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2011岩土工程师考试知识点:专业知识(1)

公路旧桥加固与管理

前言

公路旧桥具有荷载等级低、使用年限长的特点。从技术资料分析,大多数桥梁是三不知:

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①不知基底 地质;

②不知基础深度;

③不知隐蔽部分的尺寸。从桥梁技术状况分析,由于河床屡遭洪水冲刷,河床底 部加深,桥梁墩台基础外露、冲空,产生不均匀沉降,导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂,有的甚至出现开合现象;有的桥梁由于桥台较高,受行车及台后土压力的作用,桥台出现开裂、凸肚等病害;桥面混凝土铺装层由于使用时间长加之重车作用,导致开裂、剥落等病害。

按桥梁技术状况来评定大多属三类桥梁。随着国民经济的发展和重点工程的建设,目前公路桥梁所承受的负荷有3个特点:

①交通量不断增大;

②重型车辆增加及超载现象严重;

③超限运输 的出现和增加。按现在桥梁和运输状况,桥梁的承载能力和通过的车辆荷载是公路与运输的矛盾之一。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。自1984年以来,我单 位3次完成超限运输旧桥加固及大中型危桥的维修 加固工作,在公路旧桥加固和管理方面取得一些经 验,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。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o.6一I。o 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。 我们采用灌水泥(砂)浆的方法加固了三那线上的长虹桥(一孔112.254m石拱桥)的主拱圈、腹拱上的裂缝以及30余座(道)桥涵裂缝;采用灌环氧树脂(砂)浆加固了三那线的锁龙寺桥(全长63.2m的 钢筋混凝土双悬臂梁桥),新邱线上的江边大桥(钢筋混凝土现浇T梁桥),屏八线的白河桥(钢筋混凝土T梁桥)等。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。如三那线K186十325处的龙亩沟桥为一孔石拱桥。右边部分于1940年修建,净跨9.2m,宽6.4m;左边部分于1966年拼宽修建,净跨8.0m,宽2.5m。经验算左边部分能够满足超重车通行,加固方案为在左边紧靠1966年修建的石拱桥拼宽 3.4m,使其共同受力,供超限车辆通过。设计应考虑与原桥协调,则拼宽部分的桥台高 度、跨径、矢跨比等均与1966年拼宽的石拱桥相同,荷载按超重车考虑。

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。如三那线K206十398处瓦窑桥,为一孔5m,矢 跨比为l/4的石拱桥,拱圈厚0.4m,拱上填土高度 为0.2m,由于基础发生不均匀沉降,致使拱顶关门石下落l cm,两端头子石开裂。在确定加固方案时,考虑到拱上填土较薄,不能满足拱上加板的要求,因此采取拆除桥面铺装、石拱圈,并将原桥台起拱线以上部分的填土、侧墙拆除,然后加高桥台至设计标高,按超限荷载设计钢筋混凝土预制板的加固方法。如果拱上填土高度能满足加钢筋混凝土板的要求, 可不拆除石拱圈,钢筋混凝土预制板的板底距拱顶的净距要求不小于5cm。我们采用此方法加固了14 道石拱涵。采用以上两种方法加固的桥涵,通过试载及重车通行,经观察加固效果较好。

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。如三那线K139十723处,建于1940年的8m 石拱桥,桥台高6.72m。由于桥台太高,且位于长 距离的高路堤纵坡上(桥面纵坡达5.5%),在行车和土压力的共同作用下,使两岸桥台和靠那发岸拱脚开裂,三岔口岸桥台条石多处开裂,且下部明显凸肚。经分析比较,确定采用钢筋混凝土框架加固桥台:(1)沿横桥方向对在岸桥台各设置4个钢筋混凝土立柱,联接4排钢筋混凝土横系梁紧靠桥台;(2)顺桥向则对应于立柱设4排支撑梁,并将所有立柱 伸入拱矢高1/3处。设计的基本假设:鉴于原桥当时尚在维持正常 的交通运输,台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担,框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。我们用此方法又加固了4座(道)石拱桥(涵)。在后来的应用中,取消了钢筋混凝土立柱,仅在桥台上凿出牛腿的位置,将横系梁、支撑梁、牛腿一起现浇成平面支撑框架,这 不仅减少了工作量,而且施工方便。 采用这种方法加固的桥涵,经多次实地观察,使用效果良好。

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。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。

4.1 防治桥台基础冲刷

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。如那南线K44十962.2处的金水河桥,为一孔21m钢筋混凝土梁桥,由于上游河床变迁,造成那发岸桥台基础冲空、引道被毁,经实地调查和分析,采取在上游河段那发岸侧设置两道丁坝:第一道丁 坝采用漫水丁坝,并按正挑布置;第二道丁坝为不漫水丁坝,并按下挑30度布置,丁坝的长度采用河宽的2/5。由于该桥上游河段较宽,且南棵岸地质为岩石,因此,采用丁坝方案是适宜的。

4.2 扩大基础加固法

位于三那线K153十790处的栏板桥为一孔5m石拱桥,建于1940年,桥宽6.0m,1978年用钢筋混 凝土梁板在左、右两侧各拼宽3.0m,拼宽的3.0m 中,一半作为行车道,另一半作为人行道。该桥三岔口岸左半部分桥台开裂,裂缝为上宽下窄,经分析此病 害系地基软弱所至,经调查,此处原是深水塘,为减小基底应力,采用扩大基础进行加固,具体做法:(1)挖除桥台前的淤泥,深度与原基础高度相同;(2)在基底打入4m长的木桩,木桩按梅花型布置;(3)在木桩顶铺垫25cm厚的碎石;(4)浇筑20号混凝土基础,新旧基础间采用锚固钢筋联系,使其共同受力。

 

| 更新时间:2011.07.23    查看次数:2747