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桥台、桥墩病害及加固方法

近年来,随着国内外交通事业的迅猛发展、运输量的大幅度提高、车辆载重量的日益增加,以及长期在自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化等)和使用环境(荷载作用频率的增加、材料与结构的疲劳等)的作用下,许多桥梁已渐渐不能适应现代交通的要求,直接威胁着人民生命财产的安全。

因此,对桥梁结构的维修、加固和修复等方面的研究已经引起了广泛的关注。

相对上部结构,桥梁下部结构更容易受到病害。桥梁下部结构包括桥台、桥墩、基础三个方面,应及时对桥梁下部结构病害进行研究分析,选择适合桥梁加固的关键技术,本篇着重讲述桥台与桥墩的病害防治和加固技术。

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桥台病害及其加固方案

桥台的定义:桥台,位于桥梁两端,支承桥梁上部结构并和路堤相衔接的建筑物。其功能除传递桥梁上部结构的荷载到基础外,还具有抵挡台后的填土压力、稳定桥头路基、使桥头线路和桥上线路可靠而平稳地连接的作用。

桥台一般是石砌或素混凝土结构,轻型桥台则采用钢筋混凝土结构。在岸边或桥孔尽端介于桥梁与路堤连接处的支撑结构物。它起着支撑上部结构和连接两岸道路同时还要挡住桥台背后填土的作用。

桥台基本上可以分为以下几类:1、重力式桥台;2、轻型桥台;3、框架式桥台;4、组合桥台;5、承拉桥台。前两种桥台应用较广,本篇主要讲前两种。

1.1 重力式桥台

1。1。1常见病害

(1)桥台的前墙向桥孔前倾,两侧与侧墙连接处出现由上至下的竖向裂缝,也有可能两侧墙向外倾斜,特别是高桥台较易出现这种病害,主要原因是台内土压力过大。

(2)台帽下的前墙上产生斜裂缝,主要是活动支座失灵或支座下的台帽中未设置扩散应力的钢筋网,砌筑质量差,或台帽受到过大冲击力所致。

(3)台身前墙出现竖向裂缝,大致在中部,由上至下的开裂,一般是横向两端的下沉量比中间大,由下至上的开裂则相反。

(4)台身出现大面积网裂、风化、剥落、缺损,一般为材料强度不高、砌筑质量不好造成的。

1。1。2可选加固方法

(1)对台身前墙前倾,视倾斜程度及发展情况,可采用全部或部分填料,最好是在破坏棱体范围内挖出台后填料,更换为砂砾石、碎石或干砌、浆砌片石等侧压力较小的材料,或者增加或加长搭板或加厚前墙,或者在台后增加桥孔。

拱桥在换填料时,应采取措施保持拱推力对桥台的平衡,如在桥孔设临时拉杆或台后设临时支撑承受水平力。

(2)对拱桥桥台因推力产生向台后滑动或倾斜,可根据现场地形及地质情况,加厚两侧墙,所加厚部分要与原台身牢固结合,但同时也增加自重或在两侧墙后端增设钢筋混凝土挡板,以增大侧墙与土体的接触面,提高土抗力。

(3)如果跨径不大,桥下空间又许可时,可在墩台之间设置钢拉杆,承受部分水平推力,限制或阻止水平位移。对于多孔拱桥,应注意各孔之间的推力平衡。如果台后不能开挖而台前有条件,可在台前增设支撑墙、支撑肋、支撑杆等,有条件时可改成埋置式桥台,还可在台身上设置一至多道钢筋混凝土水平U形箍,锚固在台身上。

(4)台帽下的裂缝可采用高强度等级水泥浆或砂浆灌注封闭,如果是支座引起的要先更换支座。

(5)对台身前墙竖向裂缝,如是基础横向不均匀沉降引起,且沉降尚未终止,应先加固地基,再用水泥浆或砂浆灌缝封闭后,采用钢筋混凝土围带、钢箍或增大前墙厚度等方法加固。

(6)对台身大面积开裂、破损、风化、剥落的,可采用外包钢筋混凝土套箍加固。

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1.2 轻型桥台

轻型桥台的形式很多,如:各种埋置式台、薄壁桥台、U形桥台、背撑式桥台、箱型桥台等。

轻型桥台一般采用钢筋混凝土浇筑,其重量轻、刚度小,有一定的弹性变形。

桥台大致分为柱、墙、梁、板、框架等钢筋混凝土构件。各种钢筋混凝土构件所具有的病害,它们也可能有,加固方法大致相同。

1。2。1常见病害

(1)柱式桥台的台帽或盖梁向桥孔前倾,台背处的伸缩缝被顶紧,或支座严重歪斜。柱式桥台虽然一般采用埋置式,即有前锥坡,但如果台高、柱又少的话,台后土压力仍会将桥台推斜。

如果没有前锥坡,台帽下的挡土墙可能前倾或开裂,台柱出现水平裂缝,严重时挡墙还会局部坍塌。

(2)桥台盖梁出现竖向裂缝,这要根据裂缝发展的方向、上部结构的受力情况、盖梁跨度或悬臂长度、基础是否有不均匀沉降等因素,判断裂缝是由于受力引起的还是基础下沉引起的。柱式桥台如果设有两侧墙挡土作为独立的挡土墙,也会出现因土压力过大引起外倾、开裂等现象。

1.2.2加固方法

(1)对于桥台向桥孔前倾的情况,可类似于加固重力式U形台前墙前倾那样,更换台后破坏棱体长度内的填料为砂砾石、碎石或干砌、浆砌片石。有前锥坡的桥台应挖到前锥坡顶面偏下附近,没有前锥坡的应挖到台底面处。还可增设或加长搭板。

(2)当路堤高而坡度大时,可考虑改路堤为桥孔,或在台后增设一挡土墙高度,视有无前锥坡而定。或在台前加斜支撑梁、支撑肋等针对桥台盖梁出现的竖向开裂。如果是基础不均匀沉降引起的应先加固地基。

盖梁的加固采用粘贴钢板或纤维复合材料、体外预应力、增大截面高度、中间加柱等方式。

桥墩病害及其加固方案

桥墩的定义:桥墩是支承桥跨结构并将恒截和车辆活载传至地基的亚筑物。桥台设在桥梁两侧,桥墩则在两桥台之间。

桥墩的作用是支承桥跨结构: 面桥台支撑起支承桥跨结构的作用外,还要与路堤衔接并防止路堤滑场。为保护析台和路堤填士,析台两侧常做一些防护和导流工程。

桥墩主要可以分为以下几类:1、重力式桥墩;2、空心式桥墩;3、桩式墩;4、柱式墩;5、柔性墩;6、薄壁墩。等,除了重力式桥墩,大多数桥墩可归类为轻型桥墩

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2.1 重力式桥墩

重力式桥墩体积大、自重大、抗推刚度也大,一般采用片石混凝土。由于材料价廉,地基好时常用。

2。1。1 常见病害

(1)墩身竖向裂缝,一般是基础横向不均匀沉降引起,若裂缝由下而上,说明基础中部的沉降大于两端;若裂缝由上而下,说明基础两端的沉降大于中部。

(2)墩身水平裂缝,对梁式桥,一般是砌筑质量或混凝土浇筑质量不良引起;墩身水平裂缝,对于拱式桥,也有可能是相邻两跨的水平力相差过大引起。

(3)若墩身出现网裂,主要是砌缝砂浆不饱满或砂浆强度降低引起,也可能是日照温差应力或水位频繁涨落引起。

(4)墩帽中部出现纵向裂缝,或支座四周出现放射形裂缝主要是墩帽尺寸不够,特别是厚度或边缘宽度不足,或墩帽水平钢筋网配置不足,混凝土强度降低,在局部压应力大时引起开裂。

2.1.2 可选加固方法

(1)对墩身竖向开裂,如果是基础横向不均匀沉降引起,沉降未停止,应先加固地基,再用水泥浆或砂浆灌缝封闭后,采用封闭型钢筋混凝土围带,或型钢箍,或外包钢筋混凝土加大墩身截面加固。

(2)对墩身水平裂缝,如果开裂不严重并已基本稳定,可灌注高强度水泥浆封闭。如果开裂严重或仍在发展的,除了灌浆封闭外,还应外包钢筋混凝土。

(3)对大面积网裂也是如此。墩帽出现的裂缝,视缝宽的大小,采用环氧胶或环氧砂浆灌缝,如果开裂严重,则需要墩帽加封闭形钢筋混凝土围带或钢箍。

2.2 轻型桥墩

轻型桥墩的形式很多,特别是城市立交桥的桥墩花样更多,如薄壁墩、柱式墩、T形墩、V形墩、柔性排架墩、空心墩等。

墩身一般采用钢筋混凝土,如果桥较宽,墩帽或盖梁常采用预应力混凝土。轻型墩刚度小,可有一定的弹性变形。桥墩可大致分为柱、梁、墙、斜撑等钢筋混凝土构件,柱、梁、墙、斜撑为偏心受压构件,一般作为墩身,墩帽或盖梁可作为简支梁、悬臂梁或连续梁。

2。2。1 常见病害

(1)桥墩盖梁的跨中出现由上而下的竖向裂缝,一般为基础横向不均匀下沉引起。

(2)如果盖梁的受拉区出现竖向开裂,说明盖梁抗弯能力不足。

(3)如果墩柱附近出现斜裂缝,则说明抗剪能力不足。

(4)盖梁一般较宽,很少会出现斜裂缝,但如果盖梁承受剪力较大,斜筋配置不足时也可能出现。

(5)不等高盖梁或墩帽的内角隅处出现竖向裂缝,严重时部分混凝土剥落露筋,主要是盖梁水平配筋不足,截面尺寸不合理,由局部应力所致。

(6)墩柱歪斜,一般是基础发生了水平位移,如基础受单侧软基挤压,相邻两跨上部结构的水平力严重不平衡,车、船撞击等原因造成的。

(7)墩身出现水平裂缝,一般是墩身承受较大弯矩所致,如相邻两孔上部结构水平力严重不平衡,特别是独柱固结墩在荷载偏心或上部结构为弯桥受扭时,传给墩柱的横向弯矩过大引起。

(8)T形墩的墩帽中部上方出现竖向裂缝,或墩帽出现斜裂缝,主要是墩帽悬臂过长,或预应力施加不足,造成抗弯、抗剪能力不够所致。

(9)墩身出现竖向裂缝并伴有沿缝破碎现象,一般是主钢筋生锈所致。如果墩身出现网裂、脱皮等,是日照温差应力或水位频繁涨落及腐蚀引起。

2.2.2可选加固方法

(1)对盖梁或墩帽出现的各种竖向裂缝和斜裂缝,可在受拉区两侧面采用粘贴钢板或纤维复合材料、施加体外预应力、增加梁高、提高抗弯刚度。

(2)对悬臂或跨度过长的盖梁或墩帽,还可考虑在盖梁或墩帽下加柱等加固。

(3)对不等高盖梁局部应力裂缝,可采用灌环氧胶封闭后,两侧粘贴块形钢板,严重开裂时,应钻孔后穿入锚杆锚固。

(4)对于墩柱歪斜,如果是地基引起的,应首先加固地基,而后无论何种原因引起的歪斜,都可采用增大墩柱截面修正,增加新的墩柱、增加斜撑,替换等方式加固。

(5)对墩柱出现的水平裂缝、竖直裂缝及网裂等,如果水平开裂是由于弯曲受扭过大引起的,首先要尽量削减恒活载扭矩,如改变支座设置、释放墩梁固结为横向可活动的支座,在上部结构的腹板侧面纵向张拉体外预应力,改独柱墩为两柱或三柱墩等。

墩柱本身的加固可采用外包钢筋混凝土套箍,外贴多道或全高范围粘贴钢板或纤维复合材料箍及加斜撑、加柱等方式加固。

结论

总的来说桥梁加固方案的选择应充分考虑实施可行性的论证,对加固过程证可能出现的危及结构安全的隐患,应提出临时性措施,尽量减少对桥上交通的影响,做到桥梁加固技术先进、安全可靠、经久耐用、经济合理和有利于环保的要求。


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