低等级公路桥梁检测加固技术.docx

《土木工程检测与加固技术》
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目录
【摘要】： 3
【关键词】 3
【引言】 3
一、 选题概述 4
1、桥梁病害成因 4
2、低等级公路桥梁维修及加固的重要性 4
3.公路桥梁的检测技术 4
4.桥梁加固技术 6
二、参考文献 7
三、所学知识 8
1、T型梁桥的加固措施 8
2.石拱桥的加固措施 9
四、总结和期望 9

【摘要】：
随着城乡一体化进程和新农村建设的快速发展，低等级公路网的建设日臻完善，桥梁作为公路必不可少的一部分，在交通中起到了至关重要的作用。但由于低等级公路桥梁维修加固的诸多问题，致使无法适应现代发展的要求。本文考虑桥梁经济发展需求情况，研究桥梁加固维修方案。
【关键词】：
低等级，公路桥梁，检测，加固，维修
【引言】：
近年来，我国交通运输业得到了长足的发展，但由于车辆超限超载现象十分严重，致使公路桥梁特别是低等级公路桥梁很容易被破坏。在过去，因为经济不发达，桥梁建设投入资金较少或是施工质量欠缺，使非常多的桥梁发生了许多的病害。如桥面破损，过早出现车辙，拥包，沥青面剥落、栏杆断裂、伸缩缝损坏、梁板或拱体裂缝、混凝土剥落、墩台断裂位移、挡土墙倾斜错位、锥坡下挫坍塌、墩台基底冲空、河床护底冲翻而危害桥头路基等。这些危险严重影响着低等级公路的使用安全，但又不可能全部拆除重建。因此对老桥进行维修加固，提高其承载能力，确保交通运输安全是当前的重点。
常用的桥梁加固维修技术包括减轻恒载、加固临界杆件、增加新的杆件和改善结构体系的方法，以增大桥梁承受活荷载的能力。另外，下部结构的稳定、支座和车行道伸缩缝的适时清洁以及安全性的改善，也在改善服务性能和延长现有结构使用寿命中起着重要作用。
一、 选题概述
1、桥梁病害成因
桥梁结构应具有足够的强度，以承受作用在上面的重力及附加力；结构各部必须具有足够的刚度，以使其在和在作用下不产生过大的挠曲和变形；结构各部尺寸也需要有适当的大小，使其承受轴向压力时的构件不发生屈曲，丧失稳定性。同时结构也需要有较高的耐久性。由于作用荷载的随机性、材料高度的离散性、制造与施工的特性，致使在长期使用过程中桥梁结构产生病害，具体原因如下：
1.过去社会经济及交通量状况，原设计荷载偏低，交通发展后车辆荷载增大，桥梁因承载能力不足而产生病害，这是造成低等级公路桥梁需要进行维修加固处理的重要原因
2．受天气地势印象，使河床降低，桥梁基础外露受水流冲刷损害，或钻孔灌注在外露而使桥梁承载力降低而产生损害
3．结构设计中存在缺陷
4．桥梁施工质量差，未按设计要求和施工规程实施
5．不重视桥梁后期养护工作，没有及时消除已产生的病害。
6．自然灾害使桥梁产生损害
7．低等级公路桥梁所在地质条件差，如滑坡、软基等导致桥梁产生病害
2、低等级公路桥梁维修及加固的重要性
任何公路桥梁使用期间，都将会成为旧桥。它们自身由于修建当时经济发展的状况，交通量，技术水平，建筑材料的影响，以及自然坏境和应用坏境的影响，难免产生损坏现象。所以桥梁的维修、加固成为必然。加固之后，能很大程度的消除交通安全隐患，使其处于正常的工作状态，充分发挥桥梁的作用，提高公路桥梁的能力。从经济上看，采用科学的桥梁加固方法可以节约大量资金，不仅可以避免拆除旧桥和重建的新桥的费用，而且对现有交通运输影响有限的甚至可以在不中断交通的情况下完成，同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力，延伸桥梁的使用寿命。
3.公路桥梁的检测技术
桥梁结构检测是结构可靠性鉴定和耐久性评估的手段和基础，结构鉴定是结构加固设计的依据，因此，桥梁检测是结构鉴定和加固的前提。以鉴定为目的的结构检测，一般要求检测后结构能继续使用，所以检测需要是非破坏性的。非破坏性的检测一般包括非破损检测和微破损检测
3.1混凝土结构检测
对混凝土结构进行的鉴定和评估分为外观检测和内部质量检测，外观检查主要是目测，辅以刀、锤、尺等简单工具，观察混凝土表面风化腐蚀、空壳鼓起的位置和范围及程度等。内部质量包括混凝土强度、均匀性、裂缝、空洞、钢筋布置、保护层厚度和碳化深度等。混凝土内部质量的检测用特殊的仪器，并按照相关规程或标准进行操作和数据分析。
3.1.1.混凝土强度检测
3.1.1.1回弹法
使用回弹仪检测混凝土强度的一种非破损方法。回弹仪的基本原理为：使用具有规定动能的重锤弹击混凝土表面，重锤的初始动能发生重分配，一部分能量被混凝土吸收，剩余的能量则回传给重锤。被混凝土吸收动能的多少取决于混凝土表面的硬度，如果混凝土表面硬度低，其受弹击后表面塑性变形和残余变形大，被混泥土吸收就多，而回传给重锤的能量就少；反之，如果混凝土表面硬度高，受弹击后塑性性变形小，吸收的动能就少，而回传给重锤的能量多，因而回弹值就高。间接地反映了混凝土的抗压强度。
3.2荷载实验评定
荷载试验评定是对桥梁结构物进行直接加载测试的一项科学试验工作，可直接了解桥梁在试验荷载作用下的实际工作状态及一些理论上难以计算部位的受力状态，判别桥梁结构的安全承载能力和使用条件；也可以确定理论上无法考虑的因素，如使用材料的均匀质性，不同龄期的不同力学特性和修建质量等对结构受力的影响。此外，荷载试验还常常有助于发现一般性桥梁检查中难以发现的隐蔽病害。试验部位的选择，应在能够较全面反映桥梁纵横向性能的部位，以便于能通过试验获得符合实际的需要数据。
3.3新式检测方法
3.3.1机敏砼
机敏砼是指在砼中掺入短切碳纤维或纳米粒子，从而使砼同时具有压敏特性和良好的力学性能。机敏砼的压敏特性是指机敏砼电阻随压应变或压应力变化而变化的特性，通过测量碳纤维砼或纳米砼的电阻变化，就可预测砼的应变或应力。机敏砼具有较高的强度和较大的变形能力，因此，机敏砼既可以作为传感器埋在砼桥梁和隧道结构中，检测结构的受力状态，其耐久性与桥梁和隧道结构相同，因此称为长寿命传感器；也可以作为结构材料制作桥梁和隧道的结构构件
3.3.2声发射
AE技术是根据结构内部发出的应力波来判断内部损伤程度的一种新型动态无损检测方法。它可以在构件或材料的内部结构、缺陷或潜在缺陷处于运动变化的过程中进行检测。

4.桥梁加固技术
4.1增大截面加固法
又称为外包混凝土加固法，是通过在原混凝土构件外，叠浇新的钢筋混泥土，增大构件的截面积和配筋，达到提高公路桥梁的承载力和刚度的效果。增大截面加固法一般采用两种方式:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T姓梁桥或板桥的加固。
4.2塞缝灌浆
是按一定比例配制的水泥（砂）浆、环氧树脂（砂）浆，通过喷浆机按一定压力灌入公路桥梁缝隙内，起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍，产生裂缝的原因很多，也很复杂。桥梁一旦出现裂缝，其受力截面发生应力重分布，也就意味着受力有效截面变小，结构应力增大，承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把桥梁的裂缝填满，提高桥梁的抗弯承载力。
塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝，灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等。通常用水泥砂浆于石砌墩、台和拱圈裂缝，由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂。
4.3体系转换加固法
当混凝土梁中预应力筋或普通钢筋严重锈蚀或及其他病害造成结构承载力下降；需要提高桥梁的荷载等级；或者控制梁体裂缝及钢筋疲劳应力幅度。常用的体外预应力的方法是在梁的下缘受拉区设置预应力材料，通过张拉对梁体产生偏心预应力，在此偏心压力作用下，使梁体发生上拱，抵消部分自重应力，减小了结构变形和裂缝宽度，改善了结构受力，能够较大幅度的提高桥梁的承载力。这种方法在自重增加很小的情况下可大幅度的改善和调整原结构的状态，提高结构刚度、抗裂性。既适用于同行重车时的临时加固，也可作为提高桥梁承载力的永久加固措施。
4.4粘贴钢板加固法
是只用胶黏剂把薄钢板粘贴在混泥土构件表面，使薄钢板与混凝土整体协同工作，从而提高梁的承载能力的一种加固方法。钢板固定于受拉混凝土表面可以增加混凝土结构抗弯刚度，使结构扰度减小，限制了裂缝的发展。并且施工时可以根据设计需要进行裁切钢板，有效的发挥粘钢构件的抗弯、抗压和抗剪的性能，受力均匀，不会在混凝土中产生应力集中现象。除此之外，使用此方法施工简便、快速、不影响结构外形、加固费用低，钢材利用率高，用量少，不减小桥梁净空以及增加荷载不多等优点。不足之处是尚缺乏全面、充分的疲劳性能试验材料，应慎重使用。
4.5碳纤维加固法
是指采用高性能粘接剂将碳纤维布粘贴在桥梁结构物的表面，当结构荷载增加时，两者共同工作，提高构件承载力，从而达到加固补强的目的。纤维复合材料的力学特点是其应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。由于碳纤维具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异物理力学性能，以及施工速度快，施工工期短，粘贴质量容易得到保证等优点。因此，是低等级公路桥梁加固补强的理想材料。碳纤维加固法中粘结材料的性能是保证碳纤维与混凝土共同工作的关键，也是两者传力途径的薄弱环节，因此粘结材料应有足够的刚度与强度保证碳纤维与混凝土剪力的传递，同时应有足够的韧性，不会因混凝土开裂导致脆性粘结破坏。与其他加固方法相比，采用碳纤维加固旧桥能最小程度的改变原有结构的应力分布，保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。
二、参考文献
1.《农村旧桥的检测与加固技术》
余爱飞 余北方
2.《桥梁检测与维修加固》
张俊平，北京：人民交通出版社
3.《土木工程检测与加固技术》
周乐，化学工业出版社
4.《回弹法评定混凝土抗压强度技术规程》（JGJ/23-2001）
5.《建筑结构检测标准技术》（GB/T50344-2004）

三、所学知识

利用课余去现场勘测了一处T型梁桥，根据所学知识，并针对此公路桥梁提出加固方案。
1、T型梁桥的加固措施
1.1 此桥梁，梁肋侧面有竖向细微裂缝，可采用之前提到的铁碳纤维布的方法进行加固。将碳纤维布粘贴至混凝土结构表面， 可对其进行受弯、受剪、刚度和抗震等加固，同时也可以提高混凝土结构的耐久性。同时可以保证在设计荷载范围内与原结构共同受力，对裂缝宽度有一定的控制，有效的使裂缝宽度和间距明显变小，裂缝变细、变密、变短，从而提高混凝土的耐腐蚀性。
1.2下部构造的加固措施
1.2.1此桥梁的主要跨越物为季节性河流，墩台常年浸水较多，遇到洪水泛滥季节时对墩台及铺底的冲刷较为严重，这种情况下应及时进行修补，如采取修正和增设维护坡，对被洪水冲淘部位新浇混凝土进行修补；增设导流堤、丁坝等调治构造物防护；拋填片石、铅丝笼对河床防护；河堤铺底等。将被水冲刷脱落的勾缝和空洞修复好，以避免对桥梁造成更大的损害。
由于地基处理不到位或上部构造重力原因引起的基础下沉，应首先对基础进行扩大处理，新旧基础之间用钢筋或钢销进行连接，然后对下沉产生的裂缝用水泥砂浆或混凝土进行封闭填补处理。
其他的帮扶恩桥梁由于台背土压力过大，造成桥台向桥孔方向位移，可采取更换台背填土的方法进行处理。挖除原台背填土，改用轻质材料回填，以减少台土背压力，使桥台稳定。
1.2.2伸缩缝的加固
伸缩缝是公路桥梁的易损部件，调查中发现大部分低等级公路桥梁的伸缩缝存在着或大或小的损坏。所以伸缩缝的加固技术尤为重要
应用钢纤维砼加固桥梁伸缩缝，能够弥补不同砼性能的缺陷与不足，能有效遏制裂缝形成和发展，冲击韧性和冲击疲劳强度提高，抗弯韧性和延展性变好。
2.石拱桥的加固措施
2.1拱腹衬砌法
这种方法主要适用于不便中断交通、桥下通航不受限制、桥墩台完好，只是拱圈由于抗弯强度不达标而引起的开裂且裂缝超过限值的情况，可采取在原拱圈下增设拱圈的方法加固
2.2拱背加固法
当拱下净空受限制，拱圈因抗剪强度不够而开裂，或因为拱圈强度不够引起劈裂或压碎时，可考虑挖除原拱圈上部的填土，采用植入钢筋并布设钢筋网，再整体现浇混凝土拱圈。
2.3局部结构改造
有些石桥由于填土太高或拱圈已经开裂，拱圈已没有使用价值，而桥台仍然完好，可采取拆除拱上侧墙和填土，加高原有桥台，利用裸拱作支架，现浇钢筋混凝土板。
四、总结和期望
有利于创建节约型社会。旧桥加固从经济上分析比较，可以节省大量投资，收到良好的社会经济效益。旧桥加固、维修工作应该说是一项技术上可行、经济上合理的举措，实践证明，采用适当的加固技术和拓宽措施，不仅可以避免因拆除旧桥与重建新桥而增加工程费用，同时也恢复和提高了旧桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，满足现代化交通运输的需求；对旧桥进行维修、改造和加固，不仅可以提高公路桥梁的通行能力和服务水平，而且在更大程度上能够消除交通安全隐患。
不论什么时期修建的桥梁，都摆脱不了当时当地的历史局限性，即使是采用了时代最先进技术和材料。随着科技进步、社会工业化水平的提高，车辆载重量增大，人们对道路服务也提出了新的要求，通过对桥梁检测其病害以及常用加固方法的介绍，进一步论述了旧桥加固的现实意义和迫切性，其目的就是希望在进行桥梁加固设计中不断总结加固经验，提出更新更好的加固方法，使交通事业更加畅通。