|
本文接上期預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋，鋼筋混凝土板拱、肋拱及箱形拱橋的病害與加固方法，今天繼續(xù)開講中、下承式拱橋，鋼筋混凝土剛架拱橋、圬工拱橋三種橋梁結(jié)構(gòu)的病害與加固方法。 中、下承式拱橋 中、下承式拱橋為肋橋拱，拱肋常為鋼筋混凝土矩形，Ⅰ形或箱形（后者較多）。也常用鋼管或鋼管混凝土，或他們的組合體。從受力體系來講有普通拱（即有推力拱）和系桿拱（即無推力拱），與上承式拱橋的主要構(gòu)件區(qū)別有吊桿、吊桿橫梁（有的還有縱梁）、系桿。吊桿有剛性吊桿和柔性吊桿，后者用得較多。 系桿也有剛性與柔性之分，中承式（飛燕式）系桿拱常用柔性的高強鋼絲作為系桿，下承式系桿拱有柔性系桿剛性拱，剛性系桿剛性拱和剛性系桿柔性拱之分，前兩者較普通。除了有類似于上承式拱橋的病害外，還可能有如下病害： （1）吊桿錨頭松脫、銹蝕或鋼絲銹蝕、剪斷，重點在橋面下的錨頭及短吊桿的兩端錨頭容易出現(xiàn)； （2）吊桿橫梁作為簡支梁或雙懸臂簡支梁，常用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土，可能跨中梁底會有豎向彎曲裂縫，靠吊點兩側(cè)的腹板上出現(xiàn)斜裂縫，此外吊點處的橫梁頂面可能出現(xiàn)縱向裂縫，如下圖。吊桿橫梁間有縱梁的梁格系橋面，縱、橫梁的節(jié)點附近以及拱肋與剛性系桿的節(jié)點附近也可能會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象； （3）系桿錨頭的松動、銹蝕，或鋼絲銹蝕、斷絲。剛性系桿因要承受軸力及局部彎矩，類似于彈性支承的連續(xù)梁，也具有受彎構(gòu)件常見的病害。 加固方法有： （1）對于吊桿或系桿的錨頭松動或個別滑絲的，條件許可時，應(yīng)重新收緊錨頭張拉松弛的系桿或吊桿來調(diào)整內(nèi)力或標(biāo)高，柔性吊桿大多采用墩頭錨，可通過增加鋼墊塊的方法收緊，系桿若采用夾片錨則應(yīng)補拉重錨。對嚴(yán)重銹蝕、斷絲或無條件張拉收緊的吊桿或系桿，應(yīng)通過預(yù)留孔道換索，沒有預(yù)留孔道的，則應(yīng)采取其它措施將所換吊桿或系桿臨時卸載后再換索。 （2）對于吊桿橫梁、縱梁或剛性系桿出現(xiàn)的各種裂縫可像本章前幾節(jié)的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁、連續(xù)梁和懸臂梁那樣進行加固，如體外預(yù)應(yīng)力法、粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料法等。 （3）對縱、橫梁節(jié)點及拱腳節(jié)點裂縫，簡便的方法是粘貼塊狀鋼板或纖維復(fù)合材料， 如下圖。  鋼筋混凝土剛架拱橋 正常情況下，大跨度剛架拱最常見的病害是弦桿和剛節(jié)點處的裂縫，只要有病害的剛架拱橋，大多有這類裂縫，但對鋼筋混凝土構(gòu)件來說，只要裂縫寬度不超過容許值，也屬正常使用。雖然目前有較多的業(yè)主反對再新建剛架拱橋，但通過對其病害原因的分析，應(yīng)該正確地看待其承載能力及使用性能的問題。 剛架拱橋常見病害及可選的加固方法： 剛架拱橋主要由外弦桿、內(nèi)弦桿、實腹段、拱腿（主拱腿）、斜撐（次拱腿）、橫向聯(lián)系、橋面板及橋面鋪裝層組成，如下圖。以下將對各構(gòu)件病害現(xiàn)象、病害原因及目前采用的加固方法逐一論述。  （1） 橋面板：剛架拱橋的橋面板常用少筋肋腋板或微彎板兩種，極少數(shù)采用矩形實心板或空心板，前兩種就是在矩形板的基礎(chǔ)上優(yōu)化出來的。鋼筋和混凝土用量較少，重量輕，特別是肋腋板做到了挖空心思，代價是施工復(fù)雜。少筋肋腋板和微彎板不僅配筋少，厚度尺寸也偏小，在短期設(shè)計荷載下肯定沒有問題，長期超載較多的情況下，實橋病害表明：肋腋板底出現(xiàn)方向不太規(guī)則的裂縫，嚴(yán)重的已露筋、漏水。如果是微彎板則微彎板的加勁肋中部底面均有多條向上延伸的豎向裂縫，其中有的裂縫可延伸至板頂，造成板頂縱向開裂。 對上述病害可選的加固方法有： 對底面開裂的肋腋板，可采用粘貼雙向編織的纖維布或粘貼鋼板，纖維的強度不必太高。 對加勁肋開裂的微彎板，采用垂直裂縫的單向碳纖維片形成Ｕ字型，粘貼于肋底比貼鋼板方便，微彎板頂?shù)目v向裂縫視寬度大小，采用灌縫和封閉處理。 結(jié)合橋面改造，增加現(xiàn)澆層的厚度及強度、加強現(xiàn)澆層內(nèi)的配筋，以改善橋面板的受力狀況。 （2） 內(nèi)、外弦桿及實腹段：弦桿及實腹段常采用矩形、工字形、箱型截面，外弦桿為受彎構(gòu)件，內(nèi)弦桿及實腹段為壓彎（偏心受壓）構(gòu)件。一般拱片產(chǎn)生的裂縫，常出現(xiàn)在外弦桿上，其次是內(nèi)弦桿和實腹段。外弦桿豎向裂縫和大、小節(jié)點兩側(cè)的斜裂縫是常見的，只是程度不同而已，當(dāng)然如果裂縫寬度在容許范圍內(nèi)，也符合設(shè)計要求，或者還不到必須加固的地步。但對病害嚴(yán)重的剛架拱橋，外弦桿和實腹段跨中底部受拉區(qū)、內(nèi)弦桿的裂縫較多、較寬，有的橫向己貫通，豎向也裂至頂部，特別是節(jié)點兩側(cè)的斜裂縫較寬，有的己貫穿。 對上述病害可選的加固方法有： ① 對剛架拱外弦桿受彎構(gòu)件的加固，如果弦桿不屬于超筋梁，可采用在底面受拉區(qū)粘貼Ｕ型纖維片或粘貼鋼板或增大截面高度和配筋，如果弦桿屬于超筋梁，最好采用增大截面高度和配筋的方法，或在底面受拉區(qū)粘貼Ｕ型纖維片或粘貼鋼板的同時，增加橋面現(xiàn)澆層厚度。 ② 內(nèi)弦桿為偏心受壓構(gòu)件，可采用與外弦桿相同的方法加固。 ③ 大、小節(jié)點兩側(cè)的斜裂縫，可在裂縫面粘貼鋼板或纖維片加固，以承受主拉應(yīng)力。增大弦桿截面高度，也能減小主拉應(yīng)力。 ④ 對跨中實腹段的微弧形底面，可采用粘貼Ｕ型碳纖維片，以承受彎曲拉應(yīng)力及徑向撕拉力，或采用增大截面高度和配筋的方法。 ⑤ 對弦桿及實腹段其它部位的裂縫，可采用灌縫和封閉裂縫。  （3） 橫向聯(lián)系：剛架拱橋的橫向聯(lián)系，在弦桿及實腹段約3米有一道，節(jié)點處得到加強，在拱腿及斜撐上，根據(jù)跨徑大小，也有一至多道，一般情況下都比較完好。但整體性受損的剛架拱就大不一樣，實腹段及弦桿段的橫隔板中部大多有上下貫通的豎向裂縫，挖空的橫隔板比實心橫隔板嚴(yán)重，特別是實腹段橫隔板裂縫較多較寬，個別的幾乎斷裂成只有鋼筋相連，拱腿及斜撐上的橫向聯(lián)系一般基本完好。而采用重力式墩臺的剛架拱橋，橫向聯(lián)系很少有病害，說明剛度低的輕型拱橋不宜采用柔性墩。 對上述病害可選的加固方法有： ① 中斷交通施工時，橫隔板可采用混凝土加固，即在原橫隔板的基礎(chǔ)上，通過植筋加厚加高橫隔板。 ②不能中斷交通施工時，橫隔板只有采用施工快速、簡便的鋼結(jié)構(gòu)加固，如下圖。在原混凝土橫隔板的四個角，采用粘貼和螺栓固定四根角鋼，再用兩片鋼桁架夾住原混凝土橫隔板，施工時作好所有橫隔板加固準(zhǔn)備工作，并點焊固定位置后，臨時中斷交通，將各鋼構(gòu)件焊接完成后，再恢復(fù)交通。  （4） 主拱腿及斜撐：主拱腿和斜撐為小偏心受壓構(gòu)件，在恒載及車輛作用下，一般不產(chǎn)生拉應(yīng)力，其內(nèi)主要按構(gòu)造配筋。但有的斜撐底部附近有較多由頂面而下的環(huán)形裂縫，有的開裂至截面高度一半左右。采用有限元計算分析可知，使用荷載下，構(gòu)件不產(chǎn)生拉應(yīng)力，但在墩、臺不均勻沉降時，斜撐底部的負彎矩就非常敏感，較小的不均勻下沉，在此處將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。實橋觀察也說明斜撐底部有裂縫出現(xiàn)，極可能是墩、臺有不均勻沉降。此外，溫度下降時也容易產(chǎn)生斜撐底部的負彎矩。 對上述病害可選的加固方法有： 對于斜撐根部的裂縫，可采用環(huán)形包裹粘貼纖維布，也可采用頂面粘貼鋼板或碳纖維條。也可考慮增大截面加固。 （5） 橋面鋪裝層：橋面現(xiàn)澆層對采用預(yù)制拼裝施工的橋面板來說，尤為重要，以其它類型橋梁相比，剛架拱橋的混凝土鋪裝層是組合斷面的一部分，直接參與受力，更重要的是拱片大、小節(jié)點負彎矩區(qū)的受拉鋼筋都布置于現(xiàn)澆鋪裝層中。如果該位置所承受的拉應(yīng)力過大，將會導(dǎo)致橋面橫向貫通開裂，若橋梁整體性較差，還會引起橋面的拱片位置處縱向貫通開裂，這兩類裂縫均屬結(jié)構(gòu)受力性裂縫，必須盡快進行加固。其他坑槽、網(wǎng)裂之類均屬鋪裝層本身局部病害。 對上述病害可選的加固方法有： ① 鑿除橋面鋪裝，重新澆筑鋪裝層混凝土，按新規(guī)范要求提高混凝土標(biāo)號，加強橋面鋼筋網(wǎng)的配筋。并特別注意鋼筋網(wǎng)必須架起來。新澆鋪裝層的厚度，根據(jù)需要決定是否加厚。 ② 進一步加強負彎矩區(qū)的縱向鋼筋配置。 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱或 桁式組合拱橋 中等跨徑以下的桁架拱一般采用鋼筋混凝土，中等跨徑以上的桁架拱或桁式組合拱橋一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土，它們均為組合體系拱，常采用預(yù)制拼裝施工。上弦桿及跨中實腹段除承受軸力外，還承受較大彎矩，下弦桿為偏心受壓構(gòu)件，腹桿有斜桿和豎桿，一般采用斜拉桿式腹桿，即斜桿為偏心受拉，豎桿為偏心受壓構(gòu)件。因此跨徑大時，需在上弦桿、斜桿及實腹段中施加預(yù)應(yīng)力。 常見病害有： （1） 上弦桿及實腹段跨中附近底面及側(cè)面橫向開裂，或下?lián)线^大，表明桿件的有效預(yù)加應(yīng)力不足，或截面高度偏小，普通鋼筋配置不足； （2）斜桿開裂，說明拉力過大，預(yù)加應(yīng)力不足。  （3）下弦桿及豎桿沿桿長方向出現(xiàn)多條裂縫或局部壓碎，主要是桿件截面尺寸偏小。如果出現(xiàn)垂直于桿長方向的裂縫，說明桿件的長細比過大或桁架片變形較大引起較大偏心彎矩所致； （4）各桿件節(jié)點附近開裂，由于各桿件軸線一般不會相交于一點，且受其他附加應(yīng)力影響使節(jié)點局部應(yīng)力過大引起開裂，如圖： （5）橫向聯(lián)系（如橫隔板、橫系梁、剪刀撐等）中部出現(xiàn)豎向裂縫或其它裂縫，主要是桁片橫向整體性差，橫向聯(lián)系剛度不足、尺寸偏?。?/span> （6） 由于桁架拱采用預(yù)制拼裝施工，接頭較多，干接頭可能因焊接質(zhì)量或疲勞問題松脫，濕接頭也可能因接頭強度不足引起開裂； （7）桁架拱橋的橋面板一般用鋼筋混凝土微彎板，鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土矩形空心板或?qū)嵭陌濉ｈ焓浇M合拱橋的橋面板常用鋼筋混凝土單向板或雙向板。其病害與上節(jié)剛架拱橋類似。 上述病害可選的加固方法有： （1）對上弦桿、斜桿及實腹段裂縫，如果不太嚴(yán)重可采用粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料方法加固，否則可采用體外預(yù)應(yīng)力加固，或結(jié)合增大截面，張拉體外預(yù)應(yīng)力索后用鋼筋混凝土包裹； （2）對下弦桿及豎桿的裂縫，最好采用增大截面法加固，如果裂縫不太嚴(yán)重，可采用加鋼板箍或包裹纖維復(fù)合材料加固； （3）對節(jié)點裂縫，可采用粘貼塊狀鋼板或纖維復(fù)合材料加固； （4）對橫向聯(lián)系裂縫，最好采用加大橫向聯(lián)系截面尺寸，或增設(shè)橫向聯(lián)系，或施加橫向預(yù)應(yīng)力加固。如果開裂程度較輕，可采用局部粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料加固； （5）對各種施工接頭的裂縫，可采用補焊、灌縫、植入錨筋、粘貼鋼板等方法加強。 圬工拱橋 圬工拱橋主要指用石材、混凝土預(yù)制塊砌筑的實腹式或空腹式拱橋。 常見病害有： （1）拱圈出現(xiàn)大面積的嚴(yán)重風(fēng)化剝落、灰縫脫空。原因是砌體和砂漿的材質(zhì)差，或者受到腐蝕性強的水和氣體的浸蝕； （2） 主拱圈拱頂下緣出現(xiàn)1～2條橫向貫通的裂縫，如果裂縫兩側(cè)有明顯高差，說明墩臺有不均勻下沉，若無明顯高差，但拱頂有少量下沉，則可能墩臺向橋孔外滑動或轉(zhuǎn)動，或由于拱圈承載力已不足引起，若拱頂上拱且下緣出現(xiàn)橫向壓碎裂紋，則可能墩臺向橋孔內(nèi)滑動或轉(zhuǎn)動； （3）拱圈的個別拱石出現(xiàn)裂縫，灰縫脫落，壓碎或外凸； （4）拱圈分層砌筑時，沿砌縫出現(xiàn)環(huán)向裂縫，這主要與施工時的砌筑工序，支架變形、砌縫處理及砂漿強度有關(guān)； （5）砌體表層沿砌縫無規(guī)則的開裂，主要是砂漿標(biāo)號低或砂漿不飽滿； （6） 拱上側(cè)墻外傾或伴有斜向沿豎向砌縫成鋸齒狀的裂縫，特別是實腹式拱橋的側(cè)墻，主要是拱上填料在車輛作用下產(chǎn)生較大土側(cè)壓力所致； （7）拱上側(cè)墻沿拱圈的拱背開裂或脫離，主要是墩臺下沉，溫度變化或車輛作用時主拱圈與拱上建筑變形不協(xié)調(diào)，或砌縫未處理好引起。 其它一些病害與鋼筋混凝土上承式拱橋類似。 上述病害可選的加固方法有： （1）對砌體表層風(fēng)化剝落、灰縫脫空，可先鑿除松動的剝蝕層，露出新鮮面，用高標(biāo)號水泥砂漿填塞灰縫，視厚度分層涂抹或噴涂水泥砂漿修補，砂漿中可添加一些化學(xué)纖維以增強抗裂性； （2）對由于墩臺不均勻下沉引起的拱頂橫向裂縫，如果下沉還未穩(wěn)定，應(yīng)先加固墩臺基礎(chǔ)，再對裂縫注水泥漿后，在拱腹下植筋，掛鋼筋網(wǎng)澆筑或噴射混凝土內(nèi)襯，增大拱圈截面加固。如果沉降基本終止，就只需加固拱圈，開裂不嚴(yán)重時，也可只灌漿封閉。對由于墩臺滑動或轉(zhuǎn)動引起的拱頂裂縫，如果墩臺位移尚未停止，應(yīng)先加固墩臺，再對裂縫注漿封閉后，可從拱腹或拱背澆筑鋼筋混凝土，增大截面加固。對由于承載能力不足引起的拱頂橫向裂縫及下沉，除可采用拱背或拱腹增大截面外，還可同時采用減輕拱上建筑自重來減少恒載，如實腹拱改空腹拱，如下圖。 將原填料更換為輕質(zhì)填料，改拱式腹孔為梁板式腹孔或全空腹式拱上建筑。對小跨徑拱橋還可在拱頂上澆筑一鋼筋混凝土簡支板或墊板，如下圖2，將原橋改為拱梁組合體系，以減輕主拱圈活載，提高承載力。以上加固中若墩臺負擔(dān)增加較多，應(yīng)考慮墩臺及基礎(chǔ)的承載力及穩(wěn)定是否滿足加固需要。 （3）拱圈個別拱石出現(xiàn)的病害，可鑿除壓碎部分，視裂縫寬度大小，用環(huán)氧膠、高標(biāo)號水泥砂漿或環(huán)氧砂漿，灌縫或填縫，再用水泥砂漿或小石子混凝土修補。拱石嚴(yán)重碎裂的，要全部鑿除用混凝土填補； （4）主拱圈沿砌縫環(huán)向開裂時，采用鋼板或鑄件做成的楔形剪力鍵或抓釘豎向嵌入拱圈兩側(cè)，開裂范圍大且嚴(yán)重時在拱圈上徑向鉆孔穿入長錨栓，適當(dāng)加壓后錨固，其間距布置視環(huán)向開裂程度而定，原裂縫用水泥漿灌縫封閉，圖3；
（5）砌體表層砌縫開裂，可采用水泥砂漿灌縫封閉或勾縫； （6）拱上側(cè)墻外傾，視外傾程度，采用挖出墻內(nèi)填料更換成砂礫石、漿砌片石等較少側(cè)壓力的材料，對空腹式拱橋的腹拱側(cè)墻及實腹段側(cè)墻外傾，由于填料較少，可更換成低標(biāo)號混凝土。對實腹式拱橋也可采用加厚側(cè)墻尺寸，或者在兩側(cè)墻鉆孔設(shè)多根鋼拉桿對錨，如下圖4。還可改變拱上建筑形式不要側(cè)墻，如實腹式改空腹式等，如上圖1；
（7）拱上側(cè)墻沿拱背開裂或脫離，如果是基礎(chǔ)下沉引起并未終止的，應(yīng)先加固基礎(chǔ)，再用高標(biāo)號水泥漿或砂漿灌縫封閉。并檢查兩拱腳上方側(cè)墻上至橋面的伸縮縫是否完好，否則可能引起拱上建筑與主拱圈變形不協(xié)調(diào)。 其它病害的加固方法與鋼筋混凝土上承式拱橋類似。 ▎ ▎資料來源：悍馬加固 |
|
|
來自： guoxiongxin > 《養(yǎng)護》
