钢筋混凝土桥梁上部结构加固技术与应用

　　摘要：本文对现有部分钢筋混凝土桥梁上部结构加固技术进行了综述，对部分加固方法的设计要点及施工工艺进行了详细的论述，并介绍了近几年刚刚出现的新的加固技术。 　　关键词：桥梁上部结构加固技术施工工艺 　　 　　1、前言 　　桥梁是公路的主要组成部分，维护桥梁的使用状态是确保公路畅通、行车安全的关键。然而，由于受到超限车辆、大交通量以及各种环境因素的作用和影响，公路桥梁在设计使用期内会产生一系列病害，如钢筋混凝土板裂缝、钢筋锈蚀混凝土材料的劣化等病害，同时，随着时间的推移，大量的钢筋混凝土桥梁将步入 “老龄化”，这些因素对桥梁结构的安全性、适用性、耐久性都产生了较大的影响，不同程度地造成桥梁承载力降低，甚至危及到桥梁的安全运营。结合桥梁加固项目的实施，许多新材料、新工艺、新方法在工程中得以推广应用，并总结出许多工艺简单、造价低廉、施工方便的实用技术，显著提高了危旧桥梁的加固维修水平，增加了桥梁改造技术的科技含量。随着大量公路桥梁加固工程的实施，不但对传统桥梁加固技术做到了灵魂运用，也提出了一些具有创新意义的新的加固方法。下面就近几年对钢筋混凝土桥梁上部结构加固方法的施工技术进行介绍。 　　2、桥梁上部结构加固技术方法 　　2．1粘贴钢板加固法： 　　2．1．1粘贴钢板加固法采用粘结剂和锚固栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以提高构件的抗弯、抗剪能力，提高原结构的刚度，限制裂缝的发展，改善钢筋与混凝土的应力状态。当粘贴钢板拟提高梁的抗弯强度时，钢板粘贴在构件底面，此时钢板和混凝土作为整体受力考虑，以钢板和混凝土的局部剪切强度控制设计；当提高梁的抗剪强度时，钢板可粘贴在构件侧面，并与原构件内抗剪钢筋方向一致。钢板的规格宜薄而且要宽，厚度一般在4.5-6MM；宽度板底为20CM，板侧一般为10CM左右。粘贴钢板补强加固的合理设计应控制在钢板发生屈服之前，混凝土不出现剪切破坏。为避免钢板在自由端脱落，端部可采用夹紧螺栓固定或在钢板上按一定间距用螺栓固定。 　　2．1．2施工工艺：（1）粘贴前在混凝土上放样钻孔并安装锚固螺栓（兼作固定件和压紧件），要求埋设牢固，具有可靠的抗拔力，以保证粘贴钢板时有有效的加压，同时还可以帮助钢板克服剪切，有利于粘贴的耐久性。（2）待粘贴部位的混凝土表面应先凿毛，要平顺、坚硬、干净；（3）钢板除锈要彻底，粘贴面要打磨粗糙；（4）要选择质量较好的粘贴剂，配置环氧胶泥时，材料称量要准确；（5）粘贴时粘贴胶要饱满，一般在混凝土表面和钢板表面分别涂刷一层均匀的环氧砂浆薄层，合计层厚约2MM，然后加压密贴并使之固定；（6）粘贴完毕，应对钢板及被加固构件部位进行有效的防腐和外观处理。 　　该方法具有基本不改变原结构的尺寸、施工简单、技术可靠、交通控制时间短、短期加固效果较好且工艺成熟等优点。 　　2.2.粘贴碳纤维布（板）加固补强法： 　　2.2.1碳纤维增强塑料是一种性能优良的混凝土结构加固材料，它具有耐腐性、高强、弹性模量与钢板相近和抗疲劳性能好等优点，是近几年兴起的一项新型混凝土结构加固技术。该技术用树脂类胶把碳纤维布粘贴与混凝土结构或构件表面，形成复合材料体(CFRP),通过其与结构或构件的协同工作，达到对结构构件补强加固及改善受力性能的目的。 　　2.2.2施工工艺：（1）被加固构件的基面要求混凝土强度不低于C15。应具有良好的保护层，即基面平整且具有一定的强度，对构件有剥落、起皮、腐蚀等现象，应先进行修复，并将粘贴部位去除尖锐棱角和浮灰尘，防止碳纤维局部剥断影响粘贴效果。 　　（2）碳纤维布宜采用薄布多层的粘贴方法，使其与粘贴材料充分浸润，确保粘贴效果。对于受弯构件宜在受拉区沿轴向平直粘贴，并与主纤维方向的断面进行附加锚固处理。 　　（3）碳纤维布的搭接与截断，一般不宜采用沿主纤维方向的搭接（受拉构件和受弯构件受拉区的加固）。若确需搭接时，其搭接部位应避开构件应力最大区段，搭接长度应小于100MM。多层搭接的各层接口位置不应在同一断面，每层接口的距离宜大于200MM。 　　(4)施工时注意气温不低于5℃、无雨、气候干燥。 　　近几年，在桥梁加固中，常用的增强材料还有玻璃纤维，因玻璃纤维由于价格低廉，目前在桥梁加固工程中使用较多。 　　碳纤维布（玻璃纤维布）粘贴加固方法具有基本不改变原结构的尺寸、施工简单、技术可靠、不用交通控制、短期加固效果较好等优点。 　　2.3喷射混凝土加固法： 　　2.3.1喷射混凝土加固法是隧道施工技术在桥梁加固中的应用。通过锚喷层与原结构的紧密粘结，可有效抑制原构件的开裂，并可显著提高加固构件的整体强度。该技术常用于提高加固桥梁的强度、刚度以及因支点截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足等混凝土梁的加固维修。 　　2.3.2“喷射混凝土“由两部分组成，即补强骨架与喷射混凝土。施工过程中，首先将锚杆锚入拟补强部位结构内，挂设补强钢筋网，然后再喷射一定厚度的混凝土，形成与原结构共同承受荷载作用的组合结构。按喷出料形式的不同分干喷和湿喷两种方法。 　　施工工艺为：（1）打毛并清洗被加固构件的表面。（2）按设计的要求在构件上安设锚固钢筋。（3）挂设补强钢筋网。钢筋周围应有足够的空隙，以便喷射混凝土能完全包裹钢筋，注意应将钢筋网牢固的绑扎或电焊在锚固钢筋上，防止喷射混凝土发生偏移。（4）喷射混凝土时，喷嘴与受喷面的最佳距离一般为0.8-1.5M。喷嘴尽量与受喷面垂直，以增加混凝土的密实度。（5）表面整修，受喷面自然平整，对结构强度和耐久性都有好处。一般在喷射混凝土初凝后（15-20min）用刮刀将设计线以外的多余材料挂掉，然后再喷或抹一层砂浆。（6）养生在混凝土终凝两小时后用洒水或喷混凝土养生剂，确保混凝土强度形成避免表面开裂。 　　2.4壁可法处理混凝土板裂缝 　　2.4.1壁可法是引进日本的技术，是一种较为先进的裂缝修补方法。它利用在特制合成橡胶管状注入器中，将高分子树脂修补材料缓慢持续的压人裂缝中。在此压力下树脂长时间的自动注入，使其充分达到裂缝深处，树脂的粘度较低，可以深入到缝宽仅0.02MM的细微末端，甚至包括钢筋与混凝土间的缝隙。 　　2.4.2施工工艺：（1）先表面处理：用用钢丝刷沿裂缝走向清理混凝土表面，宽度约10CM，清除表面污物及松散颗粒。然后用毛刷蘸甲苯或工业丙酮等有机溶液，清洗处理表面，并保持干燥。（2）骑缝用环氧胶泥粘注入座，注入座的间距以35-40CM为宜，原则上缝窄宜密。每一条缝至少有一个进浆孔和一个排气孔。（3）经清洗干净的混凝土表面上，涂抹一层薄薄的环氧树脂基液，待其初凝后，用环氧胶泥抹压进行封缝处理，再用橡皮刮板将表面刮平整，防止产生小孔和气泡，厚度控制在2MM左右。等环氧胶泥初凝过后，表面凃刷二次环氧树脂基液。（4）将注入器的连接端安装在注入座上，开始注入，当橡胶管膨胀时停止注入。（5）胶液自行固化18-24H，敲掉注入器和注入座。 　　2.5聚丙烯纤维混凝土加固法 　　2.5.1在混凝土中聚丙烯纤维与水泥集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与混凝土混合，分布均匀；同时由于细度大、数量多，故能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系。聚丙烯纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂及离析裂的产生和发展，极大地减少了混凝土收缩裂缝。同时混凝土中大量的聚丙烯纤维起了“承托”骨料的作用，提高了混凝土的抗渗能力。 　　2.5.2施工工艺：（1）放样，钻孔。（2）表面处理：用用钢丝刷沿裂缝走向清理混凝土表面，宽度约10CM，清除表面浮尘、污物及松散颗粒，用毛刷蘸甲苯或工业丙酮等有机溶液，清洗处理表面，并保持干燥。（3）用小膨胀丝固定钢筋网。（4）喷聚丙烯混凝土。（5）养生在混凝土终凝两小时后采用洒水或喷混凝土养生剂，确保混凝土强度形成并避免表面开裂。 　　3. 结语 　　桥梁加固技术是维护公路桥梁安全使用、延长桥梁使用寿命的积极手段。随着新的桥梁加固材料和加固工艺的出现，公路桥梁的维修加固不是简单的修修补补，已发展成为一门多学科的综合技术。积极引进新技术、新材料、新工艺，以保证桥梁加固方案的合理性、有效性、经济性，最大限度地降低工程造价。