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            2011巖土工程師考試知識點:專業知識(1)

            公路舊橋加固與管理

            前言

            公路舊橋具有荷載等級低、使用年限長的特點。從技術資料分析,大多數橋梁是三不知:

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            ①不知基底 地質;

            ②不知基礎深度;

            ③不知隱蔽部分的尺寸。從橋梁技術狀況分析,由于河床屢遭洪水沖刷,河床底 部加深,橋梁墩臺基礎外露、沖空,產生不均勻沉降,導致橋臺、拱圈產生附加應力而出現開裂,有的甚至出現開合現象;有的橋梁由于橋臺較高,受行車及臺后土壓力的作用,橋臺出現開裂、凸肚等病害;橋面混凝土鋪裝層由于使用時間長加之重車作用,導致開裂、剝落等病害。

            按橋梁技術狀況來評定大多屬三類橋梁。隨著國民經濟的發展和重點工程的建設,目前公路橋梁所承受的負荷有3個特點:

            ①交通量不斷增大;

            ②重型車輛增加及超載現象嚴重;

            ③超限運輸 的出現和增加。按現在橋梁和運輸狀況,橋梁的承載能力和通過的車輛荷載是公路與運輸的矛盾之一。舊橋加固,提高舊橋的承載能力,確保交通運輸的安全是目前和今后面臨的任務。自1984年以來,我單 位3次完成超限運輸舊橋加固及大中型危橋的維修 加固工作,在公路舊橋加固和管理方面取得一些經 驗,本文按橋梁的組成部分介紹橋梁的加固方法。

            1.塞縫灌漿

            塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥(砂)漿、 環氧樹脂(砂)漿,通過噴漿機按一定壓力灌入結構物縫隙內,起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結構整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍,產生裂縫的原因很多,也很復雜。結構物一旦出現裂縫,其受力截面 發生應力重分布,也就意味著受力有效截面變小,結構應力增大,承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結材料 把結構的裂縫填滿,使力的作用、傳遞盡可能恢復到 原狀態。 塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結構裂縫,灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環氧樹脂漿、環氧樹脂、砂漿等,具體采用哪一種,應視實際情況而定。通常水泥(砂)漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫,由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂,采用水泥(砂)漿造價低、效果好。環氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結構物,因為鋼筋混凝土構件產生的裂縫較小,易灌滿,粘結性好;環氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿的通常做法是:先用1:1水泥砂漿勾 縫,勾縫時須預留直徑約6—8mm的灌漿孔,孔距視裂縫寬度而定,縫寬處孔距為o.6一I。o m,縫小處孔距為0.4—0.6m。

            待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小,用環氧樹脂勾縫,凡大于o.2mm的裂縫都要留孔灌漿,孔距一般為o.25一o.30m,灌漿方法與灌水泥漿大致相同。 我們采用灌水泥(砂)漿的方法加固了三那線上的長虹橋(一孔112.254m石拱橋)的主拱圈、腹拱上的裂縫以及30余座(道)橋涵裂縫;采用灌環氧樹脂(砂)漿加固了三那線的鎖龍寺橋(全長63.2m的 鋼筋混凝土雙懸臂梁橋),新邱線上的江邊大橋(鋼筋混凝土現澆T梁橋),屏八線的白河橋(鋼筋混凝土T梁橋)等。在公路舊橋加固中,塞縫灌漿是綜合處治的方法之一,用得比較普遍,通過試載及使用觀 察,效果較好。

            2.上部結構改建

            在調查研究舊橋的基礎上,經過技術、經濟比較,采用充分利用原橋進行拼寬,利用橋臺將拱式結 構改為板式結構的加固方法,使其滿足超限運輸要求。

            2.1 拼寬原橋

            對驗算不能滿足超限運輸要求的舊橋,經技術經濟比較后,按實際通過的超限運輸荷載設計拼寬橋梁,以確保超限運輸安全。如三那線K186十325處的龍畝溝橋為一孔石拱橋。右邊部分于1940年修建,凈跨9.2m,寬6.4m;左邊部分于1966年拼寬修建,凈跨8.0m,寬2.5m。經驗算左邊部分能夠滿足超重車通行,加固方案為在左邊緊靠1966年修建的石拱橋拼寬 3.4m,使其共同受力,供超限車輛通過。設計應考慮與原橋協調,則拼寬部分的橋臺高 度、跨徑、矢跨比等均與1966年拼寬的石拱橋相同,荷載按超重車考慮。

            2.2 利用原橋臺改拱式結構為板式結構

            對于小跨徑石拱橋,由于拱圈厚度不能滿足超限運輸要求或因地基較差發生不均勻沉降,致使拱圈開裂,降低承載能力,可采用此辦法。如三那線K206十398處瓦窯橋,為一孔5m,矢 跨比為l/4的石拱橋,拱圈厚0.4m,拱上填土高度 為0.2m,由于基礎發生不均勻沉降,致使拱頂關門石下落l cm,兩端頭子石開裂。在確定加固方案時,考慮到拱上填土較薄,不能滿足拱上加板的要求,因此采取拆除橋面鋪裝、石拱圈,并將原橋臺起拱線以上部分的填土、側墻拆除,然后加高橋臺至設計標高,按超限荷載設計鋼筋混凝土預制板的加固方法。如果拱上填土高度能滿足加鋼筋混凝土板的要求, 可不拆除石拱圈,鋼筋混凝土預制板的板底距拱頂的凈距要求不小于5cm。我們采用此方法加固了14 道石拱涵。采用以上兩種方法加固的橋涵,通過試載及重車通行,經觀察加固效果較好。

            3.舊橋下部結構加固

            橋臺特別是高度較大的橋臺,受行車荷載和土 壓力作用,常見病害有橋臺開裂、凸肚,翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小,水流不大的石拱橋,我們采用在橋跨內加鋼筋混凝土框架進行加固。如三那線K139十723處,建于1940年的8m 石拱橋,橋臺高6.72m。由于橋臺太高,且位于長 距離的高路堤縱坡上(橋面縱坡達5.5%),在行車和土壓力的共同作用下,使兩岸橋臺和靠那發岸拱腳開裂,三岔口岸橋臺條石多處開裂,且下部明顯凸肚。經分析比較,確定采用鋼筋混凝土框架加固橋臺:(1)沿橫橋方向對在岸橋臺各設置4個鋼筋混凝土立柱,聯接4排鋼筋混凝土橫系梁緊靠橋臺;(2)順橋向則對應于立柱設4排支撐梁,并將所有立柱 伸入拱矢高1/3處。設計的基本假設:鑒于原橋當時尚在維持正常 的交通運輸,臺背填土破壞棱體引起的主動土壓力由原橋臺承擔,框架結構僅承受在破壞棱體范圍內布置超重車所引起的主動土壓力。我們用此方法又加固了4座(道)石拱橋(涵)。在后來的應用中,取消了鋼筋混凝土立柱,僅在橋臺上鑿出牛腿的位置,將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現澆成平面支撐框架,這 不僅減少了工作量,而且施工方便。 采用這種方法加固的橋涵,經多次實地觀察,使用效果良好。

            4.舊橋基礎加固

            橋梁基礎特別是天然地基上的淺基礎,由于埋置深度較淺,易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道,導致橋臺基礎沖空,引道被毀。橋梁地基局部軟弱,致使橋臺發生不均勻沉降,引起橋臺開裂等。針對以上病害,我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌,上游河床設置丁壩,打木樁擴大橋臺基礎等方法進行加固。

            4.1 防治橋臺基礎沖刷

            對于跨徑較小的橋梁,由于河水改道,洪水直接 沖刷橋臺基礎,導致基礎沖空甚至掉腳,可采取在橋跨范圍內滿鋪15號片石混凝土的方法進行加固,鋪砌厚度為30 cm,鋪砌兩端設置截水墻,截水墻的深度為1m,寬度為0.6m。采用該法共加固橋涵8座。對于橋梁上游河床變遷、水流改道,洪水直接沖刷橋臺基礎和橋臺引道,導致橋臺基礎沖空、引道被毀的橋梁,采取在橋梁上游適當位置設置丁壩等調治構造物,將河水導入主河道。如那南線K44十962.2處的金水河橋,為一孔21m鋼筋混凝土梁橋,由于上游河床變遷,造成那發岸橋臺基礎沖空、引道被毀,經實地調查和分析,采取在上游河段那發岸側設置兩道丁壩:第一道丁 壩采用漫水丁壩,并按正挑布置;第二道丁壩為不漫水丁壩,并按下挑30度布置,丁壩的長度采用河寬的2/5。由于該橋上游河段較寬,且南棵岸地質為巖石,因此,采用丁壩方案是適宜的。

            4.2 擴大基礎加固法

            位于三那線K153十790處的欄板橋為一孔5m石拱橋,建于1940年,橋寬6.0m,1978年用鋼筋混 凝土梁板在左、右兩側各拼寬3.0m,拼寬的3.0m 中,一半作為行車道,另一半作為人行道。該橋三岔口岸左半部分橋臺開裂,裂縫為上寬下窄,經分析此病 害系地基軟弱所至,經調查,此處原是深水塘,為減小基底應力,采用擴大基礎進行加固,具體做法:(1)挖除橋臺前的淤泥,深度與原基礎高度相同;(2)在基底打入4m長的木樁,木樁按梅花型布置;(3)在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石;(4)澆筑20號混凝土基礎,新舊基礎間采用錨固鋼筋聯系,使其共同受力。

             

            | 更新時間:2011.07.23    查看次數:3922
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