书名 | 公路桥梁加固施工技术规范 | ISBN | 9787114073786, 711407378X |
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页数 | 84 | 出版社 | 人民交通出版社 |
出版时间 | 2008 | 开本 | 16 |
丛书名 | 中华人民共和国行业推荐性标准 |
1 总则
2 术语
3 施工准备与施工组织
3.1 施工准备
3.2 施工组织设计
3.3 施工安全及环境保护
4 混凝土桥梁表层缺陷处理
4.1 混凝土修补
4.2 水泥砂浆修补
4.3 聚合物水泥砂浆修补
4.4 改性环氧砂浆(混凝土)修补
4.5 混凝土表面防腐涂装
4.6 钢筋防锈蚀处理
4.7 质量检验与验收
5 结构裂缝的处理
5.1 材料选用
5.2 施工要求
5.3 质量检验与验收
6 梁桥加固
6.1 桥面板补强加固
6.2 增大截面加固
6.3 粘贴钢板加固
6.4 粘贴纤维复合材料加固
6.5 体外预应力加固
6.6 改变结构体系加固
6.7 质量检验与验收
7 拱桥加固
7.1 拱上建筑拆除
7.2 圬工拱桥加固
7.3 钢筋混凝土拱桥加固
7.4 钢管混凝土拱桥加固
7.5 中、下承式拱桥加固
7.6 质量检验与验收
8 缆索承重桥梁的加固
8.1 一般要求
8.2 斜拉索更换
8.3 吊杆更换
8.4 系杆更换
8.5 悬索桥主缆维修
8.6 锚碇加固
8.7 质量检验与验收
9 钢桥及钢一混组合结构桥梁加固
9.1 一般要求
9.2 焊接加固
9.3 栓接加固
9.4 更换(增加)构件
9.5 改变结构体系加固
9.6 裂纹的修复
9.7 钢桥的涂装
9.8 质量检验与验收
10 桥梁基础及下部结构加固
10.1 盖梁及墩柱加固
10.2 墩、台身套箍加固
10.3 桥台加固
10.4 增大基础加固
10.5 承台加固
10.6 桩基加固
10.7 人工地基加固
10.8 基础冲刷加固
10.9 质量检验与验收
11 桥梁抗震及防碰撞加固
11.1 一般要求
11.2 桥梁结构加固
11.3 桥梁复位
11.4 防止落梁装置
11.5 防止地基土液化、流动的措施
11.6 更换减(隔)震支座
11.7 桥梁防碰撞加固
11.8 质量检验与验收
12 支座和伸缩装置更换
12.1 支座更换
12.2 伸缩装置更换
12.3 质量检验与验收
附录A 植筋施工方法
附录B 锚栓施工方法
本规范用词说明
附件《公路桥梁加固施工技术规范》(JTG/T.J23---2008)条文说明
1 总则
3 施工准备与施工组织
4 混凝土桥梁表层缺陷处理
5 结构裂缝的处理
6 梁桥加固
7 拱桥加固
8 缆索承重桥梁的加固
9 钢桥及钢-混组合结构桥梁加固
10 桥梁基础及下部结构加固
11 桥梁抗震及防碰撞加固
12 支座和伸缩装置更换
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根据交通部"关于下达2005年度公路行业标准制修订项目计划的通知"(交公路发【2005】354号),中交第一公路勘察设计研究院有限公司作为主编单位组织有关专家编制了《公路桥梁加固施工技术规范》(JTG/T.J23-2008)。
本规范吸取了国内研究成果和工程施工经验,借鉴了国际先进的标准规范,与国内相关规范作了比较和协调。通过召开专家审查会、发函等方式,征求了有关单位和个人的意见,经过反复讨论、修改,最后由交通运输部审查定稿。
《公路桥梁加固施工技术规范》包括12章和2个附录,基本涵盖了公路桥梁加固施工的各种技术、工艺及施工要求。主要内容包括:1.总则;2.施工准备与施工组织;3.桥梁混凝土构件裂缝及表层缺陷的处理;4.梁桥、拱桥、缆索体系桥、钢桥、下部结构与基础加固的施工工艺、方法、质量检验与验收标准;5.桥梁抗震及防撞加固的施工工艺方法、质量检验与验收标准;6.桥梁支座、伸缩缝更换的施工工艺及方法等等。
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《公路桥梁加固设计规范》共分17章和7个附录,主要内容包括:1.总则;2.桥梁加固设计原则、程序与基本要求;3.桥梁加固材料的选用原则及主要材料的安全性能指标;4.常用构件的加固方法;5.梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、钢桥及钢一混组合结构桥的加固设计计算和构造要求;6.桥梁下部结构及基础加固设计计算和构造要求;7.桥梁抗震加固的方法与构造措施;8.混凝土桥梁裂缝处理的规定及方法;9.桥梁支座、伸缩缝的更换方法等等。
桥梁是高速公路上重要的结构物,选择合理的加固技术对桥梁进行养护,可确保桥梁的整体性能。今日,小悍帮你分析高速公路桥梁加固施工的技术要点。
一、高速公路桥梁加固技术
高强复合纤维预应力加固技术
该技术会产生向上的拉力,能够和路桥本身的重力相抵,从而进一步提高整体承重力。在使用该技术时,需要最大程度地发挥其性能,确保桥梁结构的延展性和承载力。复合纤维材料本身重量很轻,在路桥加固和维修的过程中不会影响到桥的质量和体积,当膨胀系数和混凝土相靠近时,如果温度发生变化,能够确保两者正常运行,从而进一步提高桥梁的整体抗裂性能。
化学植筋加固技术
该技术在原本混凝土构件上,结合相关设计要求完成钻孔工作,然后进行钢筋加固,共同受力,从而更好地确保路桥结构的整体性能。应用该技术需要全面检测路面碾压情况,并做好控制工作,封闭所有的裂缝,完成化学灌注,从而更好地封闭所有裂缝。该技术不仅能够提高路桥的整体性能,还能提高其抗疲劳性能,并具有操作简便,施工成本低,施工速度快等特点,得到了广泛的应用。
高速公路桥梁加固增强技术
该技术主要有:加大截面、外部黏贴以及增设纵梁等。加大截面加固法主要是不断增加截面的面积,从而能够进一步降低荷载,提高其整体性能。这种方法比较适合应用于桥梁结构完好、但承载力不能达到要求的情况。外部黏贴加固主要应用于构件尺寸受到限制、但是需要进一步提高承载性能的情况。如果承载力比较大,可选择使用增设承载力与刚度较大的新纵梁,同时连接两梁,从而能够增加整体的承载性能。
二、施工技术要点
桥梁上部构件施工
高速公路桥梁的结构上部结构对整体结构有很大的影响,加固时要使用黏贴钢板加固方法。该方法使用方便,同时加固时间比较短,能够确保固化效果。该技术会用螺栓、胶黏剂以及钢板等材料,主要是使用胶黏系将钢板粘贴在混凝土表面,然后和原来的结构形成统一的整体,并利用钢板自身的抗拉强度提高整体性能,从而达到加固的目的。
目前,在高速公路桥梁中,黏贴钢板主要是应用于地下部位,在应用时,要严格控制好钢板的强度和混泥土稳定性,确保钢板和桥梁结构的方向一致。如果桥梁出现了裂缝,要进行配筋加固,一般情况下是在底部和侧面进行钢筋增加,从而能够提高其抗弯性能。施工时,通常会使用高速喷射机械,使混凝土和黏贴的钢板成为一个整体,增加其整体受力面积。
高速公路桥梁下部结构技术加固
在进行高速公路桥梁下部加固时,要进一步扩充结构,增加桥梁底部的面积,从而进一步提高身体的承受性能。目前,该技术已经得到广泛的应用。在实际操作中,要严格计算桥梁自身的强度,最大程度地降低误差。如果桥梁出现沉降差异,要对其基础进行扩大。如果高速公路桥梁桥墩出现下沉或是倾斜的情况,要通过增加桩基数量进行矫正。如果桥墩出现裂缝, 需要进行裂缝处理。
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中交第一公路工程局有限公司 根据交通运输部《关于下达 2006 年度公路工程标准制修订项目计划的通知》(交公路发 [2006]439 号文)的要求,由中交第一公路工程局有限公司作为主编单位,对《公路桥涵施工技术规范》( JTJ 041-2000)进行了修订, 公布《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011),作为公路工程行业推荐性标准,自2011年8月1日起施行,原《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)同时废止。适用于各级公路桥涵新建、改建和扩建工程的施工 。
《公路桥涵施工技术规范》( JTG/T F50-2011)重点突出了技术的成熟性和先进性,规定了公路桥涵工程施工中应遵守的准则、技术要求以及对施工关键工序的控制原则,并与相关的标准、规范协调配套,修订的主要内容为:
1 新《桥规》在原规范基础上新增加了4章:第13章 扩大基础、承台与墩台,第20章 海洋环境桥梁,第 25 章 安全施工与环境保护,第 26 章 工程交工,修订后条文部分共 26 章。
2 新《桥规》 增加了环氧涂层钢筋、高性能混凝土、真空辅助压浆、无粘结预应力和体外预应力、桩底后压浆、膜袋围堰、钢拱桥、斜腿刚构桥、拓宽改建梁桥拼接施工、大型箱梁整孔预制安装、钢索塔、矮塔斜拉桥、无背索斜拉桥、自锚式悬索桥、波形钢涵洞、涵洞接长、加筋土桥台等内容。
3 对混凝土工程,依据近年来新颁布实施的相关标准,对原规范的有关规定作了修改和调整:对水泥的含碱量提出了明确要求;集料的有关指标按方孔筛标准列出,原规范为圆孔筛;列出了粗集料的表观密度、松散堆积密度、空隙率和吸水率等指标要求;对掺合料和外加剂等混合材料作出了更为严格的规定;对混凝土的配合比设计增加了耐久性指标的要求;对混凝土强度检验评定标准作出了修改。
4 对钢筋的机械连接、后张预应力管道材料、挖孔灌注桩、沉井、斜拉桥、悬索桥、钢桥、海洋环境桥梁施工相应技术内容提出了明确的要求。
5 在安全施工方面,主要对桥涵工程施工场地的规划和临时设施的设置、机具设备和参加施工的作业人员、高处作业、水上作业、施工现场用电、起重吊装施工、防火、季节性施工、爆破施工,以及在特殊地区进行桥涵工程施工时的安全进行了较明确的规定;环境保护方面,主要对防止水土的污染和流失、空气污染和噪声污染、以及对文物、古迹和自然生态环境的保护等予以规定。
公路旧桥加固技术方案有哪些?有哪些项目可以参考?请看中达咨询编辑的文章。
一、问题的提出
随着时间的推移,任何公路桥梁都将成为旧桥,都会因各种原因不同程度地存在缺陷、病害需要维修、加固和改造。江西省大部分二十世纪六、七十年代修建的、设计荷载标准较低的公路桥梁仍在服役,截止2000年底,江西的危桥有427座,13849延米,旧危桥改造任务十分繁重,全部推倒重来的思想既不现实,也不科学,更不应该。
因此,我省在八十年代初,在不断提升技术等级的公路改造、改建过程中,即开始公路旧桥加固改造技术的研究与实践。先后针对不同桥型、不同的加固技术和方法,完成了多项旧桥加固改造方面的科研项目,取得了显著的经济效益和社会效果,其中两项获江西省科学技术进步奖。由于旧桥检测、评定与加固技术是一项既综合复杂又在不断发展和更新的技术,也是公路工程技术人员共同关心的热点问题。所以,下面简要介绍江西省在公路旧桥加固技术的一些研究成果和实桥情况。
二、主要开展的科研项目介绍
1、我省于1983年完成“提高小型梁板桥承载能力的研究”,为定性地衡量改建前后桥梁刚度及承载能力提高程度,提出了“刚度提高度”和“承载能力提高度”两个指标,以及计算方法。两者反映的是全桥状况,前者指全桥刚度提高了的倍数,后者指全桥承载能力提高了的倍数。该项成果多次被外省引用。
2、1988年~1991年完成的“锚喷砼加固双曲拱桥的研究”,使一座五孔跨径45米的双曲拱桥由原设计荷载:汽-13,拖-60,提高到汽-超20,挂-120,并安全通过总重134吨的超重车。该项成果,经交通部科技情报所检索查新证实,在当时属全国采用锚喷砼加固桥梁中,跨径最大、提高桥梁荷载等级最多。
3、1994年成功完成全国首座梁底侧采用体外预应力直索加固提载梁式桥的研究,并同时采用锚喷技术,解决了体外预应力索锈蚀和受温度变化失效的技术难题。
4、1996年完成了“带挂孔普通钢筋砼双悬臂梁桥加固研究”课题,成功地应用钢纤维砼解决了桥面负弯矩区砼开裂、致使钢筋锈蚀的问题。
5、成功完成悬臂式拓宽梁式桥和拱式桥桥面的研究,使净-7的桥面拓宽至净-9+2×;15米人行道,总宽125米。
6、成功完成碳纤维布加固梁式桥的研究,并通过加固前后鉴定性静载试验证实了提高抗弯能力的加固效果。
7、先后成功应用粘贴钢板、粘贴钢筋、外包砼和套拱法等加固桥梁上部结构;以及多种方法加固桥梁下部结构。
三、典型桥梁的加固方案介绍
1、德兴香屯大桥(锚喷法、双曲拱桥)
11大桥设计简况香屯大桥是通往德兴铜矿公路上的一座大桥,1969年8月竣工通车。
大桥设计荷载为汽—13,拖—60,桥面净宽为净-7+2×;025m。上部构造为5孔45m(矢跨比1/6)的双曲拱,横向6肋5波。下部构造为重力式实体桥墩和加后座的u型桥台。除德兴台奠基于密实卵石层以外,其余墩台均建于千枚岩基岩上
12香屯大桥病害状况
(1)主拱圈裂缝
①主拱圈中波纵向裂缝,检查时发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝。
②肋、波连接处裂缝。各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝。
③拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝,有不少是u形裂缝,这些裂缝多发生在拱顶前后10m左右范围内。
④横系梁裂缝。为数较少但除第1、4孔外均有发现。
(2)主拱圈轴线下降主拱轴线普遍下降,拱顶下降5~18cm,l/4点下降0~9cm,而且上下水下降值很不一致。
(3)桥面变形及破碎桥面纵向变形已呈波浪形,但高差尚不很大。而桥面破碎现象甚为严重,且集中在3、4、5孔及两台后座上,在墩顶附近伸缩缝处裂缝尤其发达,以致破碎露筋。
(4)腹拱、立墙病害腹拱及立墙均为浆砌片石材料,由于防水层质量差,许多腹孔及立墙上均有渗水痕迹,以致发现不少因长年流水侵溶悬挂着的“石笋”。腹拱圈及立墙上也发现有裂缝。
(5)桥台后座变形严重两桥台后座挡墙与桥台连接处沉降缝均增大至8~10cm(设计为2cm),且从外部可见内部填料中的空洞。在横向、后座两挡墙均偏出桥台外缘5~8cm。后座上桥面沉陷多次,修补时发现其填料在上层2m左右为煤渣,车辆通过时,煤渣则由沉降缝处外泄,因而其上路面不能稳定。
⑤墩台身裂缝各桥墩上均存在竖向裂缝,反映了施工时混凝土浇筑及水泥、骨料质量的一定问题,但裂缝多般为早期出现的许多裂缝,因年代较久,沿缝出现白色晶体析出物。
浆砌片石桥台上亦发现不少竖向、斜向裂缝,但较细微。
13香屯大桥加固设计要点通过对该桥进行检查及分析的情况来看,尚未发现墩台基础出现病害的反映,即使是置于非岩石基底上的德兴岸桥台亦未发现位移的迹象,所以大桥的加固主要针对上部构造和桥台后座。
131主拱圈加固原横系梁尺寸偏小,横向联系差,属薄弱构件,针对这一病害,将原横系梁由116×;15×;18cm加大截面尺寸至116×;15×;50cm,把拱顶部分三根横系梁改为横隔板116×;30×;84cm,以加强横向整体性,使全拱宽共同受力。除端系梁外,其它横系梁原定用喷锚技术施工,后改为预制安装。
由于主拱圈受力大,裂缝多,采用拱肋及拱波部分外包钢筋网并喷射25#厚6cm砼加固拱圈截面,以提高各孔的整体刚度和承载力,为使拱脚应力减小,在每跨拱脚至第二腹孔的拱圈顶现浇30#钢筋砼,厚10cm,其设计图如下:
132桥面原桥面缺乏稳定而坚实的基层,整体性差,有必要将原桥面彻底清除,并挖除部分砂砾垫层(如是非砂砾填料,必须挖除,换上砂砾填料,夯实),再加铺水泥稳定砂砾基层,厚15cm,其上浇筑20cm厚钢筋砼桥面。
133桥台后座加固将桥台后座上路面除去,改成30#钢筋砼单向简支预制板,厚35cm,支承于两侧墙上。用φ24mm的锚固钢筋使之与侧墙相接,其上铺装15cm厚30#砼桥面,钢筋砼板与后座填料间留有空隙,以使活载压力直接作用在侧墙上,从而减去了活载引起的对侧墙的土压力,并增加侧墙抗剪能力和基底摩阻力。
14加固后承载能力评定
(1)在汽—超20主要组合荷载,挂—120附加组合荷载和特挂—150附加组合荷载作用下,预测各测点应力,变形和裂缝宽度均满足规范规定的容许限值,因此本桥能承受汽—超20,挂—120和特挂—150。
(2)本桥采用喷锚混凝土补强提高旧桥承载能力达到预期效果。
(3)本桥喷锚混凝土补强层与旧桥共同作用是不完全的。由于喷锚混凝土中存在空穴,结合粘结强度不高等原因,共同作用程度仅达656%。建议今后采用“湿喷法”进行锚喷施工,提高新旧砼共同作用程度,使喷锚混凝土层与旧桥起到完全的整体作用,提高加固效果。
(4)由于老桥收缩、徐变已基本完成,所以喷锚混凝土不承受原桥及自身恒载,在工作阶段仅承受活载,故喷锚混凝土强度不控制。
2、320国道灵溪大桥(体外预应力直索加锚喷法、梁式桥)
21灵溪大桥概况灵溪大桥位于320国道上,原是一座年代已久的老式桥。该桥于1970年10月由七孔不等跨八字撑架木梁桥改建成七孔不等跨简支钢筋混凝土梁桥,全长11999m,上部构造为四梁式t梁。下部构造均为重力式墩台、八字墙。设计荷载为汽—13、拖—60,桥面净宽为净-7+2×;05m人行道。320国道改建成二级公路后,该桥通过的交通量较大,并常有200—300kn左右载货重车经过,且来往行人及自行车、板车亦较多。因此该桥成为全线缩颈段,时有交通事故发生。为确保交通畅通,与行人和车辆交通安全,经上级批准,将此桥加固和拓宽为荷载标准汽—20,挂—100,桥面净宽为净-9+2×;15m人行道。
22灵溪大桥拓宽加固方案
221拓宽加固灵溪大桥两端引道已改建为二级公路,混凝土路面亦已修建完成。另改桥位新建已属不可能。故仅就地改建或拓宽加固两种方案进行了比较。
(1)就地改建方案。为了不中断交通,就地改建就必须搭便桥,由于桥下水深常年在3~4m左右(因下游建坝),搭便桥费用较高;且改建需拆除原有上、下部结构物,又需一笔可观费用。但改建后,各桥孔跨径标准全部结构都是“新”的,在心理上感觉更美观、耐用、可靠。
(2)拓宽加固方案。此方案可不需搭便桥,只需适当控制交通,边通车边拓宽加固。由于可以利用原有墩台,拓宽加固主要在上部构造上进行,因而可节约更多投资。只要拓宽加固方案得当,亦可满足设计荷载要求。但桥孔尺寸长短不一,原桥混凝土标号低,又有一定的病害,虽经拓宽加固,似乎总感觉不如新桥。
经过研究讨论,认为按照江西现时公路建设资金紧张的状况,能节省的建设费用应尽量节约、以投入到其它必需的建设项目中去,故应选择拓宽加固方案。
222原桥主梁加固增强方案加固增强方法很多,如:
①以锚喷或现浇混凝土方法增加t梁受拉区钢筋及加大梁身断面;
②以钢板粘贴加固增强;
③以体外预应力加固增强等。
据计算,原主梁增强至能承担汽车-20级,挂车-100的设计荷载需增加较多钢筋,费用较高,故不选用①法;②法因钢板外露,需经常养护且粘贴钢板不易使其紧密与梁身结合,故亦未采用。③法所需钢材较少,且施加预应力可使梁裂缝减少或闭合,施工也简便,但也存在预应力钢材防锈蚀问题及加强经常养护问题,同时预应力钢材直接受大气温度影响较大。经反复研究,决定采用先用体外预应力加固增强,再以喷射混凝土将其覆盖的方案。此方方案既可解决预应力钢材防锈蚀问题,又可避免其直接受大气温度影响,同时喷射混凝土后尚可增加梁身抗剪能力。
(1)利用墩顶上两孔梁端空间设置现浇横向悬臂挑梁,其上安装预制的微弯板。
(2)在挑梁悬臂部分架设预制的π形人行道梁。两边桥孔人行道梁较主梁长,一端支承在边墩挑梁上一端支承在路堤上特设的支墩上,此举系为了避免加宽桥台。
(3)在人行道梁内侧的凸缘与旧桥面板间,用25号混凝土浇筑桥面加宽部分,桥面铺装层混凝土同时浇筑形成净-9m行车道,在桥面铺装层及桥面加宽部分,均设置了钢筋网,使整体性能加强。
(4)桥面伸缩缝设置在挑梁顶中心,将行车道铺装延伸搭架在挑梁上形成。挑梁上桥面铺装层下垫设二层油毡,使其能随温度收缩。伸缩缝中充填聚氨脂材料。
23加固后试验结论
(1)从挠度测试结果表明,试验荷载下人行道梁和t梁挠度均很小。推算得的汽—20荷载(已考虑冲击系数)作用下t梁挠度仅为3607mm,其f/l=1/4574;人行道梁挠度为4142mm,其f/l=1/4104,均远小于l/600,完全满足使用要求。
从第二加载阶段挠度实测值与计算值比较表可看出,实测值大大小于相应荷载的计算值,其校验系数仅为0329~0369,说明人行道梁和t梁的实际刚度比理论计算用的刚度大很多,如t梁计算开裂惯性矩为00978m4,返算的实际惯性矩为014135m4,而梁的计算换算惯性矩为023197m4。
(2)由测试资料可知,加固拓宽前后跨中加载弯矩增大1631倍时,实测的边t梁挠度和梁底受拉区钢筋应力仅分别增大1071倍及1063倍,可见该桥在加固拓宽后上部结构承载能力大,安全可靠。
(3)由测试资料推测的汽—20荷载作用下梁的应变、应力值与行人荷载、恒载作用下梁的应变、应力值均较容许值为小,可见加固拓宽后桥梁结构完全满足设计要求。
24大桥加固效果评价
(1)灵溪大桥采用先以体外预应力加固t梁,后用锚喷混凝土使预应力钢束与梁体粘合的加固方法,是行之有效的,达到了预期的目的和效果。此法在国内尚系第一次使用,它不仅使梁的抗弯、抗剪强度及刚度得以增大,且能有效地防止预应力钢束因暴露在大气中引起锈蚀,也使其不直接受大气温度影响,即可使预应力钢束工作安全可靠,也减少了今后养护工作和费用。该方法具有施工设备简单、施工操作容易、施工速度快和在施工过程中基本不中断交交通等优点。尤其通过施加预应力,主梁将会产生上拱,这对改善旧桥的下挠状况是十分有利的,且可使裂缝减小或闭合。施加体外预应力与喷射砼加固旧桥的组合体根治了原结构由于裂缝等原因产生的应力集中并恢复了原结构变形的协调性,使其能抵御更大的外荷载。喷射砼包裹着预应力钢筋,既发挥了预应力的作用,又发挥了喷锚砼优越性,也解决了体外预应力钢材养护难题,经济效益十分显著,为类似桥梁的加固改造提供了一种十分有效的好途径。
(2)灵溪大桥采用在墩上浇制的悬臂梁上架设人行道梁以加宽桥面的方法,使人行道梁除承受人行荷载外,还分担了部分行车荷载,充分利用其承载能力,节约了建造新的深水墩台的费用,可供类似梁桥拓宽桥面参考。
(3)浮动式工作平台对加固梁桥是一种很经济的方法,本身安装拆散均简单,使用稳定安全。值得在桥下常年有水且不很高的梁桥加固时采用。
(4)该桥加固拓宽工艺简单,施工方便,设备少,加固费用仅95万元,如就地建新桥还需搭深水便桥,费用较大,总需要费用250万元,加固拓宽费用仅为其40%左右。经济效益显著。
(5)该桥加固拓宽施工除部分项目系在半幅通车的情况下进行的。其余均是让车辆双向通车,社会效益明显。
(6)本桥设计的重点是巧妙地利用了墩上悬臂梁来加宽桥面,避免加宽墩台,即节省了经费,又大大加快了进度,同时施工操作又简单。
(7)不同的桥梁具备不同的特点,但同类型的桥梁有着相同的特性,其加固方法可以借鉴,但也要具体问题具体分析,巧妙地利用其特性,则许多难点就可迎刃而解。如灵溪大桥墩上悬臂梁、边孔人行道梁的设置。
(8)该桥加固拓宽后营运至今,经跟踪观察使用情况良好。
3、赣州西河大桥(钢纤维砼加固负弯矩区、双悬臂梁桥)
31西河大桥概况赣州市西河大桥位于市区内,跨越章江,为该市联络东西城区及由105国道进入市区的跨江通道。该桥桥长2562m,为9孔双悬臂钢筋砼梁桥,孔径为126+7×;33+126m悬臂孔挂梁计算跨径为14m原设计荷载为汽—10、拖—60,桥面宽度为净-7+2×;15m人行道。该桥于1955年按苏联标准图并参照洛河桥施工图设计,1956年建成通车。
由于大桥建成后交通量日益增多,汽车载重愈来愈大,致使该桥已在主梁正、负弯矩区、牛腿上出现众多裂缝,桥面铺装及伸缩缝亦出现破碎及其它损坏现象。由于该桥病害严重,故被禁止稍重车辆通过。1992年以来,赣州公路分局曾先后三次组织对该桥进行检查,拍摄录像。1993年在对大桥进行加固设计前,亦进行了较全面细致的检查。
32大桥病害检查情况西河大桥病害主要表现在:
(1)主梁裂缝及主梁变形主梁裂缝主要发生在锚跨中部(正弯矩区)梁的下缘及悬臂梁根部(负弯矩区)上缘,后者大都贯穿整个车行道翼板。各裂缝宽约在01~05mm之间。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂,属正常现象。但由于负变矩区裂缝在上面,雨水易从裂缝渗入梁内,引起钢筋锈蚀及砼强度降低。
主梁永久性变形严重,从桥栏杆柱变化,可明显看到这种波浪起伏状态,墩台处与墩中桥面高差大者已达6cm左右。
(2)牛腿裂缝牛腿裂缝大都发生在悬臂孔赣州方向的主梁牛腿上。裂缝大者达21mm之多,为支座附近竖直裂缝。第七孔处下水南昌方向牛腿砼在支座处脱落一块,支座钢板外移,钢筋外露,支撑其上挂梁,锈蚀严重。挂梁上牛腿裂缝较少,大多是(嵌固端)转角处斜裂缝或竖向裂缝。
在后来凿开牛腿原砼时,发现由于钢筋较密,砼有浇筑不实之处,有空洞存在。
(3)桥面及伸缩缝桥面呈波浪状。桥面铺装层裂缝及破碎现象甚为严重,在墩顶处及挂孔牛腿上伸缩缝处裂缝尤其发达,以致破碎脱落。究其原因,可能是因桥面铺装层下是较软的油毛毡防水层,在重车及冲击荷载作用下易产生这种破裂现象。
33西河大桥加固方案在进行加固前静载试验的同时,我们也进行了对该桥主要部件结构强度的验算。计算表明,对该桥单纯采取修补的方法,只能恢复到满足汽—10荷载的要求,而不能满足汽—20荷载运行的要求。
按容许应力法计算,悬臂孔支点截面受压区砼最大应力达135mpa,超出实际砼容许压应力值;而按承载能力极限状态计算,跨中截面正截面强度不足,梁所能承受之最大弯矩为1183987kn•m,不能满足所需承受的弯矩1318481kn•m。根据现场检查、试验及计算分析资料,要使西河大桥通过加固达到承受汽—20、挂—100荷载等级的要求,就必须对主挂梁牛腿、主梁及其上桥面铺装进行加固补强,并对牛腿支座及伸缩缝加以改造。
331悬臂孔主梁及挂梁牛腿的加固
(1)经计算,牛腿最弱截面为θ=2886°;或θ=4119°;(不计h)的斜截面,按偏心受拉构件验算,拉应力分别为20及22mpa,按对牛腿截面尺寸能否符合裂缝控制要求验算,发现牛腿截面尺寸不足,公式fvk≤β中系数β需≥139方能满足,而承受静力荷载的牛腿抗裂度取值至少应是β=080依上可见,加固前牛腿状况显然不安全。加以牛腿伸缩缝处不平顺、不平整引起的跳车、冲击,可使垂直荷载实际上增大很多。因而牛腿砼内部微裂缝不断发展,最后引起严重开裂而破坏。
(2)由于牛腿是悬臂梁桥的一个关键部位,它是否牢固可靠对桥梁能否维持安全通行是起决定作用的因素之一。牛腿又是悬臂梁的薄弱环节,牛腿处梁高突变减小,截面凹折转角多,而要传递的集中力数值非常大,且频繁承受车辆冲击力作用,所以是受力非常复杂的部位。现有各种验算方法带有相当的近似性,还不能完全反映受力情况。为此,对牛腿加固我们提出了两种方案:
方案一:凿除原牛腿的低标号砼(旧170号砼),改为浇筑30号钢纤维砼。浇筑钢纤维砼时,在新老砼结合面上涂以环氧砂浆以增进两者粘结。
方案二:将挂梁从两个支点搁在主梁上改为以多支点搁在端横梁上。此种方案,可使原牛腿上受力减少,但牛腿的砼则因破碎开裂,仍需凿除后重浇新砼;端横梁也因原宽度不足及标号过低,也需凿除重浇加宽,这就增大了工程量。该方案另一缺点是传力情况不明确。
332主梁负弯矩的加固
根据检查、测试资料及计算成果,主梁负弯矩区在一般荷载下即产生大量裂缝,其上桥面铺装层亦产生大量网裂。此种裂缝不仅不美观,使人产生不安全感,在实际上也会因雨水渗入主梁和翼缘板中,导致锈蚀受力钢筋,影响桥梁使用寿命。
在考虑加固方案时,根据计算资料增加了纵向受拉钢筋,置于原铺装层范围内,计算结果还表明,由于新设计标准的荷载负弯矩作用,桥面砼的拉应力将达到396mpa,采用现桥涵设计规范中所列各标号普通砼均仍会因抗拉设计强度无法满足而使梁顶开裂;只有采用钢纤维砼,其抗拉设计强度有可能大于此拉应力,从而保证桥面不出现裂缝。故我们在加固方案中对负弯矩区桥面铺装层采用浇筑钢纤维砼,要求其与梁顶翼缘板真正牢固连成整体。所以在将梁顶翼缘板顶打毛外,还要在其上设锚筋和在顶面上刷粘层剂使新老砼紧密结合。在浇筑钢纤维砼铺装层前,尚需用高分子化学材料压入梁顶的裂缝内,使裂缝粘合。
对此负弯矩区加固提出的另一种方案是在桥面铺装层范围内采用无粘结预应力加固。此措施旨在使桥面原裂缝进一步闭合,同时可因悬臂负弯矩减小而减小悬臂端挠度,并减轻主梁和挂梁衔接处冲击。该方案因施工工期短、施工技术较新,且需一定设备,一般施工队伍不一定具备条件而放弃。
333主梁锚跨及挂梁正弯矩区加固在按承载能力极限状态计算时,在汽—20、挂—100荷载作用下主梁截面强度不满足,故需补强。补强的措施是在凿去原桥面铺装层及油毛毡后,将原桥面打毛,用锚杆在原铺装层厚度范围内加一层钢筋网,然后浇筑30号uea补偿收缩自防水砼。采用uea补偿收缩自防水砼的目的是因为uea补偿收缩是一种适度膨胀的砼,在钢筋和邻位约束下,可在砼中建立02~07mpa预压应力,使结构达到抗裂防渗的目的,即解决防水问题。挂梁则除在原铺装层厚度范围内不增钢筋网外,其余均与主梁加固方法相同。
334主梁裂缝粘合
为改善主梁负弯矩区受力情况,并增加梁板耐久性能及刚度,同时为了在加固施工中需要将导梁移孔时,主梁及挂梁能安全承受在上通过的导梁设备重,本桥加固设计采用了以高分子化学材料对主梁及挂梁裂缝以压灌的方法,使裂缝予以粘合。
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