刚架拱加固方案.docx
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刚架拱加固方案
目录
1桥梁概况1
2庆隆桥加固方案2
2.1方案一:
增加刚度、强度,全面改造2
2.2方案二:
维持现状,局部维修3
3万安桥加固方案4
3.1方案一:
增加刚度、强度,全面改造4
3.2方案二:
维持现状,局部维修5
4施工工艺6
4.1桥面板施工要求及注意事项6
4.2裂缝灌浆处理6
4.3裂缝封闭处理7
4.4锚筋施工工艺及操作要求7
4.5粘贴钢板工艺7
4.6粘贴碳纤维片材工艺9
4.6修补混凝土表面施工工艺9
刚架拱、桁架拱桥加固方案
1桥梁概况
庆隆桥为桁架拱桥,主桥由3片桁架拱肋组成,桥梁现状见图1,经过多年使用,出现了桥面板渗水、拱肋开裂、钢筋锈蚀、构件混凝土老化等病害,特别是西侧拱肋下弦杆断裂(见图2),严重危机桥梁安全。
图1庆隆桥
图2下弦断裂
万安大桥为刚架拱桥,主桥由3片刚架拱肋组成,桥梁现状见图3。
经过多年使用,桥面系破坏严重;桥面板出现了因承载力不足的弯曲裂缝,桥面板渗水;现浇接头混凝土破裂,钢板及钢筋外露、锈蚀;横隔梁开裂;构件混凝土老化;栏杆大面积断裂、混凝土破碎等。
在城—A级等效试验荷载作用下,其刚度、强度总体上达不到城—A荷载等级的要求,危机桥梁安全。
图3万安桥
庆隆桥、万安桥均建成于七十年代,限于当时的经济条件和荷载水平,构件断面选择比较细薄。
随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高,车辆荷载逐年增大,原桥的荷载标准已不适应现代交通的需求;随着桥梁使用年限的增加,桥梁构件不断老化,其承载力会逐渐下降,因此应对这些桥梁进行评估,判断其承载力,对不满足要求的桥梁进行加固。
2庆隆桥加固方案
2.1方案一:
增加刚度、强度,全面改造
由于原桥设计标准低,构件老化且有个别构件断裂,按新设计标准验算原桥承载力,对不满足承载力的构件进行加强;增加横向联系,提高结构的整体性;维修构件老化表面。
(1)裂缝灌浆、封闭
由于构件开裂将使结构刚度降低,过宽裂缝还会引起钢筋锈蚀,降低结构耐久性,对桁架拱上弦、下弦、腹杆的裂缝进行压浆或封闭,恢复结构刚度、整体性、耐久性。
(2)桥面板改造
凿除原桥混凝土桥面铺装层,拆除原桁架拱桥面板,重新现浇24cm厚钢筋混凝土整体桥面板。
原桥面拆除过程中,应保留拱肋与桥面板间的联系钢筋,并现浇新设计立柱顶横系梁、植筋接高中间横系梁,使它们与现浇桥面板连接成整体,增强整体性。
(3)更换栏杆
拆除原桥混凝土护栏,更换为金属护栏。
(4)增设横隔板
拱肋间横向联系较弱,增设横隔板或加大原横隔板断面,增强整体性。
(5)加大拱肋构件断面
根据城—A级荷载对结构的验算结果,增大拱肋下弦、腹杆断面。
在拱肋侧植筋,绑扎钢筋网,浇筑15~25cm混凝土。
(6)其它维修工程
凿除原结构所有剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土,对混凝土表观质量缺损进行修补。
用丙乳砂浆修补混凝土酥松和孔洞较浅区的病害,对孔洞及深度超过6cm的深层酥松区用丙乳细石混凝土修补。
将全桥结构外露钢筋除锈,外涂阻锈剂,用丙乳砂浆覆盖。
2.2方案二:
维持现状,局部维修
按原设计标准验算承载力,对不满足承载力的构件进行加强;增强横向联系,提高结构的整体性;维修构件老化表面。
(1)裂缝灌浆、封闭
由于构件开裂将使结构刚度降低,过宽裂缝还会引起钢筋锈蚀,降低结构耐久性,对桁架拱上弦、下弦、腹杆的裂缝进行压浆或封闭,恢复结构刚度、整体性、耐久性。
(2)桥面板防水
在原桥混凝土桥面铺装层表面做防水层,防止雨水下渗,腐蚀桥面板。
(3)更换栏杆
拆除原桥混凝土护栏,更换为金属护栏。
(4)横隔板加强
加大原横隔板断面,增强整体性。
(5)拱肋构件断面局部补强
根据原荷载对结构的验算结果,对不满足承载力要求的上弦、下弦、腹杆,采用粘贴钢板、碳纤维等方法加固。
(6)其它维修工程
凿除原结构所有剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土,对混凝土表观质量缺损进行修补。
用丙乳砂浆修补混凝土酥松和孔洞较浅区的病害,对孔洞及深度超过6cm的深层酥松区用丙乳细石混凝土修补。
将全桥结构外露钢筋除锈,外涂阻锈剂,用丙乳砂浆覆盖。
3万安桥加固方案
3.1方案一:
增加刚度、强度,全面改造
由于原桥设计标准低,构件老化且损伤严重,按新设计标准验算原桥承载力,对不满足承载力的构件进行加强;增加横向联系,提高结构的整体性;维修构件老化表面。
(1)裂缝灌浆、封闭
由于构件开裂将使结构刚度降低,过宽裂缝还会引起钢筋锈蚀,降低结构耐久性,对刚架拱主拱腿、次拱腿、内弦、外弦、实腹段的裂缝进行压浆或封闭,恢复结构刚度、整体性、耐久性。
(2)桥面板改造
凿除原桥混凝土桥面铺装层,拆除原刚架拱桥面板,重新现浇24cm厚钢筋混凝土整体桥面板。
原桥面拆除过程中,应保留拱肋与桥面板间的联系钢筋,并现浇新设计立柱顶横系梁、植筋接高中间横系梁,使它们与现浇桥面板连接成整体,增强整体性。
(3)更换栏杆
拆除原桥混凝土护栏,更换为金属护栏。
(4)增设横隔板
拱肋间横向联系较弱,增设横隔板或加大原横隔板断面,增强整体性。
(5)拱肋加固
根据城—A级荷载对结构的验算结果,对不满足承载力要求的构件采用粘贴钢板、粘贴碳纤维加固。
(6)其它维修工程
凿除原结构所有剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土,对混凝土表观质量缺损进行修补。
用丙乳砂浆修补混凝土酥松和孔洞较浅区的病害,对孔洞及深度超过6cm的深层酥松区用丙乳细石混凝土修补。
将全桥结构外露钢筋除锈,外涂阻锈剂,用丙乳砂浆覆盖。
3.2方案二:
维持现状,局部维修
按原设计标准验算承载力,对不满足承载力的构件进行加强;增强横向联系,提高结构的整体性;维修构件老化表面。
(1)裂缝灌浆、封闭
由于构件开裂将使结构刚度降低,过宽裂缝还会引起钢筋锈蚀,降低结构耐久性,对刚架拱主拱腿、次拱腿、内弦、外弦、实腹段的裂缝进行压浆或封闭,恢复结构刚度、整体性、耐久性。
(2)桥面板防水
在原桥混凝土桥面铺装层表面做防水层,防止雨水下渗,腐蚀桥面板。
(3)更换栏杆
拆除原桥混凝土护栏,更换为金属护栏。
(4)横隔板加强
加大原横隔板断面,增强整体性。
(5)拱肋加固
根据城—A级荷载对结构的验算结果,对不满足承载力要求的构件采用粘贴钢板、粘贴碳纤维加固。
(6)其它维修工程
凿除原结构所有剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土,对混凝土表观质量缺损进行修补。
用丙乳砂浆修补混凝土酥松和孔洞较浅区的病害,对孔洞及深度超过6cm的深层酥松区用丙乳细石混凝土修补。
将全桥结构外露钢筋除锈,外涂阻锈剂,用丙乳砂浆覆盖。
4施工工艺
4.1桥面板施工要求及注意事项
(1)凿除桥面板前应在纵向每5m布设高程测点,在横向每个断面设3个测点,即中线、上、下游人行道边缘桥面,为现浇桥面板高程控制提供依据。
(2)原桥面铺装及桥面板拆除不得损伤其它结构,拆除后的圬物要及时运走。
(3)浇筑混凝土桥面板时应分幅、分段进行,采取适当措施,减少混凝土收缩,及时、充分养护,避免早期开裂。
(4)施工时务必严格控制桥面铺装厚度,防止增加桥梁自重。
(5)新浇桥面必须和原路面顺接,桥面混凝土的平整度必须满足规范要求。
4.2裂缝灌浆处理
(1)对所有宽度大于0.15mm的裂缝进行灌胶处理。
(2)对混凝土表面进行处理,清除松散灰浆、砂粒、油垢,使混凝土表面保持干净。
灌缝过程中,裂缝宜处于干燥状态(灌缝有特殊要求的除外)。
(3)灌缝用胶必须按所选用产品确定试验的配合比进行拌合,准确称量各组成材料并搅拌均匀。
灌缝胶配好后,应尽快将其注入到裂缝中,并在该产品规定的适用期内使用完毕。
(4)缝隙全部注满后应按材料要求进行养护,待浆液固化后,拆除灌浆嘴,并对混凝土表面进行修整。
(5)灌缝过程中应严格控制质量,灌缝结束后应检验灌缝效果及其质量。
凡有不密实或重新开裂等不合格的情况,应采取补灌等措施,确保质量。
(6)必要时可钻芯取样以检查灌缝是否饱满、密实,取芯数量依据相关技术规程现场确定。
4.3裂缝封闭处理
对所有宽度小于0.1mm的裂缝,无论缝宽大小,在进行裂缝的灌浆过程中一并封闭,不需再做处理。
对外表颜色较深的原封缝物均要清除干净,重新采用107胶或801建筑胶水泥浆(掺入白水泥)刮抹,要求颜色与原混凝土颜色相近,外观平整。
4.4锚筋施工工艺及操作要求
(1)钻孔:
孔深与锚筋埋设深度相同,孔径比锚筋直径大2~8mm,孔位应避让构造钢筋,孔道应顺直。
(2)清理钻孔:
孔道先用硬鬃毛刷清理,再以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分,孔内应保持干燥。
(3)灌胶:
将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处,待插入锚筋后,胶即充满整个孔洞。
(4)插入锚筋:
锚筋插入前应清除插入部分的表面污物,并须插到孔底。
污物应先以钢刷清除,再用丙酮擦净,并予拭干。
(5)在胶液干固之前,避免扰动锚固钢筋,孔位附近不应有明水。
植筋钻完孔后,应立即清理干净,并予以植埋,避免植筋孔长时间空待。
对施工的盲孔应立即清孔干净后用植筋环氧胶回填。
为确保加固施工质量,减小焊接对植筋影响,对植筋的焊接施工应采取以下措施:
(1)植筋的焊点离胶面距离不小于10cm;
(2)采取降温措施,如焊接施工时用冰水浸透棉纱布包裹植筋胶面根部钢筋;
(3)严禁对一根植筋连续焊接,应采用循环焊接施工的方法,即对一批焊接钢筋逐点、逐根焊接。
4.5粘贴钢板工艺
(1)混凝土表面处理:
依据设计图的要求并结合现场量测定位情况,在粘钢加固补强区箱梁腹板内表面放出钢板位置大样,先凿除粘钢区域混凝土表面2~8mm厚的表层砂浆,使坚实的混凝土石外露,并形成平整的粗糙面,表面不平处应用尖凿轻凿整平。
再用钢丝轮清除表面浮浆,剔除表层疏松物,最后用压缩空气吹净表面粉尘,并用甲苯或工业丙酮擦拭表面。
(2)钻孔植埋螺杆:
在粘钢区域沿粘贴钢板长度方向每隔30cm钻孔植埋一直径为12mm、长度100mm的螺杆,螺杆植入混凝土中的深度控制在60mm左右。
粘贴钢板两端必须植埋螺杆,其距粘贴钢板端部的距离应控制在5~10cm之间。
植埋螺杆钻打肓孔前,应用钢筋混凝土保护层测试仪查明箱梁腹板钢筋分布,避免钻打肓孔时碰及钢筋。
肓孔直径14~20mm,孔深70mm。
对钻好的肓孔先用压缩空气由孔底向孔外清理孔内浮尘,再用甲苯或工业丙酮清洗肓孔,向肓孔内注入三分之二孔深的结构胶,然后将经除油清洗的螺杆缓慢转动插入。
(3)粘贴钢板现场配套打孔与钢板粘贴面处理:
依据现场凿毛及植埋的螺杆间距,放样切割钢板并钻孔(孔径14mm),然后对钢板的粘贴面用磨光砂轮机进行除锈和粗糙处理,打磨粗糙度越大越好,打磨纹路应与钢板受力方向垂直,打磨完成后,用脱脂棉沾甲苯或工业丙酮将钢板粘贴面擦拭干净。
(4)配制结构胶、粘贴钢板:
先用甲苯或工业丙酮清洗经表处的粘钢区域混凝土表面和钢板粘贴面,结构胶按比例称量,搅拌均匀后,挂抹在粘贴区域混凝土及钢板表面,挂抹胶中间厚两边薄(厚度控制在2~6mm左右)。
(5)加压固定:
粘贴钢板贴合上,加垫片,紧固螺母,交替拧紧各加压螺杆,使多余的胶沿板缝挤出,达到密贴程度。
同时要不断轻轻敲打钢板,及时检查钢板下结构胶的饱满性。
若发现某些部分结构胶不足,应及时松开螺杆,从钢板侧面把结构胶塞到空隙处,使钢板平整密贴。
(6)固化检验与钢板表面防腐处理:
在完成粘贴钢板24小时后,用小锤轻轻敲击钢板,从音响判断粘贴固化效果,若发现钢板粘贴固化面积小于90%,则此粘贴钢板无效,应剥下重新粘贴。
经检验确认,钢板粘贴固化效果可靠后,清除钢板表面污垢和锈斑,擦去灰尘,涂两层环氧富锌+两层环氧云铁+两层聚氨酯面漆防腐。
箱梁内腹板粘贴钢板用被厚混凝土覆盖,为提高其粘接力,粘贴钢板完成后,表面不涂防腐材料。
4.6粘贴碳纤维片材工艺
(1)基底处理:
底层混凝土表面的劣化层(如:
风化、浮浆、剥离的原浆、涂抹、不洁物等)要彻底清除,表面的凸出部分要用角向砂轮磨平,混凝土表面缺陷部分用环氧砂浆修补复原,用吹风机、棉纱、酒精或水等清除掉磨粉,并使其干燥。
(2)涂刷底层涂料:
按比例将称量好的底层涂料的主剂和固化剂放入容器内均匀搅拌。
一次调和量在可使用时间内用完,超过可使用时间不能再用。
严禁在涂料中添加溶剂,含有溶剂的毛刷或用溶剂弄湿了的滚筒不得使用。
用滚筒刷均匀地涂抹底层涂料,养护3小时到1天时间,以指触干燥为准。
底层涂料固化后,在表面上有凸起部分时,要用砂纸磨光。
磨光后若露出混凝土表面,应再补涂底层涂料。
(3)环氧腻子修补:
配置环氧腻子时,按规定的主剂与固化剂的比例进行配料,且一次调和量在可使用时间内用完,表面凹陷部位(混凝土接头、模板段差、小孔)要用环氧腻子补平,刮贴环氧腻子要密实,表面顺滑无隆起或凹陷、无划痕,腻子涂刮后,表面仍存在的凹凸糙纹,再用砂纸打磨平整。
(4)粘贴碳纤维片:
用刀片按规定的尺寸裁切碳纤维片,确认施工面的底层涂料、环氧腻子指触干燥。
粘结树脂的主剂和固化剂经称量按规定的比例装入容器,搅拌均匀,用滚筒刷均匀地涂抹粘结树脂(下涂层),修正不良的地方要多涂一些。
按照设计要求将纤维片贴好,尽量使纤维片和树脂之间不要有空气。
为了使空气从纤维片下逸出,可用专用工具—罗拉沿纤维方向多滚压几次。
(5)养护:
粘贴碳纤维片后,需自然养护24小时达到初期固化,应保证固化期间不受干扰。
当树脂固化期间存在气温降低到5℃以下的可能时,采取有效的升温措施,保证环境温度不低于5℃。
4.6修补混凝土表面施工工艺
混凝土表面修补按照病害情况分别进行处理。
对疏松层较浅、病害范围较小的区域采用丙乳砂浆修补,对孔洞及深度超过6cm的深层疏松层采用丙乳细石混凝土修补。
在用丙乳砂浆或丙乳细石混凝土修补混凝土表面缺陷时,应明确使用要求,严格按水泥改性剂(丙乳)产品说明和《港口工程混凝土粘结修补技术规程》(JTJ271-99)执行。
4.6.1丙乳砂浆使用方法及注意事项
(1)丙乳需贮存在0℃以上的环境中,丙乳砂浆施工要求气温高于5℃。
(2)一般使用32.5级以上的硅酸盐或普通硅酸盐水泥,砂子需过2.5mm筛,水泥及砂子均需满足有关规范规定。
(3)施工前须清除基底表面污物、尘土和松软、脆弱部分,并对基面加以喷砂或人工凿毛(深度1~2mm),然后用清水冲洗干净,施工前应使待施工面处于饱和状态(但不应有自由水),在薄层修补区的边缘宜凿一道3~5cm的深齿槽,增加修补面与旧混凝土的粘结。
(4)根据工程要求,选定灰砂比及丙乳掺量,宜选灰砂比1:
(1.5~2)砂浆,丙乳掺量为水泥用量的25~30%。
施工前根据现场水泥和砂子及施工和易性要求通过试拌确定水灰比。
(5)丙乳砂浆拌制时,先将水泥、砂子拌均匀,再加入经试拌确定的水量及丙乳,充分拌和均匀,材料必须称量正确,尤其是水和丙乳,拌和过程中不能随意扩大水灰比,每次拌制的砂浆,要求能在30~45分钟内使用完,不宜一次拌和过多数量。
(6)在涂抹砂浆时,修补面上需先用丙乳净浆打底,净浆配比为1kg丙乳加2kg水泥拌制成浆,在净浆未硬化前,铺筑丙乳砂浆。
仰面和立面施工,涂层厚度超过7mm时,需分二次抹压,以免重垂脱空,砂浆铺筑到位后,用力压实,随后就抹面,注意向一个方向抹面,不要来回多次抹,不需第二次收光。
(7)丙乳砂浆早期干缩偏大,应特别注意加强早期养护,丙乳砂浆表面略干后,宜用农用喷雾器喷雾养护。
一昼夜后再洒水养护七天即可自然干燥,在阳光直射或风口部位,注意遮光、保湿。
(8)如果施工面为斜面或曲面,施工应从较低部位开始,然后依次施工到较高部位。
(9)修补面积较大宜分段分块间隔施工,以避免砂浆干缩开裂。
4.6.2丙乳细石混凝土施工方法及注意事项:
(1)采用丙乳细石混凝土的配合比参照前述丙乳砂浆配合比由实验室确定,要求一天抗压强度不小于30MPa,7天抗压强度不小于50MPa,28天抗压强度不小于60MPa,应注意在丙乳细石子混凝土中添加10%的UEA膨胀剂。
(2)修补施工程序
①首先将疏松区劣质混凝土凿除,其周边宜凿成规则的多边形,开凿范围以见新鲜、凿实混凝土为止,开凿区以及孔洞四周边宜做成台阶状,台阶高差以不小于3cm为宜。
②剔除开凿表面(新旧混凝土结合面)的浮石,并清洗开凿表面,饱水24小时。
③在保持结合面湿润但无自由水的情况下,涂刷丙乳净浆,立模浇筑丙乳细石子混凝土并振捣密实,终凝后及时拆模,覆盖湿麻袋保持潮湿7天。
④养护7天后,在修补区的外露表面无尘埃、无自由水且湿润的条件下,用丙乳净浆在纵横向分批涂抹。
丙乳细石子混凝土施工技术要求与丙乳砂浆施工技术要求基本相似,未述及项目可参照执行。
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