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基于桥梁结构病害与维修加固措施的探讨

林屹
  
安家(建筑与工程)
2020年7期

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摘要:随着我国城市现代化建设步伐的逐渐加速,城市和乡镇的道路工程项目数量也在逐年增加。但是由于道路经历长年累月的磨损和消耗,难免会出现桥梁结构病害的情况,严重影响道路通行质量,也会增加意外事故发生的危险程度。由于道路桥梁结构需要承载较多压力,需要长期维护,因此本文针对桥梁结构常出现的病害类型,对其维修加固措施进行深入地探讨。

关键词:桥梁结构;病害;维修加固中图分类号:TU 文献标识码:A 文章编号:(2020)-07-317

引言:在城市中为减少交通压力,设计建设了很多桥梁工程,但是由于通行压力的不均等,对桥梁结构的损耗程度也有很大差异。桥梁结构的典型病害主要是由于气候因素、天气因素、意外事故等多种因素导致的,也有本身建筑材料的问题。根据不同地区和城市对桥梁工程建设的重视力度偏差,需要建设单位对城市桥梁各路段结构容易出现的病害问题进行维修加固。

1 桥梁结构典型病害分析

1.1 地基不均匀性沉降

某些城市在建设桥梁工程相关项目时,需要对当地土质结构进行详细分析,出现地基不均匀性沉降的结构病害,容易导致支撑结构的不稳定[1]。很多城市对气候因素较为敏感,换季期间土质有明显变化,因此会出现软土地基的不均匀性沉降。地基沉降是导致桥梁工程质量降低的主要因素,也会破坏路面的稳定结构。在通车测试期间,如果发现地基不均匀性沉降的现象,则需要进行维修加固,以免出现交通事故或者桥梁坍塌等问题。地基的稳定性直接影响应力结构以及荷载能力,因此针对地基不均匀性沉降一类的病害问题,需要建设单位和施工单位根据当地土质情况进行合理分析,采取有效措施进行维修加固。此外,地基不均匀性沉降病害,也会严重影响周围土质情况,由于材料之间存在一定的排斥性,很多传统建筑材料与土壤土质之间存在物理或者化学反应,也会加剧地基沉降速度。城市桥梁结构的地基不均匀性沉降病害如图1所示。

1.2 混凝土碳化

混凝土碳化,是结构材料和外界自然因素产生反应所导致的病害类型之一。由于混凝土材料中富含钙化物,在与空气中的氧气接触后,会逐渐产生碳氧化合物,钢筋材料受到氧化后,抗损害性能受到破坏,因此导致了混凝土碳化的桥梁结构病害。由于城市气候和温湿度因素,桥梁工程中的多数材料都需要包裹混凝土,因此干燥的混凝土能够很好地保护钢筋材料[2]。但是由于时间推移,各类气候条件和温湿度条件不能保持在同一个水平线,材料氧化之后酸碱平衡被打破,因此内部的钢筋材料结构也会受到影响。混凝土碳化,不仅影响桥梁结构的稳定性、道路通行的顺畅性、压力荷载能力的均匀性,还会影响到道路车辆事故的发生率。由于很多城市桥梁项目都需要充分考虑施工期间的天气因素,但是并未考虑施工完成后长期维护等问题,在原材料的选取上失之偏颇。混凝土碳化病害不仅严重影响道路通行能力,还影响钢筋结构对压力负荷地承载能力。

1.3 铺装裂缝

铺装裂缝,是工程项目施工期间非常容易出现的病害类型之一。由于城市建设桥梁工程项目的具体设计需求不同,很多分支结构都会采用多层混凝土封装技术,覆盖道路平面,通过校准测绘等步骤完成每一层的铺装作业。很多城市由于空气中湿度较高,雨雪天气对道路铺装作业过程的破坏以及损耗较大,因此容易出现铺装裂缝[3]。在施工作业的中后期,需要现场技术人员和管理人员及时校对裂缝地点,通过智能视频监控技术探测铺张裂缝分布情况。在第一时间发现裂缝时,需要采取措施,进行维修加固作业,减少后期磨损。此外,由于季节性因素,桥梁道路对光照以及温度因素较为敏感,因此需要探测建筑材料的热变能力,减少裂缝的产生次数。如果混凝土质量参差不齐,也容易出现铺装裂缝,则需要现场管理人员严格控制原材料的质量水平。

2 桥梁结构病害维修加固措施

2.1 直接加固技术

直接加固技术主要针对建筑结构的原材料和附属材料进行操作,维护道路通行能力以及结构稳定性。针对桥梁内部和表层出现的腐蚀问题、裂缝问题,可以直接置换混凝土类型,选择性价比较高、厌氧性高、应变性能较强、填充效率较高的混凝土材料。在项目施工期间,变更原材料类型,需要申请项目变更,报批工程造价人员,将更改后的混凝土材料以及附加的人力物力成本计算到项目成本支出中。通过置换混凝土材料,解决桥梁结构内部容易出现问题的分支物理结构构件,建立良好的压力荷载平台,加固结果的稳定性。直接加固还可以通过添加外包裹型材的方式,黏结外包裹型材,扩大桥梁的外部宽度和截面面积。直接加固技术不仅需要提升道路桥梁工程的抗压能力、结构稳定性、墙体以及立柱的稳定性,还能够提升抗剪性和抗弯性。直接加固技术通常在工程项目中后期施工。

2.2 间接加固技术

间接加固技术与直接加固技术有所不同,需要从预应力以及支撑点两个维度进行维修加固。根据结构力学和流体力学等相关技术原理,在道路桥梁运行测试过程中,对内部构件产生的作用力类型较为复杂,预应力能够有效提升结构稳固以及抗弯性能,缓解车辆快速通过时所产生的压力负荷。通过合理设置偏心压力以及轴向力技术参数,模拟内部结构对温度、压力、酸碱的适应能力,降低内部裂缝出现的次数。此外,通过支撑点进行间接加固,可以构建跨度以及压力深度的数据模型,提高道路路面的压力承载能力,减少对原有结构的损耗。此外,间接加固技术需要以力学原理为技术标准,通过计算机模拟软件的参数计算,对本地区所有可能出现的恶劣道路条件进行模拟,测试评估当前桥梁道路的通行能力以及压力负载能力。间接加固技术不仅需要通过拓展支撑结构的稳定性能,还需要用力学原理控制多重压力的扩散,因此很多城市桥梁工程施工技术团队需要充分重视间接加固技术,提升后期维护效率。

2.3 裂缝维护加固

在项目施工过程中,需要对混凝土和钢筋等建筑原材料进行性能评测,评估原材料对温度变化、湿度变化、酸碱变化的适应能力。对裂缝的维护加固,一方面可以混合厌氧性较强的新型建筑材料,降低钢筋混凝土结构中的空气缝隙密度。还需要选择硬度和强度适中的钢筋混凝土材料,保障其在构件内部承受压力负荷的良好性能。从工程项目管理的角度来讲,需要控制施工质量和后期维护质量,需要进一步完善施工工艺流程以及新型技术的应用。在施工过程中,配比混凝土材料,需要结合当地气候条件,避免杂物混入其中,减少后期的建筑材料养护成本投入。此外,裂缝维护加固,不仅需要从原材料的角度考虑维护加固措施,还需要从施工工艺、人员管理、技术控制等多个层面进行改进,不仅需要详细探测裂缝分布情况,还需要探究裂缝产生的原因,并采取对应改进措施。

结束语

在现代化城市建设过程中,道路桥梁工程项目的不断增加,其在施工作业过程中容易出现的多样化病害问题也会逐渐暴露出来。针对当前工程项目施工过程和后期养护过程容易出现的裂缝、碳化等多种桥梁结构病害问题,需要从直接加固、间接加固以及裂缝维护加固等层面进行改进,实现工程技术的进一步完善。

参考文献

[1]赵尚.高速公路桥梁提升维修加固施工方案[J].交通世界,2020(27):126-127.

[2]贺兰宁.浅谈道路桥梁结构病害与加固技术[J].运输经理世界,2020(03):64-66.

[3]蔡伟.城市高架桥梁病害快速集中整治及维修加固施工技术[J].建筑技术开发,2019,46(13):126-128.

(长沙理工大学 410114)

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