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公路工程桥梁加固技术分析

王晖
  
安家(建筑与工程)
2021年51期
云南省交通运输厅工程质量监督局 云南 昆明 652500

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摘要:现代交通行业的发展使得社会建设对公路桥梁工程的需求量日益扩大,广阔发展的国内交通网由许许多多个公路桥梁工程组成,这也要求着国内的公路桥梁工程必须保证高质量、高稳固性,才能满足现代交通行业的发展需求。在公路桥梁工程施工中应用加固技术是非常必要的,传统的施工技术可能会造成一些质量隐患问题而难以及时发现,所以建设方应当在正式的施工程序完成以后,再使用加固技术增强公路桥梁工程整体的施工水平,以保证公路桥梁工程整体的建设质量,维护人民的生命财产安全。本文从公路桥梁工程加固技术的主要内容进行分析,研究了具体的技术应用方案及实践路径,旨在推进我国公路桥梁工程施工技术的快速发展与进步。

关键词:公路工程;桥梁工程,加固技术;施工应用

引言:在现代公路桥梁工程的建设中,各类技术的应用体系比较复杂,实际施工中对技术的应用水平也提出了一定的要求,加固技术属于施工中常见的一项技术,在公路桥梁工程中的应用比较广泛。建设方在公路桥梁工程施工之前制定技术方案时,就要考虑加固技术的相关方面内容,从加固技术的特点与公路桥梁工程的需求出发,合理的应用加固技术,以提升公路桥梁工程的整体质量为目标,防止公路桥梁工程在后续的运行中出现相关质量问题。因为公路桥梁工程在施工阶段受到的影响因素比较多,所以建设方要综合考虑客观的施工因素,面对复杂的施工形势,要持续性的保证公路桥梁工程的加固措施,可以对公路桥梁工程中存在的病害问题做出更为有效的处理和解决,为现代社会建设更多高品质的现代公路桥梁工程。

一、公路工程桥梁加固技术的设计原则及相关内容

(一)主要技术途径

公路工程桥梁加固技术的主要应用途径包括加强工程中的薄弱构件及改变结构的受力结构体系等,其目标在于改造公路工程桥梁结构的承载力与抗洪能力,使得公路工程桥梁可以符合当下时代对工程结构的具体要求,可以根据这些条件的要求能够保证车辆运行的安全性。

(二)加固方案确定原则

技术人员在确定公路工程桥梁加固方案之前,要先结合公路工程桥梁的实际情况,分析该工程是否需要加固,在确认需要加固以后经过综合的分析,可以对每一个加固的方案进行优势与劣势的比较,最后制定出科学的加固方案。公路工程桥梁加固方案是否科学,要参照方案满足的条件,即加固方案与重建桥梁的方案相比,成本相对更低且经济效益更高,加固后的公路工程桥梁要符合相关规范与标准,也能够完全符合现代公路工程桥梁的设计要求[1]。

(三)公路工程桥梁加固技术的原因

现代公路工程桥梁因为缺乏经常性的检查与维护,使其在长期的运行中,面板极容易受到损坏,尤其是沥青材料铺装的面板,因为使用年限过长,自身的性能及结构都会受到影响,而桥面不整的问题必然会影响车辆的筒形,严重的可能会在公路工程桥梁运行中发生“跳车”的情况。因为缺乏养护造成的磨损问题,公路工程桥梁简支梁梁端接头处与挂梁的悬臂支点之间的填缝材料会容易出现脱落的问题,跳车处会因为临近桥段的严重振动,而导致构件的疲劳量持续增加。技术人员要对其予以改善,以免影响桥梁的使用寿命。国内的一些公路工程桥梁因为修建的地区比较特殊,所以长期存在无人清扫、无人整理、桥面不清洁、泄水孔堵塞等问题,导致下雨期间桥面积水,车辆在行驶而过时水花飞溅,会影响车辆在公路工程桥梁上的通行。在许多缺乏养护功能的公路工程桥梁上都可以看到,因为交通事故造成的桥面栏杆损坏,或是因为缺乏维修,就没有及时的修复障碍区,则整体公路工程桥梁的安全感不足,后续再发生交通事故时可能造成的影响会更大。许多公路工程桥梁中桥梁与引道路面的衔接处不够平整和舒适,或是因为桥头引道高填土所产生的沉降问题不够均匀,当车辆驶过桥头时,容易产生轻微的跳车现象,桥头跳车会影响车速,也会降低行车的舒适感,并且会严重的影响公路工程桥梁的使用寿命,甚至会造成一些交通事故。还有一些建造区域比较特殊的桥梁工程,因为临近河床的淤塞区,而这些区域周围存在工厂,向河流中排放大量的生活污水与工业废水,会进一步的影响桥孔的淤塞问题[2]。

(四)公路工程桥梁加固技术的应用要点

一般来说,公路工程桥梁的加固技术应用包括对工程中现有问题的修复及部分的改造,要满足公路工程桥梁的设计规范、技术要求及结构要求,需要技术人员制定详细的程序与步骤,满足设计的基本需求。公路工程桥梁结构如果因为结构失效或者结构部分出现损伤而不能进行正常使用时,则该公路工程桥梁是必须进行加固的,而加固设计的范围与内容则要依托于委托方的需求来确定。技术人员要对现有公路工程桥梁的加固方案做出经济模型并予以分析,确认技术是确实可行的,且加固的方案比较经济合理,能够对目前的交通系统造成较小的干扰,才能予以批准。对需要改造的公路工程桥梁,技术人员要做出全面的方案评估,当确认加固与维修可以提升公路工程桥梁的运行水平以后,才能进一步给出具体的桥梁加固方案。对于大型公路工程桥梁与特大型的公路工程桥梁加固施工,其中的承重构件需要加固补强时,加固的设计方案要多于两种,经过方案的评选和经济的评估以后,技术人员可以根据综合情况从其中选择一个最适宜的加固施工方案。公路工程桥梁加固设计施工的原则是在尽量不破坏原工程结构的基础上行,保留具有价值的构件,拆除不必要或者损坏的构件来完善公路工程桥梁的整体性能,所以在加固施工中,技术人员要注重对已有公路工程桥梁的分析,并对其实际损坏情况加以计算。在实际的加固施工期间,技术人员要采取必要的措施,使公路工程桥梁加固施工对周围环境的影响降到最低,就可以减少施工对周围的污染性,如果在施工过程中发现隐蔽部位存在严重缺陷,则要立即停止施工,向上级部门报备。

二、公路工程桥梁加固技术的常用方法

(一)加大截面加固法

该方法是通过增加混凝土结构物的截面面积与配筋来实现公路工程桥梁的加固,该方法应用以后的桥梁加固效果胡更好,但是也会存在一定的弊端,在桥梁下部的结构中必须要具备一定的加固需求,只有满足相关要求才能选择这类的方法[4]。

(二)粘贴钢板加固法

该方法的原理是以树脂粘接钢板与混凝土的结构加固法,该方法也属于有利有弊,其优势在于施工速度、影响因素少、施工效果稳定,而且整体流程都没有湿作业环节,其劣势在于该方法对胶粘工艺和技术人员的业务能力的依赖,只要公路工程桥梁具备比较成熟的条件,才能选择此方法。

(三)体外预应力加固法

该方法要利用外加预应力的钢拉杆对结构进行加固分析,实现公路工程桥梁加固的目的,该方法优势在于能够有效的减少工期,并且施工效果良好,其劣势在于该方法对公路工程桥梁的外观结构影响。在实际的施工中,该方法的使用情况最少,对于这些占据空间较小,这些方法对于桥梁的承载力、刚度及抗裂性的要求更高,所以体外预应力加固法也属于一种比较好。

(四)置换混凝土加固法

该方法和加大截面法具有同样的优点和缺点,其优点在于该方法可以对不同周围环境造成全方位的影响,其缺点在于实际施工中湿作业时间会更长。

(五)粘贴FRP加固法

该方法属于现代建筑行业中比较新兴的加固方法,该方法是使用特定的材料,比如粘贴树脂或浸渍树脂等,使用的墙体材料是高强度和弹性模量的修复材料,在桥梁混凝土构件表面上,从而使得修复材料和原构件形成的整体共同受力的方式,保证公路工程桥梁加固的效果。目前建筑行业中使用的FRP材料包括碳纤维材料、玻璃纤维及芳纶纤维等类型,技术人员要重点研究碳纤维。除此之外,还有一些附加的技术如表2所示。

三、公路工程桥梁加固技术的应用实例

(一)实际工程

上世纪70年代初期在安徽省建立了一座桥,上部结构为4孔跨径L=16.8m的少筋微弯板与工字梁的组合,属于装配式钢筋混凝土梁结构、无横梁,墙面净空为干净7m+2×0.25m,下部构造为钢筋混凝土双柱式灌注桩墩及重力式桥台,设计其原桥上部的构造中,采用的依据是《少筋微弯板与工型梁组合的装配式钢筋混凝土上部构造试用图纸》,设计荷载为汽13和拖60。

(二)加固前病害勘查

技术人员要对整体的公路工程桥梁结构的各项情况了如指掌,才能根据这些信息制定科学的施工加固方案,所以在公路工程桥梁加固施工之前,病害勘查工作是非常重要的。技术人员要认真了解公路工程桥梁的各项情况要了然于胸,病害勘查要注重全面性。

1.主梁

在实际病害勘查中发现的主梁加固施工中存在较多问题,具体的情况各部位尺寸沿着跨径存在不同的情况,主梁上存在多个裂缝,而且形式并不是单一形式的,也增加了加固施工的复杂性,其中单根主梁最多有五十一条裂缝,最宽的是4mm。

2.其他

在以上公路工程桥梁的中的主要问题,如果桥梁结构中存在支座被严重腐蚀、微弯板底部很粗糙,局部也伴随着细微裂痕的问题。

(三)加固设计

技术人员在制定公路工程桥梁加固之前要做好病害勘查,才能满足加固设计,如此可以加固方案才能满足具体的公路工程桥梁的施工。主梁加固时采用的是CYMAXL300-C碳纤维片材,该工程中主梁的性能指标中,设计厚度为0.167mm,弹性模量236GPa,抗拉强度标准值为4108MPa,抗拉强度标准偏差40MPa,抗拉计量值取用折减系数0.8。经过计算以后,主梁跨中底部碳纤维材料最适宜的厚度为0.25mm,所以技术人员要采用两层。

(四)加固要点

技术人员在开始更换支座工作时,要先采用五个液压千斤顶能够将整孔梁一端整体同步顶起,因此在这一基础上,将旧支座取出,同时,技术人员可以将支座周围环境的异物清理干净,再使用环氧树脂抹平。需要技术人员提前注意的是,在正式施工之前,必须保证新支座的施工质量要符合相关标准,必须要按照性格规范完成技术操作,技术人员要保证新支座工序的安全性和科学性。如果公路工程桥梁中裂缝的宽度大于0.2mm,技术人员可以采用化学灌浆修复,若裂缝宽度小于0.2mm,应当采用表面涂抹修复裂缝。技术人员要按照从梁底至梁肋顶部方向对碳纤维材料做出粘贴施工,必须严格按照相关标准规范完成操作,在施工前做好充分的准备,清洗混凝土结构的表面区域,严格观察各项操作是否符合要求,在其中一个工序达标以后,开展下一步的操作,直到整体的施工项目结束。

(五)评定

技术人员为了检验采用碳纤维材料在公路工程桥梁加固中的使用效果,技术人员组织了相关试验,并有效的检测了公路工程桥梁中混凝土、钢筋的各项准确的参数,如表2所示。技术人员通过对比表2中的数值,与其他的加固材料相比,碳纤维材料的加固效果更加明显,桥梁结构的承载潜力更大,采用碳纤维材料进行公路工程桥梁加固效果比较科学。在本次公路工程桥梁的加固试验中,技术人员通过科学的验证方法加固了施工中的碳纤维强度,也证明了碳纤维材料是可行的,可以实现桥梁结构的加固效果。但是因为这项工艺在国内的应用并不多,所以可能会存在着诸多不完善的地方,需要更多的工程检验方法完善技术体系,也可以看出该项技术在国内的建筑行业发展中具有更大的空间。

结束语:在现代公路工程桥梁的建设中,加固技术的应用已经非常普遍,多数的建筑企业都能够认识到公路工程桥梁加固的必要性,也能够通过有效的方法来检测加固的效果。在选择加固技术与加固材料时,技术人员要考虑到公路工程桥梁的客观条件与情况,根据客观的情况选择与之相适应的方案,才能保证加固技术应用的效果。而建设方也需要认识到,公路工程桥梁加固所耗费的成本要远低于重建的成本,并且对社会造成的影响也会小于重建,所以国内的建筑企业要磨练加固技术,总结加固施工的经验,做好相应的公路工程桥梁设计,在施工之前加强准备工作,以完善各方面技术的应用方案。

参考文献

[1]常少佳.公路路基支挡结构物加固技术应用[J].交通世界,2021(33):113-114.DOI:10.16248/j.cnki.11-3723/u.2021.33.051.

[2]宗敬云.公路工程软基加固施工中碎石桩技术的应用[J].黑龙江交通科技,2021,44(11):31+33.DOI:10.16402/j.cnki.issn1008-3383.2021.11.018.

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