公路危桥加固技术要点

发表时间:2021/8/4   来源:《建筑实践》2021年第40卷9期   作者:杨城
[导读] 随着现代社会经济的不断发展,我国公路桥梁建设事业获得了极大进步,同时为我国各个地区公路交通建设起到了重要积极作用。
        杨城
        楚雄公路局 云南 楚雄 675000
        摘要:随着现代社会经济的不断发展,我国公路桥梁建设事业获得了极大进步,同时为我国各个地区公路交通建设起到了重要积极作用。但是,现阶段有一些公路桥梁,因为年份、材质、施工技术等多个方面的影响,发展成了危桥,比如2021年3月,江苏省丹阳市导墅镇老黄捻桥东侧边垮坍塌事故,直接导致两人死亡、3人受伤,影响十分恶劣。因此,一定要重视公路危桥的检测、维修和加固,采取科学先进的技术对其进行处理。本文以楚雄公路局2017年危桥加固改造项目为例,对公路危桥加固技术措施进行了简要介绍,并重点阐述了各个技术的核心要点,望为相关工作人员提供一些参考意见。
        关键词:公路危桥;加固技术;要点
        引言
        当前在国际上,桥梁维修养护加固的技术是交通研究领域中最关键的课题之一。西方若干个国际一同建立了OECD(经济合作与发展组织),并组织了和道路桥梁维修管理的国际会议。在国内外获得有效应用的加固技术有增大截面加固法、体系转换加固法、增加辅助构建法、黏贴加固法、锚喷加固法以及增补桩基加固法等。这些技术都有各自的优势与劣势,并在全世界得到了广泛应用,随着全球经济的快速发展,土木工程学者研究出了很多新型技术,比如:聚合物浸渍混凝土加固技术、绕丝加固法、高性能符合砂浆钢筋网(HPF)加固技术等。
        在我国交通基础建设事业中,桥梁是其不可或缺的一部分,同时也是对当地经济、科技、文化以及社会发展进行衡量的关键指标,代表着城市的面貌和文明。但是,在各级公路交通量越来越多的背景下,尤其是一些超载车辆极易对公路桥梁带来伤害,这是我国近些年危桥数量不断增多的主要原因之一。所以,相关部门及人员一定要积极探索研究对旧危桥的补救、改造以及加固措施,令其各方面的性能都恢复正常,保证交通运输的安全性。
        一、项目简介
        2017年,云南省公路局安排楚雄公路局资金4564万元,在省道S227线(元西线)共实施25座国省道危桥改造工程。2018年,云南省公路局安排楚雄公路局资金2944万元,在省道S227线(元西线)共实施18座危桥改造工程。
        梁式桥因外力,即恒载与活载的作用方向和承重结构的轴线几乎呈90度直角,所以和跨径的一致其他结构体系相比,梁内产生的弯矩最大,往往要用到抗弯性能强的材料。
        二、公路危桥加固技术要点分析
        在对危桥加固时,主要的标准规范依据是《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2015),《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004),《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011),《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)。
        (一)粘贴钢板法
        该技术在公路危桥加固中得到了广泛应用,主要机理是在桥梁出现病害表层铺设粘贴强度较高的钢板,会用到的工具材料有锚固螺栓,使其成为共同受力截面[1]。粘贴钢板加固措施不仅能够令原有构造和钢板进行充分联合从而密闭隐藏病害,还能够实现共同受力截面,对混凝土的移位变形进行严格限制,令弯曲荷载中最有害应力全部转移至钢板上,借此令桥梁结构的强度、刚度得到了明显增强。从理论上来说,粘贴钢板加固技术能够在任何病害构件的表面进行应用,比如:在危桥顶部、底部进行应用,可明显提升其抗弯能力;在危桥腹部应用,能够强化其抗剪能力;在危桥周边进行应用,能够提升其承载压力的性能。其主要施工流程是:定位放线→混凝土表层处理→钢板下料、打磨、钻孔→植螺栓→钢板预贴→配胶→涂胶→粘贴加压→固化养护→检查、验收。在材料选择方面,钢板优先选择Q235钢,材质一定要满足国标GB50017-2003中的要求,钢板镀锌也要充分满足《连续热镀锌钢板及钢带》(GB/T2518-2004)中的要求。粘贴结构胶的性能一定要与《公路桥梁加固施工技术规范》(JTG/T  J23-200)8A级胶规定相符。


        粘贴钢板加固技术的施工要点为:(1)在正式应用该技术之前,一定要将危桥病害表面存在的裂缝、腐蚀等问题进行解决,可以选择使用具备高强性能的材料对裂缝进行修理,比如高分子树脂、高强砂浆等;(2)选择品质优良的钢板螺栓,令钢板和构件表面紧密贴合;(3)对粘结表面的钢板进行打磨,将加强钢板予以组装,同时使用胶泥予以封边,再将粘接胶压入;(4)在粘接胶完全凝固的基础上,对钢板实施防锈保护措施,并保证其表面无坑洼[2]。该加固技术属于一种被动加固方法,无法对结构的受力形态进行有效调整,唯有当结构承载变形到达某个数值之后方可将钢板的加固效果予以全面发挥,所以从某种程度来说,粘贴钢板方式的加固效果有限。
        质量验收指标要点:当钢板粘贴完毕24小时且已经呈现固化状态之后,相关工作人员可使用小锤轻轻的沿着粘贴面敲击钢板,根据其发出的声音辨别胶体密实性。如果没有听到空洞声,那么代表已经粘贴的十分密实,不然就需要将钢板拆除,再次填充胶并粘贴。一般情况下,钢板粘贴固化密实的有效粘贴面积应当至少在设计粘贴面积的95%及以上。
        (二)碳纤维加固技术
        所谓碳纤维,其是当前最新型的一种材料,在土木工程中得到了良好的应用和大力推广。主要是因为其具备自重轻、性能高强、容易黏结、施工简单便捷、耐久性能好等特点。其基本原理为:将碳纤维材料和需要处理的危桥表面进行粘贴,凭借碳纤维高强的黏结性能令其和构件成为一个整体,如果受到外界荷载作用,也会因碳纤维强度偏高,而直接将荷载作用于碳纤维上,借此提升结构的承载能力。和粘贴钢板加固技术相比,碳纤维加固方式虽然能够令构件的承载性能得到提升,但是因其结构刚度的提升有限,因此也属于被动加固方式的一种。其详细施工流程如下图所示:

        图1   碳纤维加固技术施工流程
        碳纤维材料具备极强的抗剪能力与抗拉能力,所以在加固构件抗弯、抗剪时可优先选择该技术。不仅如此,因碳纤维自身具备的诸多优势,比如韧性高、黏结简单等,所以该材料对裂缝病害有着很高的应用价值,延展性较强,十分适合应用在受腐蚀程度较大、配筋数量不多的危桥加固工程中。碳纤维材料主要指标要求是匀质性强、所含预浸树脂的含量以及段丝率,对这三个指标进行严格掌控有助于施工质量的提升。结构胶应当选择专门配置的改性环氧树脂胶粘剂A级胶,其安全性能指标一定要与相关规范条例相符;浸渍、粘结碳纤维片材的胶粘剂一定要选择专业的改性环氧树脂胶粘剂,其性能也要满足标准要求。
        碳纤维加固技术的施工要点为:(1)对危桥混凝土表层病害进行治理,比如找平处理、涂抹底胶等方式;(2)在混凝土表层均匀铺设粘贴碳纤维布,同时涂抹均匀;(3)展开表面防护,保证碳纤维布彻底伸长,没有褶皱,并且还要和混凝土表面予以严密贴合。
        质量验收指标要点:碳纤维布沿纤维方向的搭接长度应当超出200mm;选择小锤等用具轻轻敲打碳纤维布表面,用回声判断黏结效果,若是存在质量问题,一定要重新操作。如果存在空鼓等问题,可选择针管注胶等方式予以补救,且当黏结面积不足90%的时候,应当返工处理。
        施工安全保障措施:在对碳纤维布进行裁剪和使用的过程中尽可能远离电源,特别是高压电线和输电线路;碳纤维布配套胶材料也要远离火源,不得直接在阳光下堆放。
        结束语
        综上所述,公路桥梁是我国交通运输事业不可或缺的重要基础设施,其质量高低决定了交通运输能否顺畅无阻的通行,同时对人们的出行安全方便也息息相关。因此,相关部门和人员一定要认识到公路危桥的严重性,一旦发现公路桥梁出现故障,务必要及时进行处理解决,结合危桥的实际情况选择科学有效的加固技术,同时注重对其加固质量进行严格管理控制,最大程度保证加固效果,提升公路桥梁的安全性。
        参考文献
        [1]黄明. 公路危桥加固的技术措施和要点[J]. 交通世界,2017,(29):128-129.
        [2]郭学军. 普通公路旧桥加固技术[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊),2021,(03):185-186.
        [3]叶金秋. 公路桥梁养护管理及危桥加固改造技术[J]. 住宅与房地产,2020,(36):159+164.
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