中,道路上只鋪設混凝土石塊或瀝青。這類工程沒有考慮路面的承載力、強度和穩定性,沒有系統的設計參數和原則,使得路面工程在短時間內坍塌,給政府甚至國家造成經濟損失。橋梁結構是承受荷載重力的主要載體,也是保證橋梁安全的重要支柱。隨著服役時間的增加,橋梁結構出現了壹些損傷,導致橋面結構出現功能性缺陷,威脅橋梁的安全。

橋梁結構損壞的原因隨著時間的推移,橋梁結構會出現不同程度的損壞。造成這些損壞的主要原因有:建築材料性能降低、橋梁結構荷載過大、環境影響、自然災害、人為事故、設計不合理、施工過程中的不利因素等。建築材料的性能降低。橋梁結構使用的時間越長,建造這些橋梁結構的建築材料就會磨損越多,其性能就會降低,從而對橋梁結構造成不同程度的損壞,影響橋梁結構的使用。橋梁結構因重力而超載。目前,我國許多橋梁結構都是按照80年代前後的設計標準進行設計和建造的。當時道路交通量較低,所以橋梁結構的承載能力較低。近年來,隨著經濟的發展,我國機動車數量急劇增加,道路交通量不斷增加,特別是工程用重型卡車的頻繁出現,使得橋梁結構的荷載重力增大,導致橋梁結構超載,從而使沿線道路和橋梁結構受到不同程度的破壞。

環境影響。環境影響主要是指溫度和濕度的影響。溫度和濕度的變化會給橋梁結構帶來不同程度的破壞。自然災害。自然災害主要是指風、雨、洪水侵蝕、雷電襲擊、地震和山體滑坡。自然災害會導致橋梁結構的破壞和變形。人為破壞。人為損壞主要是指車船相撞。人為事故會給橋梁結構帶來直接破壞。設計不合理。設計不合理主要包括橋梁結構設計不合理,設計假設無止境,設計論證時缺乏合理的監控。這些不合理的設計可能成為橋梁結構本身的缺陷。施工過程中的不利因素。施工過程中不利因素的影響主要包括施工過程中難以控制的不利因素和施工不合理造成的不利因素。這些不利因素會對橋梁造成損害。前者難以控制,但後者可以避免。

三。橋梁結構的加固原則

1.總體效果原則。在結構加固中,要考慮加固後整體結構體系會發生怎樣的變化。在設計橋梁結構加固方案時,應綜合分析橋梁的整體結構,確保橋梁結構的整體性能不會受到破壞。

2.設計案例的優化原則。在確定加固方案之前,要通過最優化原理進行判斷。其中,應盡量滿足工程的綜合經濟指標,考慮加固施工的特點和加固技術水平,在加固案例的設計和施工組織中采取適當的措施,減少對外部環境和局部構件的影響,盡可能縮短工期。在確定橋梁結構的加固設計方案之前,應對現有結構進行全面的檢測和可靠性分析。在掌握現有結構的性能、構造和缺陷的同時,還要分析結構的受力和承載水平,為後期確定加固設計案例奠定基礎。

3.最大利用原則。在加固路橋結構時,應盡可能減少對原有橋梁結構的破壞,以保證不破壞原有結構的使用性能;對於那些已有的結構或構件,在經過結構檢測和可靠性鑒定分析後,在全面了解其結構構造和承載性能的基礎上,盡可能地予以保留和利用[1]。

四。橋梁加固方法

1.表面鋪築加固法。橋面鋪裝加固方法主要有局部修補鑿除法、重新澆築混凝土板加固法和橋面加固層加固法。局部修補鑿補法是針對裂縫、脫落、洞穴等的壹種局部修補方法。人行道。這裏需要註意的是:修補前要鑿毛,骨料要露出來,然後用水泥混凝土修補浸濕的孔洞,並塗刷粘結材料,加強新老混凝土之間的粘結性;重新澆築混凝土板加固法適用於無法修復的橋面。方法是將車行道原有路面全部拆除,重新澆築混凝土板進行加固。橋面的加固方法不僅可以達到修補的效果,還可以增強梁板的抗彎能力,提高其承載能力。具體方法是在舊橋面上重新鋪設壹層混凝土或鋼筋混凝土加固層。

2.放大截面法。加大截面加固法又稱體外混凝土加固法,是在鋼筋混凝土受彎構件受壓區增加壹層現澆混凝土,以增大原混凝土構件的截面面積,從而增強構件正截面的抗彎能力,達到加固的目的。我們可以通過加厚橋面或增加主梁肋的高度和寬度來實現這壹點。其施工工藝較為簡單,適應性較強,施工技術成熟,能顯著提高橋梁的剛度,達到較好的加固效果,可廣泛加固壹般建築的梁、板、柱、墻等混凝土結構。但這種方法也存在壹些缺點,如濕作業時間長、加固後建築凈空減小、預埋鋼筋銹蝕和混凝土劣化風險大等。

3.碳纖維加固法。碳纖維加固法,又稱粘貼纖維增強塑料法,是利用特殊樹脂將碳纖維粘貼在混凝土結構的受拉面上,碳纖維與原結構形成新的受力整體,使其與被加固截面壹起受拉,從而達到結構的加固補強效果。碳纖維片材的技術性能指標應符合要求。

這種方法幾乎不會增加結構的自重和截面尺寸,也不會改變凈空高度。施工方便,幾乎不會對原有路橋結構造成新的破壞。它具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性。根據受力分析,可采用多層粘接加固,其方向可靈活掌握。例如,它可以大大提高混凝土結構的延性和承載力,因此它的應用範圍非常廣泛[2]。

4.粘鋼加固法。所謂粘鋼加固法,就是在鋼筋混凝土結構構件承載力不足的截面表面粘貼壹定數量的鋼板。這種方法適用於各種大、中、小橋,能很好地保護原混凝土構件,在病例設計和結構計算上也非常簡單。但在實施過程中,由於鋼板過重,操作復雜,固化劑硬化後易碎,很難保證其粘結的耐久性。此外,在鋼板和膠體的界面上存在壹些潛在的腐蝕。

5.錨噴技術。隨著噴漿機械的發展和速凝劑的使用,現代技術促使噴漿堿與鋼筋網和錨桿的配合,並逐步完善了錨噴技術。它可以盡量不使用側模,其運輸、澆築、搗固合二為壹,占地面積小,設備簡單,施工機械化程度高,效率高,省工,實施過程中不中斷交通。

6.體外預應力加固法。這種方法也叫反彎矩法,主要是借助“預應力”的壹種加固方法。通過在構件外張拉預應力鋼筋,不僅可以增加主筋,提高構件的截面強度,還可以減少墩底沈降。可以說是壹種非常主動的加固方法,可以抵消壹部分自重應力,卸載和防止裂縫,延長橋梁結構的使用壽命。

動詞 (verb的縮寫)個案分析

橋梁下部結構擴大基礎和樁基的維修加固措施3]。

1.項目概述。

橋梁全長583m,上部結構采用30m標準跨徑預應力T梁和16m鋼筋混凝土空心板。上部結構簡支,橋面連續。0 -7號墩範圍內的橋梁為主橋,跨越主河,跨徑由(330+430)m的T梁組成,其余跨徑均為16m鋼筋混凝土空心板引橋。0號主墩采用擴大基礎肋板墩臺,65438號+0-2號墩采用擴大基礎雙柱墩,其余主墩采用嵌巖樁雙柱墩,主墩柱徑1.5m,引橋采用三柱墩臺,引橋采用直徑1.2m的雙柱墩..

2.0 -6橋墩基礎病害。

大橋於1997建成通車。由於河道大量采砂,河床下滑嚴重。0-6號墩橫跨主河床。目前橋址河床地面比建橋時低約3m,最深處為4m。其中1墩和2墩擴大基礎損壞嚴重。下面對0 -6墩的地基病害逐壹進行描述和分析。

(1)0橋臺地基病害。0號橋臺為肋板橋臺,發現橋臺無護坡橋臺,橋臺覆土已被大量沖刷,擴大了基礎暴露,部分掏空基礎,基本暴露地層基巖面。護坡失效的原因有兩個:壹是多年洪水造成的護坡失效;二是橋臺處公路排水溝排出的雨水常年沖刷橋墩、橋臺護坡,造成傾斜巖石地基裸露。護坡的破壞降低了橋臺的穩定性,加速了基礎底部巖基的穩定性和強度。

(2)1 -2墩基礎病害。1-2號墩下部結構為雙柱墩,基礎擴大。發現柱側有施工遺留的沈井,沈井底部標高略高於擴大基礎。1墩擴大基礎底部懸空,底部持力層為倒梯形。靠近岸邊的1墩下部在基巖上,但靠近河中心的基礎下部沒有完全落在基巖上,基礎下部局部為砂質。2號碼頭的基礎在河中,但河中心在水上的壹側的沈井明顯傾斜,那裏的側墻混凝土出現寬裂縫。目前,1墩和2墩的立柱未出現明顯傾斜。

基礎侵蝕原因:壹是河道采砂嚴重導致河床侵蝕下降;另壹個原因是公路排水溝的流水直接沖擊1號墩基礎附近的土層,導致1號墩基礎底部沖刷特別嚴重。

擴大基礎底部呈倒梯形的原因:施工時,沈井下沈時,岸側先觸及基巖,而另壹沈井的基巖線較深。此時沈井的側面還沒到基巖,只是在砂質土層中,但是沈井的岸邊因為基巖的阻礙沈不下去,於是施工單位在沈井中澆築了擴大的基礎,導致部分基礎沒有落在基巖上。由於擴大基礎的上部尺寸大於下部尺寸,基礎下部的土被沖刷後,從現場看,基礎底部呈倒梯形

沈井傾斜開裂的可能原因:在洪水沖刷下,河床不斷降低,導致沈井下部支撐土掏空,造成沈井側翻、不均勻沈降、局部開裂、持續傾斜。

從沈井傾斜、基礎脫空和地質鉆探結果分析發現,擴大基礎和沈井底部與傾斜的基巖面不完全接觸。水土流失後,沈井傾斜,擴大基礎懸空,降低了擴大基礎的有效傳力面積和穩定性。

(3)3-6號墩的地基病害。3 -6墩為樁墩,現場檢查發現3 -6墩基礎侵蝕嚴重。那裏的地面侵蝕平均深度為4米。原設計樁基埋入巖石中2米。經計算,樁基各項力學指標的安全系數較小,尤其是樁側土壓力已經超標。

3.實施維護和加固方法

根據0 -6號墩的結構、病害及鉆孔資料,結合專家組意見,采用不同方法對墩臺進行修復加固。0平臺基礎主要采用矩形擋土墻保護,並設置排水溝排水。1-2號墩基礎主要采用封閉式箱形嵌巖擋土墻保護,墻內土體灌漿。為減少施工對基礎的擾動,保留原有沈井,拆除2號墩傾斜沈井基礎上部。3-6號墩樁基采用兩種方法:壹種是利用橢圓形封閉箱嵌巖墻保護樁基不受侵蝕,另壹種是增加新的承臺和鉆孔樁基礎分擔原有基礎荷載。

(1).0號橋臺基礎維修加固措施。0號平臺主要采用護坡,預留排水溝空間,考慮成本。C30混凝土擋土墻在1.5m水平距離外露橋臺基礎外緣處。擋土墻截面為矩形(主要考慮基巖面不平整,便於施工),平面圍繞橋臺呈矩形布置。護坡基礎嵌巖深度不小於2m。之後在擋土墻上做混凝土護坡,坡度1:1。同時,對公路排水溝進行整改,防止流水沖刷護坡,在護坡壹側做排水溝。

(2).1 -2墩基礎加固措施。1墩-2墩主要采用防護加固的方法,利用新嵌入的基巖擋土墻保護擴大基礎。步驟如下:擴大的基礎底部有壹個空隙。施工前用片石混凝土夯實基礎的空隙部分,施工時用鋼板樁圍堰臨時支撐擴大基礎。然後用雙液漿對板樁圍堰周圍的基礎和砂體進行灌漿,並對基礎下緣的土體進行填築。基礎施工支護好後,在擋墻外側區域進行砂袋圍堰。擋土墻基巖面清理後,用直徑12.7cm的地質鉆機在指定位置鉆取2m基巖,埋入鋼管混凝土樁,同時保證擋土墻根部埋入0.2m巖石。用模板綁紮擋土墻鋼筋並澆築混凝土後,再澆築混凝土,使擋土墻與鋼管混凝土樁成為壹個整體。基礎周圍回填覆土後,完成擴大基礎的維護處理。

(3).3-6號墩基礎加固措施,原橋梁樁基設計嵌巖深度2m,地基承載力滿足規範要求。但由於沖刷嚴重,安全系數較低。為保證橋梁的連續正常使用,樁基的維修加固有兩種加固措施:

A.用新樁基加固。沿3-6號墩系梁上緣向下增設2.4m高的承臺,並在新承臺與樁基和系梁的接觸面上種植鋼筋。為了增加荷載從柱傳遞到承臺的途徑,在承臺上緣沿原柱的圓周增加了壹根1.5m高的柱,並在接口處種植了鋼筋。由於新增加的高樁承臺對河道的泄洪能力影響較大,所以承臺的尺寸設計應盡量小,線路應平順。承臺下新設計4個樁基承臺,新增樁基嵌巖4m,樁徑1.2m,新增樁基與原樁基中間距離不小於2倍樁徑。

這種方法可以大大提高下部基礎的承載力,但需要在原樁上種植大量的鋼筋,對原結構有壹定的破壞,成本高,樁基施工操作空間大,施工不方便。

B.添加新的擋土墻,以防止侵蝕。由於樁基的承載力有壹定的安全度,砂袋圍堰可直接用於樁周施工。在指定位置用12.7cm的地質鉆機鉆入基巖2m,埋入鋼管混凝土樁。同時保證擋墻根部嵌入0.2m巖石,用模板綁紮混凝土擋墻鋼筋,澆築混凝土,使擋墻與鋼管混凝土樁成為壹個整體。擋土墻內外回填覆土後,樁基保護處理完成。

這種方法可以永久性地保護樁基不受沖刷,對原有結構的破壞和擾動較小,但對地基承載力的提高有限。施工中,3 -6墩基礎維護結束後,采用第二次維護加固方法。

不及物動詞結束語

橋梁結構的破壞是多種因素共同作用的結果。對橋梁結構進行加固,應根據破壞特征、原因和破壞程度選擇合適的加固方法,以確保橋梁的安全。

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