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        橋梁檢測和加固技術(shù)

        2017-03-22 01:03:20陳天輝
        黑龍江交通科技 2017年1期
        關(guān)鍵詞:碳化碳纖維代表

        陳天輝

        (廣西交通科學(xué)研究院貴州分院,貴州貴陽 550001)

        橋梁檢測和加固技術(shù)

        陳天輝

        (廣西交通科學(xué)研究院貴州分院,貴州貴陽 550001)

        針對(duì)橋梁檢測與加固,在簡單敘述橋梁病害、檢測方法與加固原則的基礎(chǔ)上,根據(jù)檢測結(jié)果,采取“表面損傷處理結(jié)合承載力改善”的方法進(jìn)行加固處理,最后通過分析和總結(jié)得出本橋梁加固切實(shí)有效的結(jié)論。

        橋梁檢測;橋梁加固;技術(shù)應(yīng)用

        1 橋梁病害

        (1)對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的使用狀態(tài)而言,橋梁主體結(jié)構(gòu)在受到荷載作用后容易出現(xiàn)開裂,開裂位置集中于受拉區(qū),隨之鋼筋應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生很大的變化,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的使用現(xiàn)狀出現(xiàn)一些問題,但橋梁自身的受拉區(qū)并沒有破損,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也沒有減?。?/p>

        (2)對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的受力極限而言,受拉區(qū)在受到荷載作用后并未出現(xiàn)開裂的情況,但梁體自身容易出現(xiàn)斷筋,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度減小;

        (3)對(duì)于混凝土橋梁而言,其在外界條件的影響下,容易產(chǎn)生老化、破損與剝落等問題,需要將其作為重點(diǎn)研究對(duì)象。

        2 橋梁檢測方法

        (1)表觀檢查,對(duì)構(gòu)造尺寸、裂縫與附屬病害實(shí)施檢測,要求能準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀;

        (2)材料檢測,指的是結(jié)構(gòu)無損或者是微損檢測,對(duì)于鋼混結(jié)構(gòu)而言,主要為鋼筋和混凝土檢測,如保護(hù)層厚度、外露鋼筋的銹蝕程度等;

        (3)通過橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測。橋梁損傷的評(píng)價(jià)方法為:

        (1)使用理論計(jì)算的方法進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估;

        (2)依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)橋梁當(dāng)前存在的缺陷與病害實(shí)施綜合評(píng)定,同時(shí)劃分等級(jí);

        (3)在現(xiàn)場開展荷載試驗(yàn)進(jìn)行定量評(píng)定。

        3 橋梁加固原則

        (1)使用新型結(jié)構(gòu)取代原有應(yīng)力不足的結(jié)構(gòu);

        (2)盡可能改善原有結(jié)構(gòu)的受力體系,以此降低結(jié)構(gòu)受力;

        (3)增大原有結(jié)構(gòu)截面面積,以達(dá)到提升結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度的目的;

        (4)橋梁加固施工方案需要滿足成本低、工期短、交通影響小、技術(shù)合理以及效果顯著等方面的基本要求。

        4 橋梁檢測與加固技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

        4.1 工程概況

        某橋梁全長1 800 m,正橋1 200 m,南、北岸的引橋分別為250 m和350 m。基礎(chǔ)至橋面高度為85 m,下層是雙線橋,寬度為20 m,可同時(shí)對(duì)開兩列火車;上層為公路橋,寬度為24 m,車行道寬度18 m,為雙向四車道,兩側(cè)分別布置人行道,寬度為3 m。橋梁主體是三聯(lián)連續(xù)橋梁,橋墩8個(gè),孔9處,每個(gè)孔的跨度在128 m。本橋與上世紀(jì)八十年代建成,經(jīng)多年運(yùn)行現(xiàn)出現(xiàn)多處破損,亟需進(jìn)行系統(tǒng)的檢測和加固,從而保證橋梁正常運(yùn)營,延長其使用壽命。

        4.2 橋梁檢測

        首先進(jìn)行實(shí)地踏勘,掌握橋梁現(xiàn)狀,搜集橋梁的設(shè)計(jì)方案、圖紙、管養(yǎng)單位給予的橋梁卡片,同時(shí)和當(dāng)?shù)氐挠嘘P(guān)部門取得聯(lián)系,了解橋梁是否存在大修或加固部位,進(jìn)而從理論層面上全面了解橋梁性能。其次使用回彈儀等機(jī)械設(shè)備對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施無損檢驗(yàn),同時(shí)進(jìn)行軟件建模計(jì)算。然后再使用鋼筋混凝土檢測儀檢測混凝土保護(hù)層的實(shí)際厚度。針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度的實(shí)際檢測,所選方法為:在結(jié)構(gòu)表面均勻涂抹一層酚酞溶液,然后觀察表面的顏色變化,如果顏色變成紅色,則說明結(jié)構(gòu)未被碳化,如果顏色變成無色,則說明結(jié)構(gòu)已被碳化。本橋梁的混凝土結(jié)構(gòu)碳化情況抽查結(jié)果如表1所示。

        表1 橋梁混凝土結(jié)構(gòu)碳化情況抽查結(jié)果

        最后,在現(xiàn)場開展荷載試驗(yàn),將標(biāo)準(zhǔn)荷載或者是等效荷載分級(jí)加載在橋梁的指定位置上,并對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)際變形與應(yīng)變實(shí)施檢測,評(píng)定結(jié)構(gòu)承載力能否符合實(shí)際要求。

        4.3 橋梁加固技術(shù)

        本橋梁經(jīng)綜合對(duì)比,決定使用碳纖維布混合材料對(duì)橋梁進(jìn)行加固處理,粘結(jié)方式如圖1所示,材料的粘結(jié)方向共分為兩種,分別為U型粘結(jié),如圖1b)所示與側(cè)面粘結(jié),如圖1c)所示。

        圖1 碳纖維布混合材料粘結(jié)方式示意圖

        (1)加固承載力定量計(jì)算

        在對(duì)鋼混梁實(shí)施加固的過程中,需算出梁斜截面的受剪承載力,計(jì)算公式如下

        式(1)~(3)中,Vb代表梁體剪力的設(shè)計(jì)值;Vbrc代表未進(jìn)行加固處理的梁體受剪承載;Vbcf代表碳纖維材料所承受的剪力;εcfv代表達(dá)到承載極限時(shí)碳纖維材料的應(yīng)變;εcfu代表碳纖維材料對(duì)應(yīng)的拉應(yīng)變極限;φ代表碳纖維材料受剪加固的形式系數(shù);λb代表梁截面對(duì)應(yīng)的剪力跨度比值;ncf代表碳纖維材料層數(shù);hcf代表碳纖維材料側(cè)面高度;Scf代表碳纖維材料的凈間距;tcf代表單個(gè)碳纖維材料厚度;ωcf代表碳纖維材料條帶寬度。

        (2)加固工藝

        ①施工準(zhǔn)備,在對(duì)施工場地實(shí)地勘察以后,保證所有材料與機(jī)具進(jìn)場就位;

        ②對(duì)混凝土表面實(shí)施處理,運(yùn)用打磨機(jī)對(duì)劣化層進(jìn)行清除;針對(duì)較為松散和脹裂的部位,首先對(duì)此部位進(jìn)行鑿除,然后對(duì)鋼筋實(shí)施除銹,最后再用環(huán)氧樹脂等材料進(jìn)行防腐;

        ③對(duì)底層樹脂材料進(jìn)行配制與涂刷,在涂刷過程中,應(yīng)保證均勻性,并對(duì)不平整的部位實(shí)施多次涂刷,但涂刷的厚度不宜超出1 mm,待涂刷的表面完全干燥以后,即可開展后續(xù)施工;

        ④樹脂涂刷完成后等待0.5~1.0 h,在對(duì)氣泡進(jìn)行清除以后,使用填料填補(bǔ)高差部位;

        ⑤上述處理完成后,即可對(duì)碳纖維材料進(jìn)行粘貼。首先,按照設(shè)計(jì)方案裁剪碳纖維布,盡可能避免搭接,如果必須搭接,則搭接的實(shí)際長度要保持在100 mm以內(nèi);然后,配置膠液,并將其均勻涂抹至需要進(jìn)行粘貼的位置,膠層的實(shí)際厚度需要符合設(shè)計(jì)要求;最后,在涂抹膠液的位置粘貼碳纖維布,并使用特制滾輪進(jìn)行滾壓,擠出氣泡,同時(shí)使樹脂材料完全浸透碳纖維材料。

        ⑥粘貼完成后進(jìn)行表面防護(hù)與養(yǎng)護(hù),在最外層的材料上均勻涂刷一層保護(hù)料,在施工完畢之后的養(yǎng)護(hù)期間內(nèi),不得遭受外力干擾,同時(shí)采取必要措施進(jìn)行防護(hù)。

        (3)注意事項(xiàng)

        碳纖維布具有一定的導(dǎo)電性,所以在加固施工中應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電源和電氣設(shè)備,或做好相應(yīng)的防護(hù);施工中防止材料彎折;碳纖維材料配置樹脂的原材料需要密封保存,遠(yuǎn)離不良因素的影響;樹脂配置與使用場地應(yīng)做好通風(fēng);現(xiàn)場工作人員需采取有效的勞動(dòng)保護(hù)措施。

        4.4 加固效果

        (1)對(duì)橋臺(tái)沉降與跨中的撓度實(shí)施檢測,使用相關(guān)測量機(jī)具,布設(shè)檢測點(diǎn),并與建模計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證其是否達(dá)到要求,從而判斷加固方案是否有效。

        (2)密切關(guān)注路面的實(shí)際狀況,尤其是在大型車輛通過以后,觀察橋面是否產(chǎn)生裂紋,并對(duì)加固構(gòu)架的牢固性進(jìn)行查看。

        5 總 結(jié)

        (1)通過橋梁檢測得知,橋梁的外表面存在破損與裂縫的情況,保護(hù)層的厚度由于受到外界環(huán)境侵蝕緩慢剝落等原因而變小,鋼筋的端部存在銹蝕,由抽查結(jié)果數(shù)值可知,混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度大多在1~2 mm范圍內(nèi);

        (2)本橋梁采取“表面損傷處理結(jié)合承載力改善”的方法進(jìn)行加固處理,加固的主要材料為碳纖維布;

        (3)橋梁經(jīng)加固以后,應(yīng)采取相應(yīng)措施對(duì)加固的效果實(shí)施檢查,保證橋梁完成加固后可安全使用,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加固的根本目的。

        [1] 張智勇,張紅.橋梁檢測和加固技術(shù)應(yīng)用研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2011,10(7):125-127.

        [2] 胡惠莉.混凝土橋梁檢測與加固技術(shù)的應(yīng)用[J].科技傳播,2011,5(7):143-144.

        [3] 李良.橋梁檢測與加固技術(shù)[J].西部交通科技,2013,11(5):8-13.

        U445.7+2

        C

        1008-3383(2017)01-0071-02

        2016-09-12

        陳天輝(1988-),男,貴州安順鎮(zhèn)寧人,助理工程師,研究方向:橋梁檢測與加固。

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