1.橋面補強層加固法
特點及適用范圍:橋面補強層加固法是通過在橋面板(主梁)頂面加鋪一層鋼筋混凝土,使其與原有結構形成整體,從而達到增大橋面板或主梁有效高度和受壓截面,增加橋面整體剛度,提高橋梁承載能力的一種常見而有效的加固方法。
主梁或橋面板承載力不足,剛度不夠,或鉸接梁、板的鉸縫不能有效傳力時,可采用橋面補強加固法進行加固。受橋面補強層厚度的限制,這種加固方法主要適用于中小跨徑的橋梁。
附加影響:采用橋面補強進行加固,橋面板或主梁恒載將有所增加,應通過計算判斷橋面增厚后是否可以提高橋梁的有些承載能力。若恒載的增加影響較大,則應考慮采用其他加固方法或與其他方法綜合運用。同時,加鋪補強層后,橋面高程也將受到影響,連接路面或橋面縱坡應予調(diào)整。為減少補強層增加的恒載,往往必須先將原有的橋面鋪裝層鑿除,并要求對伸縮縫進行改造。
力學特點:采用橋面補強層法加固時,加固結構屬二次受力結構,加固前原結構已經(jīng)受力,補強層在加固后并不立即受力,而只有在新增荷載下,即第二次加載情況下才開始受力。
其加固結構存在補強層與原結構整體工作、共同受力的問題,混凝土結合面上強度較整體澆筑的強度要低,必須采取構造措施克服這一弱點。
當混凝土結合面的強度可以保證補強層與原有梁(板)的整體受力工作性能時,所形成的加固構件就是組合梁(板),也就具有組合構件分階段受力的特點,相應具有“受拉鋼筋應力超前”、“后澆混凝土受壓應變滯后”和“荷載預應力”等力學特征。
施工工序:清理橋面或鏟除橋面鋪裝→缺陷、病害處理、結合面處理 →植埋結合鋼筋及布設補強層鋼筋網(wǎng)→澆筑補強層混凝土 → 養(yǎng)生、重鋪橋面、安裝附屬設施、清理現(xiàn)場 → 開放交通。
評述:
橋面補強層加固法施工活動全部在橋面進行,操作便利,易于控制工程質(zhì)量。補強層僅增加受壓區(qū)混凝土面積,承載力提高幅度受原結構受拉區(qū)鋼筋的面積和強度影響而受限制,宜與其他加固方法如黏貼鋼板、貼碳纖維等結合使用,補強效果將更加明顯。
此加固方法對新舊混凝土結合面和收縮差動變形提出了特殊的構造要求,以保證實現(xiàn)加固結構符合疊合結構的受力特征。
2.增大截面和配筋加固法
特點及適用范圍:
該加固方法是在構件表面加大混凝土尺寸,增加受力鋼筋,使其與原結構形成整體,從而增大構件有效高度和受力鋼筋的面積,增加構件的剛度,提高橋梁整體承載能力,這種加固方法廣泛應用于梁(板)橋及拱肋的加固。
附加影響:加大構件截面時,會使上部結構恒載增加,對原結構及基礎承載能力有一定的影響。
力學特點:增大主梁混凝土截面和增加配筋后,使主梁成為二次受力的疊合構件,原主梁的混凝土和鋼筋除了已有的應力外,還需要承受后期恒載和活載產(chǎn)生的應力。因此需按二次受力的疊合梁進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的演算。如果橋面鋪裝部分得到加固,可適當考慮部分鋪裝層參與受力。
評述:
采用該加固方法,主梁的受力明確,計算簡單方便,加固后主梁的強度、剛度、穩(wěn)定性得到明顯提高,裂縫可以得到修補。加固效果顯著,且施工方法便利,能在橋下施工,基本上不影響交通,加固工作量小,不影響原有橋梁的整體效果。但現(xiàn)場作業(yè)養(yǎng)護期較長;加固初期需適當中斷交通;橋下凈空有所減小。
3.預應力加固法
特點及適用范圍:
特點:1)施工工藝簡單、干擾交通少、所需設備簡單、人力投入少、工期短、經(jīng)濟效益明顯;2) 能較大幅度提高或恢復橋梁的承載能力;3)對原結構損傷小,可以做到不影響橋下凈空、不增加路面標高;4)預應力加固需要可靠的防腐設計。
適用條件:
1)適用于正截面受彎承載能力不足或正截面受拉區(qū)鋼筋銹蝕的情況;2) 適用于梁抗彎剛度不足導致的梁撓度超過規(guī)范規(guī)定或由于剛度太小導致梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的情況;3) 適用于梁斜截面受剪承載能力不足的情況。
附加影響:1)預應力加固法,實際上是改變了梁體原有受力體系,結構加固后,新的受力體系在荷載作用下的力學行為與原來的結構是有差異的。預應力加固完成后,由于預應力的作用,原來的受力結構會出現(xiàn)不同程度的卸載現(xiàn)象,導致原結構發(fā)生內(nèi)力重分布;2)由于預應力筋轉(zhuǎn)向塊和錨固點處存在著巨大的集中力,這一區(qū)域的受力比較復雜;3) 由于預應力加固梁橋時預應力筋布置在梁截面外部,易受環(huán)境(如溫度、酸性氣體等)的影響。
力學特點:
預應力加固方法實際上是使被加固結構成為一個帶柔性拉桿的超靜定結構,與其他預應力結構或其他加固方法不同的是:加固前橋梁所受荷載由恒載和活載組成,預應力筋的張拉控制值是在上部結構的恒載作用下讀取的,即帶載加固。因此在計算預應力筋荷載作用下的應力增量時,應僅考慮活載的作用。根據(jù)上述受力特點,可將預應力加固梁橋結構分為施加預應力與活載作用兩個階段進行受力分析。
施工工序:1)原梁體鋼筋位置探測;2)加固材料及施工現(xiàn)場準備;3)滑塊及墊板施工;4)預應力筋的安裝及張拉;5)防腐處理。
評述:
預應力加固法是一種主動加固法,能較大幅度地提高構件的承載能力,且施工簡單、方便,在加固方法選擇過程中,宜優(yōu)先考慮。