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1 概述
近年来,随着国民经济的快速发展,交通框架拉大,道路建设改造繁忙,***力度加大,公路事业无论是建设规模还是建设标准都有了一个大跨度、超常规的发展。特别是近十年来,***对基础设施建设进一步加大***力度,高等级公路的通车里程得到大幅度增长,对一些可以利用的病危桥梁有所忽视。尤其是七八十年代建造的公路桥梁,随着时间推进,交通量及超荷载的增长,普遍存在严重的安全隐患。而且病危桥梁的接连产生,主要由于对县乡公路的病危桥梁的改造加固资金有限,未能得到及时解决,只能采取限速限载,对交通造成比较被动的局面。但是,由于施工质量和桥梁设计等方面的原因,更因为建国以来所修建的许多老桥,由于受到当时的设计、材料、施工等方面的影响和局限,先天不足,加上不能适应目前交通量的迅猛增长,使得对公路病危桥梁的改造加固迫在眉睫。
2 公路病危桥梁改造加固的目的与意义
2.1 病危桥梁改造加固的目的
公路桥梁建成以后,随着时间推进,交通量及超荷载的增长,很快就需要对已建桥梁进行维修、改造和加固,结合浙江省富阳市现状病危桥梁改造加固工程,针对这些病危桥梁,不能满足继续使用的状况进行处理的方法。
公路桥梁不能满足继续使用大致有下面几种情况:
(1)公路桥梁在使用一定年限之后,出现结构陈旧老化、破损,影响到它原有设计能力而危及运行的,必须予以修补,使之***到原有设计的承载能力。(2)公路桥梁状况基本完好,但由于当初设计标准低,经过一段时期的交通发展,荷载标准或桥下净空等已不能满足新的设计标准规范,需对其加强才能适宜新的交通。(3)公路桥梁设计标准合理,结构基本完好。由于遇到某种特殊需要,原设计没有包括在内的荷载或结构变化,而需要临时改造加强。
2.2 公路病危桥梁改造加固的意义
公路病危桥梁加固以后,可以延长桥梁的使用寿命,用少量的资金投入,而使得桥梁能满足现有交通量的需求,更可以缓和桥梁***的集中性。对病危桥梁的改造加固,并非新建项目,一般来讲不是***人的政绩,但是实实在在的民生工程,可以预防和避免桥梁的坍塌造成物资损失和人身***。
3 公路病危桥梁改造加固的现状
3.1 病危桥梁改造加固难度大
结合浙江省富阳市现状病危桥梁改造加固工程的现状分析,病危桥梁的改造加固,不论那种需要都使得改造工程处于一种材料、空间都受到局限的被动的技术状态之下。而且由于桥梁结构形式多样,跨径不同,建设方法各异,地形、地质变化差别大等因素,使病危桥梁的改造加固成为一门广泛存在而又变化多端、极其复杂的学问。
(1)有些病危桥梁由于受地形限制以及现实的交通需要,需要在不中断交通的情况下进行改造加固,因此改造加固时会有交通干扰。(2)病危桥梁改造加固的原则一般利用原有结构进行,受其结构形式的限制,只能在原有结构上进行改造加固,因此局限性很大。(3)新建部分的结构体系与老桥结构体系的变化和过渡,以及结合部分的细节处理,对于设计和施工都是一个相当复杂的问题。(4)公路病危桥梁多数结构已处在不利状态,有的还岌岌可危。而且多数病危桥梁缺乏原有的设计资料和施工记录,结构内部情况不详,根据现有的受力情况,很难确定其结构极限,这给病危桥梁的改造加固带来了很大的风险。
3.2 病危桥梁改造加固技术要求高
(1)通常业主单位更愿意拆除旧桥然后重新新桥,除非必要时才利用原有病危桥梁而采用改造加固措施。(2)由于病危桥梁的改造加固的设计工作,技术复杂,工作量大,收费低,因此设计单位一般不愿意承担这样的设计任务。(3)病危桥梁的改造加固的设计需要良好的桥梁理论水平和力学基础知识,确定改造加固方案时要能够正确分析和判断原有桥梁的安危程度,即其结构状态和内力大小程度,这就需要一定的力学试验作为结构分析的支撑。(4)病危桥梁的改造加固方案在施工实施中存在复杂性,因此改造加固方案和处理方法需要有一定施工经验的******。
4 公路病危桥梁改造加固的思路
4.1 病危桥梁改造加固的基本概念
桥梁改造加固和维修养护所起的作用是不同的,维修养护是桥梁保持正常运营状态的保护性和预防性的工作,而改造加固却是从承载受力的角度来处理的。
(1)现有桥梁不能满足原设计荷载要求,应该通过改造加固***其原有的承载力。(2)现有桥梁的设计荷载标准不能满足当前的交通要求,要求提高到一个新的设计荷载标准。(3)现有桥梁需要通过一次性的特重荷载,要求采用临时性措施通过特重荷载而不使原结构受到***,过后***正常。
4.2 病危桥梁改造加固的方案
一般情况下,病危桥梁的改造加固方案,可以考虑减少内力或增大断面,也可以考虑采用新材料进行改造加固,主要有以下几种方法:
(1)结构性加固,对原有结构采用体外预应力、在结构的受拉区粘贴钢板或增设钢结构支撑等。(2)非结构性加固,对现有桥梁的裂缝进行封闭或压浆处理。
4.3 病危桥梁改造加固方案的实施
病危桥梁改造加固方案的实施,在工艺上有较高的要求,需要有一定经验的熟练工人和施工***来完成。
4.4 病危桥梁改造加固后的检测
病危桥梁改造加固后需要对其进行检测和观察,以确定改造加固的效果。
常规的检测方法是利用静载试验和动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比,来判断桥梁改造加固成功与否。
4.4.1 桥梁静载试验
静载试验通过测试桥梁结构在试验荷载作用下控制截面的应变、位移或裂缝分析来判定桥梁的承载能力。
荷载工况选择应反映桥梁设计的***不利受力状态,同时为了确保加载安全和了解结构应变和位移随着试验荷载增加的变化关系,对桥梁试验加载应分级进行。加载设备常采用可行式车辆,测点的布置不宜过多,但要保证质量,一般情况下,主要测点布设应能控制结构的大应力和大挠度。
4.4.2 桥梁动载试验
动载试验通过测试桥梁在动载作用下的响应,分析桥梁的频率、阻尼和振型等动力特性,根据动力响应和动力特性进行桥梁承载力评定。
桥梁结构的动力特性只与结构本身的固有性质有关(如结构的组成形式、刚度、质量分布和材料性质等),而与荷载等其它条件无关。桥梁在实际动载作用下,根据结构各控制部位的动力响应,如振幅、频率、速度和加速度以及反映结构整体动力作用的冲击系数等,来分析结构在动荷载作用下的受力状态。
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