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桥梁加固论文

桥梁加固论文

桥梁加固论文范文第1篇

关键词:服役;桥梁;加固

前言桥梁在营运使用过程中,或者由于某种原因而产生较大损坏,承载能力降低;或者,随着交通运输的日益繁忙,桥梁承载能力和通过能力不能满足要求。解决服役桥承载能力和通过能力不足的问题,通常有二种方案可供选择:一是拆除服役桥后重建新桥的重建法和换下全部服役桥主梁,架设荷载等级高的新梁的换梁法,另一种即采用各种加固措施,或除采取加固措施外,同时对服役桥加以拓宽的加固法。前者施工费时、费力,且造价较高,后者所需费用节约很多,一般仅为建造新桥的1/10至3/10[1]。显然,桥梁的加固与维修具有非常明显的现实价值。

1.服役桥维修加固的特点

与新建桥梁工程相比,服役桥的维修加固施工有不少特点。首先,维修加固的标准与设计时所采用的标准往往会有不同。由于服役有建筑物的存在,以及未来使用年限要求的不同,桥梁加固或改建的标准不可能与设计时所采用的标准完全相同。比如,服役桥的荷载等级假设是汽车-13级,而经加固后,其荷载等级可能会提高[1]。故应在保证行车安全的前提下,根据使用要求和耐久性要求的具体情况,正确地掌握和提出加固或改建的有关标准要求。其次,维修加固工作的难度要比新建时大。维修加固桥梁建筑物的工作必须在不妨碍交通的条件下进行,因此,往往会增加不少困难。即使会使施工产生困难,也必须尽量照顾交通。为此,在桥梁维修加固工作中,应从设计上和施工组织上采取有效措施,尽量减少对交通的影响。再者,桥梁的维修加固工作应充分利用原有结构。桥梁的维修加固,应在对原有结构作周密、细致检查评定的基础上,合理利用原有结构,能不更换原有结构的就不更换,能充分利用服役桥的,要充分利用。

2.桥梁加固的工作内容及步骤

2.1桥梁加固的工作内容

桥梁加固与改建工作的主要内容:对发生重大病害和不能满足运输要求的桥涵设备彻底进行整治加固、改善和更新。目的是恢复原有桥梁建筑物的整体使用效能和延长使用年限;提高原有桥梁建筑物的荷载等级和通过能力。桥梁加固与改建工作的主要内容有:

对服役桥上部构件进行加固;对服役桥下部构件进行加固;拓宽桥梁的行车道或人行道;升高桥梁上部构造的高度;更换桥梁行车道路面或引桥路面的结构;部分或全部更换桥梁损坏或破服役了的结构物。

桥梁的加固与改建工作,应充分利用原有的部分,凡能加固的,则不宜改建。如能部分改建的,则不应全部改建。

2.2桥梁加固的工作步骤

对服役桥进行维修加固,一般可采用如下的步骤:

(1)检查桥梁现状及损坏情况;

(2)调查桥梁历史技术资料及现有交通状况;

(3)提出维修加固或改建方案并进行分析比较;

(4)确定方案并付诸实施,即进行维修加固或改建施工。

3.桥梁加固的原则及方法

3.1桥梁加固的原则

(1)桥梁加固是一种借加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁承载能力或通过能力的措施。因此,桥梁加固工作一般以不更改原建筑形式为原则,只有在复杂的情况下,才更改其结构。

如仅加固仍不足以适应交通运输的需要,必须进行重建桥梁的一部或全部时,则重建桥梁需考虑到将来的发展,并按现行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。

(2)桥梁加固可以有各种不同的方式,视服役桥的情况,承载能力的减弱程度以及今后的任务而变。桥梁的加固一般有如下几种[2]:

1)扩大或增加原结构构件截面,以提高原结构的强度和刚度。

2)以新的结构代替服役的应力不够的结构。

3)改变原结构的受力体系,使原结构减少受力。

4)对原结构施加外应力(如预应力),以改变原结构的受力图形,达到提高桥梁刚度和强度的目的。

(3)采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固时,应特别注意新加部分与原有部分的结合,使其成为一个整体起到加固作用。

(4)不管采用何种加固方案,都应考虑投资少、功效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等方面的要求.2桥梁加固的主要方法

3.2.1扩大或增加构件截面法

(1)桥面补强层加固法

通过一定的工艺和结构措施,在梁顶面(桥面)上加铺一层钢筋混凝土面层,使其与原有主梁形成整体,达到加厚主梁高度和增大梁的抗压截面的目的,以提高桥梁的承载能力。其特点是:

1)施工简便,亦较经济,但加铺梁面层后,静载增加,承载能力提高不显著;

2)施工需凿除原有桥面铺装,同时考虑到新服役混凝土相结合,新浇混凝土的干燥收缩影响等,尚需设置连续钢筋和钢筋网等;

3)此法利于在抗压截面较小的场合使用;

4)浇筑后混凝土须经养护,故必须对交通加以限制。

(2)增大梁截面和配筋加固法

在梁底或侧面,加大钢筋混凝土截面(增配主筋),使梁抗弯截面加大,提高梁的承载能力,其特点是:

1)为加强新服役混凝土的结合,需对服役梁面凿毛工作,操作麻烦、凿除工作量大,常需在桥下搭设脚手架;

2)对T形梁有采用底面及侧面同时加大,以及底部马蹄形加大两种加固形式;

3)加固效果显著,适用于梁桥及拱桥对拱圈的加固。

(3)钢板粘贴或增设其他钢梁,以作成组合梁的加固法

用环氧树脂类粘结剂,将钢板(或槽钢)粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替钢筋作用,提高梁的承载能力,其特点是:

1)不需要破坏被加固的原有结构物;

2)加固工程几乎不增大原结构的尺寸;

3)尽管工程质量要求很高,但施工时并不要求高级的专门技术人员操作;

4)能在短期内完成加固工程;

5)几乎可以不改变具有历史价值建筑物的原有艺术特点。

(4)粘贴炭纤维布加固法

碳纤维是一种高新材料,它有着优异的力学性能,是在几千度的高温下经特殊工艺制造出的一种高科技产品。用环氧树脂类粘结剂,将炭纤维粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以炭纤维布代替钢筋作用,提高梁的承载能力,其特点是[1]:

1)优异的力学性能。可有效应用于多种形式的结构补强,包括抗弯、抗剪、抗压、抗疲劳、抗震、抗风、控制裂缝和挠度的扩展等等;

2)优异的化学稳定性。碳纤维片具有极强的抗酸、碱、盐、紫外线和防水能力,具有足够的适应气温变化的能力,外加防火涂料后可以有效地防火。因此,可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力,延长构件寿命;

3)材料本身质轻高强。可以不增加结构体积和不改变结构外形,增加的结构重量可以忽略,便于用所需的色彩涂装,而不留补强痕迹,这是其他方法不可比拟的;

4)施工工序简单。可用小型电动工具操作,工种少,用工少,工期短,进度快,更有资料表明能在持续交通有震动的情况下施工,而不影响补强效果,从而大大缩短施工断交的时间,具有较大的经济效益和社会效益。

3.2.2改变结构体系法

(1)增设纵梁法

在墩台地基安全性能好、并有足够承载能力的情况下,可增设承载力高和刚度大的新纵梁。当基础承载力不足时,必须对基础采取加固措施。新增主梁与服役梁连接,共同受力,从而达到提高桥梁承载力的目的。当新增主梁位于两侧时,则兼有加宽的作用[3]。

(2)增设立柱或桥墩,使简支变连续,或改桥为涵的改变结构体系法

通过改变桥梁结构体系,如在简支梁下增设支点(墩台),缩短桥跨,或把相邻两跨简支梁加以连接,从而使简支梁变成连续梁。对于小桥,还可采用改桥为涵的形式,来提高桥梁的承载能力。前者,一般为临时通过重车的应急措施,后者则必须视通航及排洪灌溉而定。

随着我国公路交通运输事业的蓬勃发展,新建桥梁不断涌现,而原有桥梁也在不断地老化。服役桥的加固是一项具有现实意义而又复杂的工作,它所需要考虑的因素及涉及到的问题很多,从某种意义上,无论是技术改造方案的拟定与设计计算,还是技术改造的具体实施,都是值得人们不断地去研究的方向。

参考文献:

[1]杨文渊,桥梁维修与加固[M],人民交通出版社,1997年

[2]李有丰,桥梁检测评估与补强[M],机械工业出版社,2003年

桥梁加固论文范文第2篇

【关键词】在役桥梁;状态评估;加固经济性;层次分析;模糊数学

1. 引言

随着服役年限的延长,桥梁不可避免的出现了各种各样的病害情况,为了保证道路的畅通和人民生命财产安全,需对桥梁采取一定的处治措施,这就涉及到旧桥处置决策问题[1]~[2]。对此,为了后续的在役桥梁综合状态评估,文本参入了旧桥的加固经济性指标,通过详细、深入的分析研究加固经济性指标,力求达到精确评估在役桥梁综合状态的目的,并且做到在保障桥梁安全的同时尽可能的减少养护资金。

2. 在役桥梁加固经济性的主要影响因素分析

2.1 初始加固费用对在役桥梁加固经济性的影响。桥梁结构的初始加固费用是指桥梁结构加固的直接支出费用,包括人工费、设备和机具购置或使用费、材料费、管理费、各种施工增加费以及其它有关的各种费用等,在实际分析时应扣除可以重复利用和回收的费用[3]。

2.2 限制或中断交通费用对在役桥梁加固经济性的影响。桥梁加固施工过程中一般会采取交通管制,当限制或中断交通时,会因桥梁通行能力降低使得交通拥阻,引起车速减缓或绕道行驶,造成桥梁使用者出行时间及出行距离的增加,将产生用户经济损失。另外会使得一些原本需要出行的用户,由于出行费用的增加使得出行变得不经济,而放弃出行,造成用户期望损失。相关路线也会受到转移车辆的影响造成用户费用的增加。随着经济的发展,各产业之间的相互依赖性越来越强,交通网络在整个经济发展中的重要性越来越明显,交通通行能力的降低将会对相关产业造成不小的经济损失,通过专家评分法确定。因此,对在役桥梁进行经济性评估,桥梁加固工程施工期内因阻塞或中断交通所导致的经济损失的费用是不可忽视的 因素。

2.3 检查、养护费用对在役桥梁加固经济性的影响。常规检查和养护属于小修保养工作,一般不会影响桥梁通行能力,所涉及费用只包括有人工费,油漆更换栏杆、局部修理等所消耗的材料费和机具费等等。小修保养费用与交通量、路线等级、通行能力、结构状况有关,可以根据当地多年资料通过回归分析确定。

2.4 维修费用对在役桥梁加固经济性的影响。桥梁维修[3]指的是修理、更换桥梁结构的非主要承重构件,如中小桥梁支座、伸缩缝等,桥面系的翻新铺装等,属于中修工作,一般要求限制交通,甚至会中断交通。桥梁服役期,必须考虑维修的费用及由此引起的交通阻塞或中断所导致的经济损失的费用。

2.5 环境污染费用对在役桥梁加固经济性的影响。环境污染包括车辆排放的尾气对人体健康、植被和桥梁结构等造成的损害,交通噪声和振动产生的危害,车辆轮胎和桥面磨损产生的粉末扬尘危害等。一般可通过当地调查或专家咨询的方式估算出年环境污染费用。

2.6 在役桥梁加固经济性层次分析模型的建立。桥梁和其它建筑物一样,“生命周期”要经历3个阶段:施工期、服役期和老化期。桥梁的生命周期成本就是指在所确定的生命周期内为建立和保持桥梁结构的使用功能所需耗费的一切费用之总和[3]。为使在役桥梁加固与新建桥梁经济方案具有可比性、计算准确性,本着简洁实用的原则,提出以下前提假设:(1)在生命周期内,加固后的桥梁结构和新建的桥梁结构均不再对其进行大规模的大修加固工程,只进行日常维护、小修和中修工作;(2)本文桥梁老化期指桥梁结构不能满足运行需求,结构退役待拆除阶段。老化期产生的路网改建及旧桥拆除等费用只在新桥建设中计算。(3)由于新桥和加固桥梁的生命周期不同,本文认为将影响桥梁经济性评估的相关费用成本(C)折算为年值成本(AC)评价较为合理。年值成本(AC)的计算具体如下: AC=C i(1+i)n(1+i)n-1

其中,i ――社会平均折现率;n ――加固的桥梁生命周期。

通过以上假设,在建立在役桥梁加固经济性层次分析评估模型时,考虑在役桥梁施工期和服役期两个不同的寿命阶段[4],对影响其加固经济性的主要因素进行分析,故在役桥梁加固经济性分析模型可简化为如图1所示。

3. 加固经济性主要指标的权重修正技术

3.1 构造判断矩阵。建立上述递阶层次结构后,上下层元素间的相互关系就被确定了。以上一层次的元素Bk作为准则,其对下一层次A1、A2、…、An有支配作用。层次分析法是采用两两比较的方法来得到准则Bk下各元素的权重,即比较Ai与Aj对Bk的影响程度,以uij表示,并使用1~9的比例标度来度量uij。

3.2 层次排序。在准则Bk下,要获得A1、 A2、…、An的排序结果,需要对其权重进行计算。判断矩阵可写为:

A=(uij)n×n=WiWj

=W1W1 W1W2 …W1Wn

W2W1 W2W2 …W2Wn

WnW1 WnW2 …WnWn= W1

W2

Wn1W1 1W2 …1Wn

记 =W1

W2

Wn并右乘矩阵,则有:(A-nE)=0

其中,为A的特征向量,n为其特征值。根据矩阵理论可知,A具有惟一非零的最大特征值 λmax。

3.3 权重计算。 Aw=λmaxw,所得到的w经归一化后就可作为指标V1,V2,……,Vn对于指标V的权重向量写成向量形式为W=(w1,w2,……wn)T。这种方法称为排序权向量计算的特征根方法。 λmax和 w的计算一般采用幂法,此外,还可采用Matlab软件求矩阵的特征值与特征向量。

3.4 一致性检验。在两两比较判断矩阵元素的确定中,由于客观事物的复杂性,决定了人们所构造的判断矩阵难以达到完全一致,即不能保证uij=1/uji (i,j=1,2,...,n)成立。从而会出现A比B重要、B比C重要、C比A重要的错误结果。因此,一致性偏离过大时,将特征向量 作为权重进行判断时,将会造成判断的失误。因此在通过判断矩阵计算出最大特征根λmax对应的特征向量 后,应按以下步骤对判断矩阵进行一致性检验。

(1)计算一致性指标C.I.: C.I.=λmax-nn-1;

(2)查找相应的平均随机一致性指标R.I[5];

(3)计算一致性比例 C.R.: C.R.=C.I.R.I.

当C.R.

图1 在役桥梁加固经济性评估模型4. 基于模糊数学的加固经济性状态评估理论

4.1 确定评估对象的影响因素集U。 U={U1,U2,U3,…,Un}

即确定评估的指标体系,解决什么指标和从哪些方面来评估加固经济性的问题。

4.2 确定评估等级集V。

V={V1,V2,V3,…,Vn}

即确定被评估事物属于各评估等级的程度。由于这一模糊子集的确定,使得模糊综合评估得到了一个模糊评估向量,被评估事物对应各评估等级中的隶属度信息通过该模糊向量表示出来,体现评估的模糊性。

4.3 建立模糊关系矩阵R。

R=r11 r12 … r1j … r1m

r21 r22 … r2j … r2m

rij rij … rij … rim

rn1 rn2 … rnj … rnm (0≤rij≤1;1≤j≤5)

其中,rij(j =1,2,3,4,5)为U中的因素Ui对应V中等级Vj的隶属关系,即从因素Ui着眼被评估对象时,被评估对象能被评为Vj的隶属关系,因而rij(j =1, 2,3,4,5)是第i个因素Ui对该事物的单因素评估,它构成了模糊综合评估的基础[6]~[7]。rij的值可以由隶属函数求得。

4.4 获取加固经济性状况评估结果B。模糊综合评估的基本模型为B=A・R ,即:

B=(b1 b2 … bm)

=(w1 w2 … wn)・r11 r12 … r1j … r1m

r21 r22 … r2j … r2m

rij rij … rij … rim

rn1 rn2 … rnj … rnm

上式表示,评估因素与被评估事物的模糊关系通过模糊变换器R形成了被评估事物与评估等级间的模糊关系B。其中:A=(w1 w2 … wn) ,通过影响因素的权重计算就可获得。利用模糊综合评估结果B确定评估结果时,最常用的是最大隶属度原则,即如果 j∈J{1,2,3…m},使得:Vj(U0)=maxVi(U0) 1im

则说明评估对象在V中相对属于Vj。

5. 工程实践

(1)里龙一号桥为一座三跨预应力混凝土连续箱形梁桥,原设计荷载为汽-20,挂-100。其跨径组合为17.6+22+17.6米,桥长62.2米,桥面布置均为净-7+2×0.5安全带。桥梁全景如图2所示。

(2)影响施工期加固经济性的最低层指标,经检测发现:初始加固对桥梁结构性能的改善较好且费用较少,限值或中断交通对车辆通行和社会经济有一定影响,环境污染小;影响服役期桥梁加固经济性的最低层指标,经检测发现:检查、养护费用较新建桥梁检查、养护费用有提高幅度不大,维修后桥梁可以满足国家现行规范的要求费用一般,环境污染小。

图2 里龙一号桥全桥图(3)通过桥梁施工期加固经济性各影响因素的权重以及相应的状况等级构成的模糊关系矩阵,得到了桥梁施工期加固经济性状况评估结果为:

B41=A'41・R41=(0.691,0.160,0.149)・1.0 0 0 0 0

0 1.0 0 0 0

0 1.0 0 0 0=(0.691,0.309,0,0,0)

根据最大隶属度原则得到施工期加固经济性的模糊评估等级为一级。

(4)通过桥梁加固后服役期经济性各影响因素的权重以及相应的状况等级构成的模糊关系矩阵,得到了桥梁加固后服役期经济性状况评估结果为: B42=A'42・R42=(0.232,0.584,0.184)・1.0 0 0 0 0

0 1.0 0 0 0

0 1.0 0 0 0=(0.232,0.768,0,0,0)

根据最大隶属度原则得到加固后服役期经济性的模糊评估等级为二级。

(5)由桥梁加固施工期和加固后服役期评估结果得到里龙一号桥的模糊关系矩阵:R4 =0.691 0.309 0 0 0

0.232 0.768 0 0 0,结合加固施工期和加固后服役期对桥梁加固经济性状态评估影响的权重矩阵:

A'4=(0.666,0.334),可得里龙一号桥的加固经济性状态评估结果B4为:B4=A'4・R4=(0.666,0.334)・0.691 0.309 0 0 0

0.232 0.768 0 0 0

=(0.538,0.462,0,0,0)

(6)按照最大隶属度原则,里龙一号桥的加固经济性评估等级为一级。表明在该桥的服役状态中,加固经济性较好,为实施管养措施指明了方向。

6. 结论

尽管桥梁新建速度日益加快,然而变废为宝的旧桥加固处置措施亦不能丢弃,因此,本文在综合考虑桥梁加固施工期和加固后服役期加固经济性影响因素基础上,明确了加固经济性评估的方法,经里龙一号桥验证,加固经济性评估结果能较好判别桥梁是否值得加固,为后续采取管养措施指明了方向,节约了大笔建设资金。

参考文献

[1] Ayaho Miyamoto,Kei Kawamura,Hieaki Nakamuta.Bridge Management System and aintenance Optimization for Existing Bridges[J].Computer-Aided Civil andInfrastructure Engineering,2000,(15):45~55.

[2] 王有志,孙大海,徐鸿儒.钢筋混凝土简支板梁式桥病害调查分析与评价[J].华东公路,2002.8,137(4):3~7.

[3] 徐岳,武同乐.桥梁加固工程生命周期成本横向对比分析[J].长安大学学报(自然科学版),2004,5:135.

[4] 叶培伦,俞亚南.应用层次分析法评判混凝土桥梁综合性能[J].华东公路,2000, (5):18~20.

[5] 张建仁.结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M].北京:人民交通出版社,2003.

桥梁加固论文范文第3篇

关键词:桥梁,加固,技术一、概况

 

旧桥加固技术是一门新的课题。目前,我国公路、铁路交通事业蒸蒸日上,不少高速公路已建成投入运营中,还有不少正在建设的高速公路和其它等级的公路也即将建成投入运营。但是,由于施工质量和桥梁设计等方面的原因,使得桥梁的检测和加固成为必要,更因为建国以来所修建的不少旧桥,由于受到当时的设计、材料、施工等方面的影响和局限,先天不足,加上不能适应目前交通量的迅猛增长,使得旧桥的检测和加固技术显得非常迫切。近年来,旧桥加固工程越来越多。据不完全统计,我国的公路危桥约有4000余座,但至今未看到专门的桥梁加固规范。

二、加固的思路

1、加固和维修养护所起的作用是不同的,维修养护是桥梁保持正常运营状态的保护性和预防性的工作,而加固却是从承载受力的角度来处理的。

2、第一类加固需求,桥梁不能承受原设计荷重要求,应该通过加固恢复其原有的承载力。

3、原设计的荷载标准不能满足现在的交通要求,要求提高到一个新的标准。

4、桥梁要通过一次性的特重荷载,要求采用临时性措施通过特重荷载而不使原结构受到破坏,过后恢复正常。

一般来说加固方案可以考虑减少内力或增大断面,也可以应用加固新材料。

三、加固方案和方法

(一)方案

目前,关于混凝土桥梁加固方案主要有:

1、结构性加固,如采用体外预应力、在结构的受拉区粘贴钢板或增设钢结构支撑;

2、非结构性加固,如对裂缝进行封闭或压浆处理;

3、最近几年国外采用碳纤维复合材料(CFRP)取代钢板,使加固技术发生了根本的变化。

(二) 旧桥加固,提高旧桥的承载能力,确保交通运输的安全是目前和今后面临的任务。本文按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固方法。

1、 塞缝灌浆

塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥(砂)浆、 环氧树脂(砂)浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍,产生裂缝的原因很多,也很复杂。结构物一旦出现裂缝,其受力截面发生应力重分布,也就意味着受力有效截面变小,结构应力增大,承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满,使力的作用、传递尽可能恢复到原状态。

塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂、砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。免费论文。通常水泥(砂)浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥(砂)浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好;环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。

塞缝灌浆的通常做法是:先用1:1水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约6—8mm的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6一1.0 m,缝小处孔距为0.4—0.6m。待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,凡大于o.2mm的裂缝都要留孔灌浆,孔距一般为o.25一o.30m,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。

2、上部结构改建

在调查研究旧桥的基础上,经过技术、经济比较,采用充分利用原桥进行拼宽,利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法,使其满足超限运输要求。

2.1 拼宽原桥

对验算不能满足超限运输要求的旧桥,经技术经济比较后,按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁,以确保超限运输安全。

2.2 利用原桥台改拱式结构为板式结构

对于小跨径石拱桥,由于拱圈厚度不能满足超限运输要求或因地基较差发生不均匀沉降,致使拱圈开裂,降低承载能力,可采用此办法。

3、 旧桥下部结构加固

桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用,常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小,水流不大的石拱桥,我们采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。

4 、旧桥基础加固

桥梁基础特别是天然地基上的浅基础,由于埋置深度较浅,易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道,导致桥台基础冲空,引道被毁。桥梁地基局部软弱,致使桥台发生不均匀沉降,引起桥台开裂等。免费论文。针对以上病害,我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌,上游河床设置丁坝,打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。

对于跨径较小的桥梁,由于河水改道,洪水直接冲刷桥台基础,导致基础冲空甚至掉脚,可采取在桥跨范围内满铺15号片石混凝土的方法进行加固,铺砌厚度为30 cm,铺砌两端设置截水墙,截水墙的深度为1m,宽度为0.6m。采用该法共加固桥涵8座。对于桥梁上游河床变迁、水流改道,洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道,导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁,采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物,将河水导入主河道。

5 、桥面铺装层的加固

桥面铺装层开裂或剥离等病害,对于钢筋混凝土梁板桥容易使钢筋锈蚀,减弱桥梁的横向整体性;对于石拱桥,由于桥面雨水下渗,加大了拱上填料的含水量,使拱圈出现渗水现象等;同时由于桥面铺装层的破损,引起桥面平整度差,车辆通行时,使桥梁产生震动,对桥梁产生不利影响,同时又加重了桥面铺装层的病害。免费论文。根据桥梁的具体情况,采用不同的加固方法,对于使用年限长、破损严重的采用拆除、修复的加固方案。而对于病害较轻,使用年限短,且混凝土强度仍符合设计要求的则先处治病害,在不降低设计荷载标准的前提下可采用加铺沥青碎石层的方案。

四、公路旧桥的管理

加强公路旧桥的管理,并进行维修和加固,使其处于正常的工作状态,充分发挥旧桥的作用,是公路管理部门的一项主要任务。对于旧桥的超限运输管理工作具有工期短、要求高、工程量较小、前期工作量大等特点,公路超限运输一般是为国家或省的重点建设工程服务,我们的经验是:

(1)对于经常过大件的路段,桥梁进行重点检查和管理,收集原始档案材料,掌握其动态;

(2)在施工中注意抓重点;

(3)重视加固工程中原始资料的收集和整理工作,为今后的加固工程积累经验;

(4)充分调动基层单位的积极性,正确处理责、权、利的关系。

五、小结

笔者认为公路旧桥的维修加固同样属于桥梁工程,不能重建轻养,旧桥的加固比新建还难,因为旧桥的维修加固,没有现成的规范,更没有可供使用的标准图,桥梁的病害又错综复杂,病害原因难以确定,因此,应充分重视公路旧桥的管理工作,加大资金投入,使其保持良好的工作状态,确保公路运输的安全。

[参考文献]

[1]中华人民共和国行业标准JTJ5073-96.公路养护技术规范[S].

[2]湛润水,等编著.公路旧桥加固技术与实例[M].

[3] 《桥梁工程》教材

[4] 《基础工程》教材

桥梁加固论文范文第4篇

关键词:服役期;砼桥梁;可靠性;RC桥梁;加固

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

1服役期砼桥梁可靠性的研究现状

1.1 RC桥梁

RC桥梁可靠度的研究比较早,目前对其的研究成果也比较丰富,其中表现最为突出的就是对材料性退化的可靠性研究。

1.1.1抗力影响因素

(1)砼退化。其主要包括两个方面的问题:第一,砼中性化过程中,造成砼对钢筋的保护作用逐步地被削减,其影响因素主要为氯离子的侵蚀以及碳化;第二,砼强度自身的时变性能,直接影响着结构抗力时变的规律。目前,砼碳化计算模型基本上都是遵循来进行的,其中x是碳化深度,t是时间,k是碳化系数,基于k的计算方式不同,可把现有模型分为两种,即经验模型与理论模型,其中理论模型主要侧重于微观化学反应的相关原理,而经验模型则着重考虑的是对碳化造成影响的相关因素,并且结合结构具体服役环境的参数所建立的,这两种模型相对比较之下,经验模型公式更为简单和实用。

(2)钢筋腐蚀。钢筋腐蚀以后产生最直接的结果是其面积的损失,一般是以锈蚀钢筋截面的损失率来反映其受损的程度,同时这也是明确RC桥梁构建抗力的一个重要参数。影响钢筋锈蚀的原因有很多,如水灰比、掺合料、保护层厚度、氯离子浓度等。钢筋在发生锈蚀之前构件材料性能的退化是缓慢进行的一个过程,当钢筋表面钝化膜受到破坏以后,钢筋就会开始逐渐的侵蚀。钢筋侵蚀以后,其力学性能就会有所改变,其强度就会有所降低且延性也会变差。

1.1.2抗力模型

(1)评估模型。抗力评估模型主要是针对目前时刻服役的状态,经过检测实际结构的几何尺寸以及材料的强度所获得随机样本,由于考虑到所检测参数存在变异性,把样本数据统计回归后,将其分布函数以及分布参数给出,继而修正抗力函数。在构建抗力评估模型的时候,需要对结构当前的时刻砼强度、锈蚀钢筋屈服强度的降低系数、锈蚀钢筋砼协同工作系数以及钢筋截面锈蚀率进行实测或者分析。

(2)模型的预测。抗力预测模型也叫做时变抗力模型,其工作的机理为通过耐久性有关参数研究成果来构建相应的抗力模型,同时在构建抗力预测模型的时候也同样需要考虑钢筋的面积、钢筋砼协同工作的系数、砼的强度以及钢筋屈服强度等。

1.2PC桥梁

对于RC桥梁而言,PC桥梁可靠度研究要少的多,由于预应力钢束受到波纹管的保护,同时其保护层比较厚,导致其服役状况比较难获得。PC桥梁可靠性的论证可以借鉴 RC桥梁可靠性研究成果来进行,由于其有效预应力的获得比较难,同时其预应力钢束锈蚀还处于一种探索的阶段,使得PC桥梁结构抗力模型研究一直处于一种停滞不前的状态。下面文章主要以RC桥梁加固前后的可靠性来进行阐述。

2 服役RC桥梁时变可靠度

2.1服役RC桥梁材料性能的劣化计算模型

2.1.1 砼碳化模型以及对比分析

砼碳化模型从其建模的基础来进行划分的话,可以分为两种,即理论模型和经验模型,理论模型具有很强的理论基础,其优点在于各参数物理意义的明确,但同时其也存在着不足,即难以明确模型的参数,不可在实际计算中应用。而经验模型则是基于工程项目实际数据或者试验数据的拟合和回归所得到,相对于理论模型,经验模型的实用性更强一些。

目前获得认可的砼碳化模型主要为, 即承认了砼碳化深度和结构服役时间的平方根是成正比的,为了获得实桥砼碳化的实际测量数据,文章主要对陕西境内某一高速公路上具有一定服役年限的四座桥梁实施了局部的微破损检测, 其技术参数与检测数据主要如表1和表2所示。

表1 砼碳化深度检测桥梁的技术参数

表2砼碳化检测数据

2.1.2锈蚀钢筋屈服强度的降低系数模型以及对比分析

该模型是基于截面修损率所建立的,其计算模型主要有以下几种:第一,为,其中代表的是锈蚀钢筋屈服强度的降低系数,是钢筋截面的修损率;第二,为;第三,为;第四,为;第五,为。将这几种模型进行比较,从中可以得出结论,即各个模型中的屈服强度降低系数会随着界面修损率的增大而降低。

2.1.3服役RC桥梁时变抗力概率模型

由于构件耐久性参数具有时变效应,在建立模型的时候,必须要考虑到这一点的内容,即该模型为,其中R(t)是抗力随机过程,Kp是计算模式不定性的随机变量,Rp(·)是抗力计算函数,是第i根钢筋协同工作系数预测值。在该预测模型中,当t为0的时候,该模型就会转化为评估模型,通过上述模型来可以推断出不同截面形式自身的抗力预测概率模型。

2.2程序的设计

服役RC桥梁构件的可靠度分析程序主要包括了三个方面的内容,即可靠指标求解模块、抗力时变预测模块以及荷载效应的计算模块等。在实际应用过程中,按照桥梁检测结果,结合有限元程序来分析并明确目标构件以后,通过该程序来分析服役桥梁构件的可靠度。其程序框架图 如下图所示。

图一 程序框图

3 加固后RC桥梁的可靠度

桥梁结构构件在加固前后,其自身的抗力发生了一定的变化,在分析加固以后构件可靠度的时候,需综合考虑加固的类型以及加固的效率等,构建结构功能函数。对于具有一定龄期的旧砼桥而言,因其使用功能的改变、材料的老化以及在先前设计和施工过程中出现的人为差错等,在此时需要对其结构实施维修和加固。

3.1桥梁加固的基本分析方法

在桥梁工程建设中,最为常用的加固方法为外贴片材和纤维布加固法,外贴片材加固法基于RC桥梁自身的恒载的作用,在原结构会产生相应的恒载初始应力,对于加固时状态而言,外贴片材并未分担第一阶段构件相应的应力,只有在进一步增加荷载的时候,外贴片材才会参与受力,对此在受力上其存在着一定滞后应变,这种滞后应变被称之为“二次受力问题”。纤维布加固和外贴片材的不同就在于前者的受力始终处于一种线弹性的工作状态,存在的初应变对加固以后的承载力大小会造成一定的影响。

纤维布加固构件的计算方式。纤维布加固是在受压构件的外侧或者构件的受拉区粘贴复合材料的一种方法,纤维布可对能量吸收、挠曲、拉伸、切剪和约束提供额外的增强能力,经过剪裁来适应形状的需求。因其质轻,所采用的复合材料很容易固定在结构体上,便于运输和装卸。此外该方法的优点就在于具有良好的耐腐蚀能力,不会增加结构的自重,在结构的不同部位都可施工,对于结构的使用所造成的影响比较少等。

3.2纤维布加固后RC桥梁构件的可靠性论证

加固后的构件抗力概率模型随机性,应该综合考虑现场测试以及抗力计算模式的不定性影响,其加固后的抗力概率模型如下,通过上式可以得到加固以后抗力统计参数,即,其中R是构件抗力随机变量,Rp(·)是加固以后构件抗力函数,Kp是抗力计算模式不定性的随机变量。

基于上面内容的阐述,文章就加固规范中加固以后的砼构件进行分析,根据可靠度相关的规范,选取其自身荷载与汽车荷载的组合,对其可靠度进行计算。因构件可靠度只和汽车荷载效应和恒载效应之间的比值p有关,本文将其比值p分别取为2.5、0.1、0.5、1.5、0.5和1.0来进行讨论,并且取恒载效应提高系数ω2为1—1.2/0.1,汽车荷载效应提高系数ω1为1.2—2/0.2,将这二者分别和比值p进行对比讨论,所得到的加固前后结构的活恒载效应比变化主要如表3所示。

表3加固前后结构的活恒载效应比变化

通过这些数据可以看出,加固以后的构件可靠指标要比可靠度规范标准略低,说明这和加固以后构件计算变异系数增大有关,当ω1和ω2为1.2的时候,各构件指标最小,当ω1为2,ω2为1的时候,其可靠指标最大,则说明加固计算方法对于提级增幅比较大的构件,其安全设置水准比较大,这些内容均说明了汽车运行状态对于桥梁可靠度的影响是不能忽视的,不管是小跨径的桥梁,还是大跨径桥梁,随着汽车荷载等级的升高,其安全度也会不断地增大,而在中等跨径桥梁ω1是1.5的时候,其可靠指标最大。在此,笔者建议在加固这种类型桥梁的时候,汽车的荷载提高比例不可大于50%。

4 结束语

综上所述,服役桥梁可靠性论证所涉及到的内容非常的广泛,在本文只是着重对RC桥梁加固前后的可靠性进行了论述,望能够对服役期砼桥梁结构可进行合理的评估。在未来桥梁工程研究过程中,还需加大对其可靠性的研究,以此确保桥梁使用寿命的延长。

参考文献:

[1] 闫磊.服役期砼桥梁加固前后的可靠度研究[D].长安大学,2010.

[2] 徐冲.超载下既有桥梁加固后疲劳性能试验研究[D].浙江大学,2011.

[3] 周鹍.既有钢筋混凝土桥梁时变可靠度研究[D].广东工业大学,2011.

[4] 董伟伟.考虑碳排量和全寿命周期成本的服役梁桥维护优化决策[D].浙江大学,2012.

桥梁加固论文范文第5篇

关键词:桥梁加固 实施性 发展

Abstract: objective to explore now [1] of bridge reinforcement method of bridge reinforcement method to analyze the causes and significance, under different conditions in the bridge for reinforcing method for bridge in the conclusion of the implementation of the reinforcement method is very good, has the very good development prospect of bridge reinforcement has greatly the meaning

Key words: implementation of bridge reinforcement sexual development

中图分类号:K928.78文献标识码:A 文章编号:

引言

近几十年甚至近百年前修剪的桥梁由于时间的推移或由于超重车辆通过桥梁使桥梁受到损伤或者损伤进一步加剧的现象日渐突出[2],为使这些旧桥能继续发挥其承载作用,需对其进行加固。日本大约有5500座公路桥承载能力不足,他们专门编制了《混泥土工程裂缝调查及补强加固技术规程》。我国的桥梁损伤情况也十分严重,但至今尚未见到专门的桥梁加固技术规程。

1 桥梁需要加固的原因

1)旧桥梁原有的设计标准低,不能满足现在发展了的车辆通行要求。随着桥梁设计规范的不断发展,公路桥梁的设计荷载已由汽一6级、汽一8级、汽一13级发展到汽一15级、汽一20级及汽―超20级,并且仍有继续增大的趋势[3]。据调查分析,全国的国道、省道和县级公路的永久大、中型桥梁中,设计荷载达到汽一20级、挂一100级标准的仅占大、中型桥梁总数的6.53%,汽一10级、履带50级及以下荷载标准的桥梁占9.17%,其余84.3%的桥梁基本上是汽一13级和汽一15级荷载标准。

2)由于设计及施工的缺陷以及各种不利作用(如碳化、氯离子侵入、酸侵蚀、碱集料反应、冻融、盐害等),使得桥梁结构的混凝土及钢筋腐蚀严重。

3)桥梁的使用年限长,接近其使用寿命。我国在20世纪60年代~70年代修建的桥梁,大部分仍在服役,由于年久失修、失养,已不适应交通量日益增长的需要。

4)外界不利荷载的影响使得桥梁结构安全性下降。在我国,造成此种情况的最大原因是在公路上行驶的货车大多数超载、超限行驶,致使20%以上的桥梁出现安全隐患。

2 桥梁加固的意义

所谓桥梁加固就是对桥梁的主要承重结构、构件及相关部分采取增强、局部更换或调整内力等措施,使其满足现行设计规范的要求[4]。我国旧桥及有缺陷的桥梁数量巨大,桥梁加固任务繁重,加之加固设计队伍良莠不齐,对桥梁加固的目的和要求不慎明确,往往只注重安全、适用和技术可靠,而忽略了经济性、耐久性和环境保护等方面的因素。因此对旧桥、危桥的加固维修,以及如何提高其承载力的问题研究、试验与推广,是非常有必要的。很多资料表明,当前有些交通发达的国家,桥梁建设的重点已放到了对旧桥的加固与改造方面,而新建桥梁已降为次要地位。国内旧桥加固或改造的经验也表明,在一般情况下,桥梁的加固费用约为新建桥梁费用的10%---20%;双曲拱桥的加固改造费用约为新建桥梁费用的20%~40%。因此,加速我国旧桥加固或改造技术的研究,不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务,而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。

3 桥梁加固的具体方法

3.1 增大截面加固法

增大截面加固法适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受弯构件的加固,以提高受弯构件的抗弯承载力、抗剪承载力和刚度:提高受弯构件的正截面承载力和刚度。但加固的原结构构件混凝土强度应满足如下要求:1.钢筋混凝土受弯构件不应低于C20, 受压构件不应低于C15。2.预应力混凝土构件不应低于C30。新浇混凝土应符合下列规定:1.新浇混凝土强度级别宜比原构件混凝土强度提高一级,且不低于C25[5]。2.新浇混凝土层的最小厚度、对板不宜小于100mm,对梁和受压构件不宜小于150mm。3.当新浇混凝土的厚度小于100mm时,可采用小石子混凝土或喷射高性能抗拉复合砂浆。在结构尺寸复杂和新浇混凝土施工条件差的情况下,可采用微膨胀或自密实混凝土。加固用受力钢筋直径不小于12mm,不宜大于25mm。构造钢筋直径不小于10mm;箍筋直径不宜小于8mm。

3.2粘结纤维复合材料加固法

本方法适用于钢筋混凝土受压柱,以提高延性、耐久性的加固;亦可用于梁、板的加固。采用纤维复合材料加固受压柱时,原构件混凝土强度等级不宜低于C15。采用碳纤维复合材料加固梁板时,混凝土强度等级不宜低于C25。采用芳纶纤维复合材料、玻璃纤维复合材料时,混凝土强度等级不宜低于C20。采用纤维复合材料加固时,必须将纤维复合材料与构件牢固地黏贴在一起,变形协调,共同受力。加固时宜卸除作用在结构上的部分荷载。纤维复合材料宜黏贴成带状,非围束时板材不宜超过两层。

3.3粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是以树脂粘结钢板与混凝土的结构加固法,其施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业,对生产和生活影响小,且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平,适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。

4 结论

上述这些加固技术,较好地满足了我国公路桥梁养护发展的需要,在桥梁维修工作中发挥了积极的作用。但是,由于每一种加固方案都有一定的适用范围,其适用范围主要由桥梁需要加固的原因和结构的特点、结构所处的环境、当地具体条件,尤其是对加固后桥梁的功能要求所决定的。所以很难提出一种能够解决所有问题的统一方法,在实际操作中,针对不同的桥型,不同的病害和在不同的环境下,需要选择的加固方法也各不相同。

参考文献

[1] 姜新佩,刘丽娜,邓子辰.预应力碳纤维布加固混凝土的试验及施工技术[J].建筑技术,2007,38(6):452―454.

[2] 张开鹏,蒋玉龙,曾雪芳.桥梁加固的发展与展望[J].公路.2005(2):31―32,

[3] 堪润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例[M].北京:人民交通出版社,2002.

[4] 杨文渊,徐奔.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社,1992.