發(fā)布時間：2016-08-23 07:11

第 1 章   緒論 

1.1   前言 
今天的中國迎來了經(jīng)濟迅猛發(fā)展的時期。高速發(fā)展的經(jīng)濟要求有與之相匹配的交通運輸能力。作為交通基礎(chǔ)設(shè)施的橋梁工程就顯得尤為重要。我國是世界的橋梁大國，但不是強國。目前，我國橋梁的設(shè)計使用年限為 100 年。伴隨著時間長河的流淌，所有的新橋都將變成舊橋。改革開放三十年以來，中國迎來了經(jīng)濟發(fā)展最快的時代，汽車保有量迅猛增長，繁重的交通運力和自然因素等使得橋梁或多或少地發(fā)生病害，加之早些年橋梁設(shè)計注重的是節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)輕便，這就使得橋梁的安全度較低，病害問題更是屢見不鮮。多數(shù)大中橋的病害都表現(xiàn)在承重構(gòu)件功能尚好，單處病害范圍不大，但是全橋范圍內(nèi)普遍存在，如果任由這種狀況繼續(xù)發(fā)展就會威脅橋梁的承重功能和安全運營。就目前的國情來看，不論從經(jīng)濟還是社會等諸多方面考慮，大規(guī)模地重新建設(shè)都是不可能實現(xiàn)的，即便是部分改建也是存在很大局限性的，所以，橋梁加固技術(shù)作為新時代的研究課題，被國內(nèi)外重多專家學者高度重視起來。 橋梁加固，就是通過采取一系列措施、手段、工藝或是使用新型材料、新結(jié)構(gòu)來提高構(gòu)件或整個結(jié)構(gòu)的承載能力完善其使用性能，滿足橋梁結(jié)構(gòu)新時代的承載和安全運營要求。換言之，即當橋梁發(fā)生不能滿足繼續(xù)使用的狀況時所采取的相應(yīng)處理措施。橋梁年久老化和耐久性差、設(shè)計失當或施工質(zhì)量缺陷等都是橋梁加固的原因。加固的方法有很多種，大致上可分為結(jié)構(gòu)性加固和非結(jié)構(gòu)性加固。 通過橋梁加固，從而使原橋恢復或提高承載能力和通行能力�？梢宰龅皆谠O(shè)計使用年限內(nèi)，延長橋梁安全運營壽命滿足當下交通運輸要求。可以通過投入少量的維修資金使橋梁滿足安全通行的要求，從而緩解由于集中改建而帶來的巨大資金需求壓力，節(jié)約大量的建橋資金，改善社會經(jīng)濟效益。更重要的是雖然橋梁加固不能作為地方工作業(yè)績，但可以有效地預(yù)防和避免因橋梁坍塌造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，同時也避免不必要社會災(zāi)難的發(fā)生。因此，根據(jù)實際情況對老舊橋梁因地制宜地采取加固維修工作，確保道路的安全、暢通，對于國家和人民都具有積極的意義。 
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1.2   鋼筋混凝土橋梁加固技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 
橋梁加固就是為了滿足新的荷載要求，通過對原有結(jié)構(gòu)施加一系列手段和措施,使構(gòu)件或是整個結(jié)構(gòu)的性能得以改善或是提高。這里面包括直接針對整體結(jié)構(gòu)的，，也有針對部分構(gòu)件的。目前橋梁上部結(jié)構(gòu)加固常用的的方法：橋面鋪裝補強層加固、錨噴混凝土加固、增大截面與配筋加固、增設(shè)縱梁加固、體外預(yù)應(yīng)力加固、粘貼鋼板、改變結(jié)構(gòu)受力體系、增加橫向聯(lián)系以及近些年剛剛興起的粘貼碳纖維布加固法[1-5]。橋面鋪裝補強層加固法，即在原有橋面鋪裝層上增加一定厚度的混凝土，使其與原有鋪裝層形成一個整體，通過增加主梁有效高度進而達到提高橫向分布能力。當原主梁配筋率滿足要求且整體結(jié)構(gòu)工作性能良好時才可采用此方法。使用時為了盡可能地減輕橋梁自重，常常部分或是全部鑿除原橋橋面鋪裝層。為了減小橋面鋪裝層在鑿除或鑿毛時給主梁帶來的損害，鋪裝鑿除只能采用人工結(jié)合小型機具的方法，所以要消耗大量的人工，施工時間較長，或多或少的會對主梁造成損傷。
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第 2 章   北三家橋病害狀況及維修方案 

2.1   北三家橋基本情況 
北三家橋位于遼寧省撫順市清原縣北三家鄉(xiāng)國道黑大線上，是跨越渾河的橋梁之一。建成通車于 1996 年，橋梁全長 180 米，橋?qū)捊M合凈寬 11.0 米，兩側(cè)各設(shè) 0.5 米防撞墻。全橋共十一孔，單孔跨徑 16 米。上部結(jié)構(gòu)為正交上翼緣鋼筋混凝土簡支空心梁（板），每孔 8 片，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩臺,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；橋面鋪裝為瀝青混凝土鋪裝。原橋設(shè)計荷載：汽-20 級、掛-100。 近幾年，受紅河谷漂流旅游產(chǎn)業(yè)開發(fā)和老工業(yè)基地經(jīng)濟振興政策的影響，黑大線交通量驟增。特別要說明的是,在撫順這樣的資源型城市里，重型汽車增長的數(shù)量占汽車增長量的近一半比重。這些重型汽車日夜不斷地通過此公路，加速了北三家橋損壞的程度。根據(jù)遼寧省公路養(yǎng)護部門 2009 年 1～3 月對該段公路交通量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為日平均交通量 5223 臺次。 目前，該橋在橋頭兩側(cè)均設(shè)限載、限速標志。本橋曾在 2001 年進行了樁柱外包混凝土維修，橋面混凝土鋪裝層增厚，破損鉸縫與端系梁維修。
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2.2   北三家橋的病害狀況 

據(jù)遼寧省公路試驗檢測中心 2009 年 4 月《北三家橋檢測報告》[24]顯示，該橋病害狀況如下：（1）全橋空心板跨中附近底板均有橫向裂縫，支點附近腹板均存在斜向裂縫，裂縫寬度在限值范圍內(nèi)，個別空心板底板存在通跨縱向裂縫，最大寬度為0.3mm，嚴重降低空心板耐久性。（2）全橋 25%空心板底板和腹板存在滲水、白化現(xiàn)象，4 片空心板內(nèi)有積水。（3）全橋 30%鉸縫有滲水、白化、砂漿脫落病害，個別鉸縫混凝土破損、局部漏空，全橋上部結(jié)構(gòu)空心板橫向連接薄弱。（4）全橋空心板混凝土回彈—取芯綜合法測得混凝土強度為 30.0MP，滿足空心板混凝土設(shè)計強度要求。（5）超聲波平測數(shù)據(jù)分析表明：空心板混凝土的密實性、均勻性尚可。（6）全橋橋面鋪裝凹陷、擁包病害普遍，墩頂橋面連續(xù)處及橋臺頂橋面橫向裂縫普遍，跳車現(xiàn)象嚴重。 （7）全橋防撞墻混凝土酥松、脫落嚴重。 （8）除個別蓋梁端頭出現(xiàn)“酥皮”現(xiàn)象外，其狀況尚完好，孔徑滿足泄洪要求。 

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第 3 章   北三家橋上部結(jié)構(gòu)驗算 .......... 15 
3.1   橋梁上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力驗算 ..... 15 
3.2   橋梁上部結(jié)構(gòu)縱橋向驗算 ......... 29
第 4 章   北三家橋加固施工中的方法及環(huán)節(jié) ...... 37 
4.1   橋面系鋪裝層的拆除 ......... 37 
4.2   梁板頂升及更換支座 ......... 37
4.3   混凝土梁體裂縫修補 ......... 38
4.4   梁端粘貼 CFRP 纖維布 ...... 39 
4.5   植筋工藝 ..... 41 
4.6   墩頂現(xiàn)澆段及梁端維修段 ......... 41
4.7   橋面鋪裝 ..... 44
4.8   安裝伸縮縫 ......... 45 
4.9   防撞墻內(nèi)側(cè)維修 ......... 45 
第 5 章   北三家橋承載能力檢測 .......... 49 
5.1   檢測的內(nèi)容 ......... 49 
5.2   混凝土強度檢測 ......... 49
5.3   靜載試驗 ..... 49
5.4   動載試驗 ..... 58
5.5.   檢測結(jié)果分析 .... 63
5.6   檢測結(jié)論 ..... 66
5.7   本章小結(jié) ..... 66 

第 5 章   北三家橋承載能力檢測 

5.1   檢測的內(nèi)容 
1、本橋外觀檢測； 2、采用回彈法對本橋各部分混凝土構(gòu)件強度進行檢測； 3、對該橋進行靜載試驗，評估橋梁校驗系數(shù)； 4、對該橋進行動載試驗，測試固有頻率、阻尼比、沖擊系數(shù)等； 5、對該橋進行承載能力評估。依據(jù)北三家橋的實際情況，并結(jié)合其受力特點，選取第一孔和第二孔進行橋梁靜載試驗，分別是：0#臺支點處最大剪力加載工況，第 2 孔 1#墩支點處最大剪力加載工況，第 1 孔、第 2 孔最大彎矩加載工況及第 2 孔 1#墩支點處最大負彎矩加載工況這 5 個試驗工況。  北三家橋最初設(shè)計荷載等級為汽-20 級、掛-100。因此，選取 4 輛雙后軸加載重車作為等代荷載，車輛軸距和軸重見圖 5.1，試驗荷載橫向布置采用偏心布載，見圖 5.2。試驗工況順序為：第 1 孔最大彎矩加載工況、第 2 孔最大彎矩加載工況、0#臺支點最大剪力加載工況、第 2 孔 1#墩支點處最大負彎矩加載工況、第 2 孔 1#墩支點處最大剪力加載工況[57]。 
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結(jié)論

本文依托實際工程，查閱了相關(guān)資料，在體系轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件橋梁博士對轉(zhuǎn)換后的上部結(jié)構(gòu)進行驗算，詳細論述了黑大線北三家橋?qū)嶋H維修加固過程中病害形成原因及分析，維修方案確定，有限元模型的建立，實際施工過程和橋梁加固后檢測的全過程，所得到的結(jié)論如下：
（1）上翼緣板式橋梁以其自身具有的多種優(yōu)點在上個世紀被廣泛采用，是遼寧地區(qū)的一種主導結(jié)構(gòu)。體系轉(zhuǎn)換法可以從根本上解決上翼緣板式橋梁在運行近20 年后出現(xiàn)的多種問題。
（2）北三家橋采用的維修方案和維修項目經(jīng)過橋梁博士的驗算，證明可以恢復其原有荷載等級。粘貼碳纖維布可以有效地對支點處進行抗剪補強。鉸接縫改濕接縫以及增設(shè)橫隔梁可以大大地提高橋梁的橫向連接能力。      
（3）實際加固施工過程表明，采用體系轉(zhuǎn)換法對橋梁進行加固，可以在極短的時間內(nèi)完成支座更換、裂縫封閉、斜截面抗剪補強，中橫隔梁增設(shè)，橋面鋪裝層重建，防撞墻維修以及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換等七大項施工工作。不但節(jié)約了施工成本，同時也減少了由于封閉交通給人民出行生活帶來的不便，具有良好的社會效益。      
（4）橋梁加固，可以使橋梁在設(shè)計使用年限內(nèi)延長橋梁的使用壽命，利用少量的資金投入就可以確保橋梁繼續(xù)使用過程中安全性的要求，同時避免了由于橋梁重建給社會帶來的巨大資金壓力。      
（5）本文所論述的橋梁，經(jīng)相關(guān)部門進行承載能力檢測之后，各項數(shù)值均滿足規(guī)范要求。可以作為本地區(qū)此類橋梁加固維修的范本，在遼寧地區(qū)進行推廣。  
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參考文獻(略)

本文編號：100730