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浅谈高速公路钢筋砼桥梁损伤的类型与加固处理

2015-08-15石慧丽中铁十二局集团第一工程有限公司陕西西安710038

江西建材 2015年1期
关键词:粘贴碳纤维预应力

■石慧丽 ■中铁十二局集团第一工程有限公司,陕西 西安 710038

在经济形势的迅速发展下,高速公路对促进国家经济的高速发展,提高运输能力,正显现出越来越重要的作用。但随着高速公路负荷的不断增大各种损伤问题也越来越多,从而影响了正常的行车速度、通行能力等一系列问题,因此如何预防、处理高速公路损伤问题越来越迫切需要解决。只有处理好高速公路损伤问题才能保证人们日常出行、保证国民经济的快速发展。下面就针对目前高速公路通常出现的钢筋砼桥梁损伤情况,怎样找到在施工中即快捷又经济实惠并能最大程度上延长钢筋砼桥梁的使用寿命的方法进行研究。

1 高速公路钢筋砼桥梁的损伤类型及造成的原因

高速公路钢筋砼桥梁的损伤类型主要有:混凝土质量缺陷、混凝土抗压强度、钢筋保护层厚度、混凝土观感质量等。

目前,造成高速公路钢筋砼损伤的原因很多,而在施工过程中也会有很多种因素能造成钢筋砼桥梁受到损伤。但总体归纳起来不外乎钢筋砼桥梁结构设计、材料设计、施工质量及通车后使用和处理防治管理等等方面的问题。例如钢筋砼桥梁结构在前期的设计方面,许多设计单位都是照搬照抄以往“强基薄面”的设计理念,设计方式几乎全是半刚性基层混凝土钢筋桥梁,然而“强基薄面”的设计理念已不能适应当今高速公路快速发展的形势。首先,造成钢筋砼桥梁出现大范围的水损坏也可能是在现场施工过程中对排水结构没有考虑周全;其次,给钢筋砼桥梁的质量带来严重威胁的也可能是由于在选购材料时缺少对施工现场自然因素了解,导致选购的材料在现场施用的过程受周围气候环境的影响,从而出现钢筋砼桥梁的腐蚀和损坏现象。另外,钢筋砼桥梁在正式进入运营后的维护及管理工作等,若这些后期工作跟不上日益增长的交通运输量,及不断加大的车辆轴载,不仅会带给钢筋砼桥梁很大的损伤,还会大大缩短钢筋砼桥梁的使用寿命。

2 高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固处理方法

2.1 碳纤维加固法

碳纤维加固钢筋砼桥梁的工作原理:主要是用专业的结构胶粘贴在钢筋砼桥梁表面以补强构件的承载力和延性,通过结构胶传递剪力而达到共同工作的目的。碳纤维只有在钢筋砼桥梁出现损伤性裂缝时才会被动地加入到到抗剪工作中并逐渐发挥其功效。试验表明粘贴碳纤维布可很大程度上提高钢筋砼柱斜截面承载力。总而言之,粘贴碳纤维布的抗剪能力主要有以下两个方面:⑴为了有效控制斜裂缝的继续开展,位于斜裂缝相交处的碳纤维直接参与到钢筋砼桥梁的抗剪中,承受部分剪力;⑵为了保证斜裂缝顶端砼剪压区的有效高度,碳纤维压条对部分斜裂缝的发育也起到抑制作用,从而提高位于斜截面的骨料的咬合力。

碳纤维加固钢筋砼桥梁的试验分析:

第一,按照目前国内外的研究常规,因受时间和外界环境的限制,本试验采用对钢筋砼桥梁构件用12V直流电源进行加速腐蚀的方式进行。首先用电烙铁把钢砼柱与导线焊接好,并对焊点用浸透环氧树脂的薄棉布条加以包裹进行处理,使电源的阳极和钢砼柱通过电源线串联起来,且电源的阴极和外簧不锈钢片连接,然后再通过氯盐液,使其形成电化学回路实现电流流通,以促使钢砼柱加速腐蚀。

第二,加载试验:该试验采用QF50-20K液压千斤顶和反力架对钢筋砼构件进行加载,这样就避免了加固试验需要花费很长一段时间弊端。目前一般采用的试验是通过对砼构件恒定加载70%极限承载力来完成的。

第三,为确保试验结果能真实地反应实际情况,避免因长时间加固试验及受自然环境等因素的干扰,本次试验采取了以下措施,该试验为得到因钢砼柱腐蚀导致构件损坏及碳纤维对钢筋砼桥梁构件进行抗剪加固的效果,且保证不锈钢阴极片和混凝土表面能够充分接触,因此分别在加固试验柱的碳纤维间隔区和不锈钢阴极片间塞了一些薄棉布。

2.2 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法的工作原理:利用粘接剂和锚栓的粘贴锚固能力,实现钢板与大型砼结构的受拉面或其余薄弱位置的固定,从而达到共同抗弯、抗剪。该方法是近年来发展起来的一项新技术,其主要特点是施工方便,技术安全可靠,短时间内加固效果较好,且构件原尺寸基本不会变动等。该技术通过粘贴钢板对钢筋砼桥梁的加固处理,能够使其原结构刚度获得进一步的加强,并对裂缝的开展起到好的抑制作用,改善钢筋与大型砼的应力状态。当粘贴钢板拟提高桥梁的抗弯强度时,可将钢板粘贴到梁的底部。如果将这两者当成一个整体进行设计,可实现对钢板和大型砼局部剪切强度的有效控制,如将钢板粘贴到构件的侧面,需要注意要使钢板与原构件内部抗剪钢筋保持一致的方向。另外,适合在钢板产生屈服前期采用该加固方法,以保证大型砼不会出现剪切及正应力破坏。

2.3 增加桥梁体外预应力加固法

该方法是利用增加体外预应力方法进行加固的,体外预应力是后张无粘接预应力的一种,这种方法能使被加固的构件应力水平降低、且加快工期等特点,最大的特点是适用在大跨度构件、重型结构以及基于高应力或高应变状态下的大型砼构件等效果最佳,但加固后对原结构外观有一定的影响。该方法是将预应力钢筋布置于大型砼截面之外的技术,体外预应力构件包括:体外预应力孔管、浆体、锚固体系和转向块等几种,但该方法不能在温度超过60℃的环境下使用,也不宜用在收缩徐变较大的大型结构上,只有在防锈和防腐蚀条件较好条件下才能获得好的加固效果。

3 结束语

每一种高速公路钢筋砼桥梁损伤的加固方法都有一定的针对性和局限性,所以在实际操作过程中需根据实际情况选择跟设计要求相符的处理方法,只有这样处理结果才能够达到理想的效果。为得到即合理又经济的方案,就要对达到治理结果的方法分别针对其在使用阶段技术的可靠性、施工过程的难易度、工程造价的高低、工期的长短及对外部环境的要求等进行综合评比。目前,为了延长高速公路钢筋砼桥梁的使用寿命,减少其出现裂缝或开展,提高其抗剪力,保证交通生产的良好运营,在钢筋砼桥梁损伤处理的技术应用过程中要不断总结经验,除以上几种处理方法外摸索出更简捷、更经济的处理方法。

[1]刘锐.高速公路钢筋砼桥梁损伤的类型与加固处理[J].科技致富向导.

[2]张广山,赵华,蒙云.影响钢筋砼桥梁使用寿命的因素之一——砼的碳化机理及其影响因素分析[J].重庆交通学院学报.

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