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關(guān)于拱橋維修施工技術(shù)的論文
一、概論
我國拱橋的分類有很多，但是就其作用與意義上來說，我國的拱橋則主要以雙曲拱橋和石拱橋為拱橋的主要代表。雙曲拱橋是我國近年來始建與20世紀60年代的一種新型拱橋。石拱橋是一種原材料簡單、造價成本較低、承載力較強且外觀造型優(yōu)美的拱橋，廣泛應(yīng)用于我國大部分地區(qū)。
二、拱橋存在的危險隱患及維修加固的意義
(一)我國石拱橋存在的危險隱患及危害
第一，拱橋的拱圈開裂。由于石拱橋的主要承重部分是主拱圈，如果拱圈開裂，會直接影響石拱橋的安全。拱橋在承重的情況下，容易出現(xiàn)各種不同的開裂。還有就是建筑材料選材的自身原因所造成的，如石塊的選用的強度不達標，施工質(zhì)量控制不嚴等造成強度不均勻，也容易造成石拱橋在使用過程中開裂。除此之外，如果原設(shè)計荷載較低(汽-13、汽-15)，再加上近些年來車輛超限超載現(xiàn)象嚴重，又或者有些石拱橋坡度比較大，建造的不對稱，在外力的作用下也容易造成拱橋開裂，從而影響石拱橋的安全。第二，石拱橋的側(cè)墻外傾或開裂。在石拱橋的使用過程中由于拱橋上的建筑材料在填料過程中不密實或者外力承受的負荷較大，從而容易導致由于側(cè)墻的壓力過大而致使側(cè)墻的開裂。第三，橋面不夠平整。第四，石拱橋的基礎(chǔ)不均勻移動或沉降。石拱橋的上部結(jié)構(gòu)是由石拱橋的基礎(chǔ)部位直接承擔的，經(jīng)過一定時間的累積，當所承受的外部能力超過其負荷時，容易導致石拱橋的基礎(chǔ)位移，從而導致構(gòu)件的開裂。
(二)我國雙曲拱橋存在的弊端及危害
雙曲拱橋與石拱橋的危害大多相同，但是引起這些危害的原因卻有所不同，主要表現(xiàn)在：第一，拱橋的拱上填料不足。拱上填料的不足容易導致排水不暢，從而引起橋面的破壞。第二，拱橋橫向聯(lián)系。拱橋橫向聯(lián)系不足容易引起結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定。第三，墩臺的位移而導致的破壞，由于雙曲拱橋有著自重較大的特點，因而其水平推力也會相應(yīng)的增大，當承載力不足就容易出現(xiàn)下沉、斷裂。第四，橋面欄桿的破壞。由于雙曲拱橋的橋面缺乏穩(wěn)定的層面，又在車輛的外力作用下，橋面容易破損。當橋面結(jié)構(gòu)不均勻時，積水滲入填料中造成側(cè)墻的破壞甚至塌落。
(三)對拱橋維修加固的意義
拱橋的建設(shè)對于改善我國的交通狀況有著很大的作用，促進了我國經(jīng)濟的發(fā)展。但是由于目前大多數(shù)的拱橋年久失修，對安全產(chǎn)生著威脅，因而對拱橋的維修與加固，就顯得十分重要，對改善我省我市的橋梁運行狀況有著重要意義。
三、拱橋維修加固的主要施工技術(shù)
目前，國內(nèi)外橋梁加固的方法主要是通過增大原橋結(jié)構(gòu)尺寸或在結(jié)構(gòu)表面粘貼高強材料等，從補強的角度對橋梁進行加固。通過內(nèi)力調(diào)整，減小控制截面的彎矩，改善原橋結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高橋梁自身的承載能力，延長橋梁的使用壽命。實踐已經(jīng)證明，對現(xiàn)有橋梁進行維修與加固，可恢復(fù)和提高舊橋的承載能力及通行能力，延長使用壽命，滿足現(xiàn)代交通運輸?shù)男枰�，同時可節(jié)約大量的建設(shè)資金，縮短交通管制時間，收到良好的社會經(jīng)濟效益。在對拱橋維修加固之前，必須對各種方法考察，調(diào)研論證，分析，根據(jù)具體要求，現(xiàn)實環(huán)境等情況綜合比較施工技術(shù)，選擇合理的，經(jīng)濟的施工技術(shù)。主要加固的施工技術(shù)如下：
(一)拱橋上部結(jié)構(gòu)的加固
第一，頂端推加固法。拱橋在超出自身負載的作用下，對基礎(chǔ)橋臺產(chǎn)生巨大的垂直力以及水平的推力，并產(chǎn)生臺后填土的壓縮和沉降，從而導致拱橋拱軸線的變化和拱頂下沉。頂推法加固的原理是：在橋跨一側(cè)或兩側(cè)的拱腳處，安裝傳力結(jié)構(gòu)(鋼夾具或剛性橫梁)，通過千斤頂，施加推力(千斤頂?shù)男吞柛鶕?jù)橋跨結(jié)構(gòu)自重確定)，并將千斤頂兩夾具中間的拱肋鑿離，在頂推過程中，測量并觀察拱肋起拱及橋跨結(jié)構(gòu)變化情況，直到達設(shè)計水平距離或拱上橋面出現(xiàn)裂縫，保持千斤頂壓力在分離的拱肋間澆筑高標號環(huán)氧樹脂砼，待砼形成強度，放松千斤頂壓力，使橋拱軸線恢復(fù)。這種方法優(yōu)點是使用維修材料較少、經(jīng)濟，缺點是技術(shù)難以掌握，需專業(yè)施工隊。第二，加強橫向聯(lián)系維修加固法。當橫向聯(lián)系損壞或滿足不了分布橫向荷載的要求時，可采取增加橫向剪刀撐及增加、加大橫向聯(lián)系梁的方式解決：增加剪力撐：一般適用于橫向聯(lián)系較差或向剛度較小的桁架拱橋。操作方法：在兩拱肋間的拱腳處至五分點處加剪刀撐梁，梁的砼截面尺寸和配筋根據(jù)梁肋的大小來決定。剪力撐梁的鋼筋需和肋的鋼筋焊接，以加強接頭的剛度。增加、加大橫系梁：根據(jù)舊橋跨徑的不同及原橫向聯(lián)系的完好程度，可采用增加橫向聯(lián)系，一般可增設(shè)3-5道，增加的橫向聯(lián)一般情況下，砼截面大于老橫系梁，新增的要包裹拱肋。
(二)主拱圈的加固法
第一，加固墩臺及基礎(chǔ)。由于墩臺或基礎(chǔ)問題是拱橋缺陷引起的關(guān)鍵因素，可以采用鋼筋混凝土對外部施加預(yù)應(yīng)力等措施來對墩臺和基礎(chǔ)進行加固，以達到改善受力的狀況、提高拱橋的整體承載力。第二，改變結(jié)構(gòu)體系。利用連續(xù)作用的梁來改變結(jié)構(gòu)的受力體系，改善結(jié)構(gòu)的受力情況，以便提高橋梁的承載能力。第三，加固薄弱構(gòu)件。對于橋上有嚴重缺陷的薄弱構(gòu)件，通常采用新材料來達到增大主梁或主拱圈的截面的目的，用水泥漿來填裂縫或者用黏貼劑附加構(gòu)件的方法來進行加固。
(三)錨噴混凝土加固方法
錨噴混凝土是借助于一種噴射機械，具有高速和高壓的作用，可使混凝土緊密結(jié)合，形成整體。通過增加新的混凝土與受力鋼筋和原結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合是噴錨混凝土的加固原理。通過噴錨加固與原結(jié)構(gòu)的緊密結(jié)合，不僅阻止了原結(jié)構(gòu)的位移和開裂，同時也充分的發(fā)揮到了原結(jié)構(gòu)的作用，可以共同承受外承載，有施工工期短、質(zhì)量高而且投資成本低的特點。
(四)復(fù)合式加固方法
我們在實踐中多采用復(fù)合加固方案,復(fù)合式加固方法就是在對于拱橋的維修中既加固上部又加固下部，對于石拱橋采取主拱圈套拱加固與橋面系維修加固相結(jié)合；對于雙曲拱橋則多采取加大拱肋截面、增加并加大橫向連接修復(fù)橋面系，即更換拱上填料、重做橋面或鋼筋混凝土橋面。具體施工工藝則是首先是粘貼鋼板。然后則是是澆筑三鋼砼工。在實際工程中，粘貼鋼板又可分為七個步驟。第一，環(huán)氧砂漿配制。在配置環(huán)氧砂漿時，先將樹脂、稀釋劑、增韌劑、水泥以及砂按一定比例混合均勻，然后加入一定量的固化劑，攪拌均勻后放置備用。第二步，主拱清面。清理石拱橋有相當難度，主要是因為經(jīng)受了長期風化，表面坑坑洼洼、凹凸不平，為保證粘貼質(zhì)量,應(yīng)采用電動合金磨光機對粘貼表面全面打磨,將風化表層去除。第三，鋼板除銹。鋼板長期暴露在空氣中，很容易銹蝕，為了確保粘貼效果，在粘貼前用專門配置的電動鋼刷全面除銹,直到露出鋼材金屬光澤,并應(yīng)及時刷環(huán)氧砂漿防護、粘貼。第四，清洗主拱、鋼板表面。打磨完主拱表面和鋼板后,應(yīng)立即用丙酮進行清洗,以除去浮塵和雜質(zhì)。第五，鉆孔。先在主拱上放樣,然后用電錘鉆孔,鉆孔位置務(wù)必要準確,誤差應(yīng)嚴格控制在2mm以內(nèi),以確保鋼板安裝要求。最后，粘貼鋼板。鋼板通常采用工廠加工制作、鉆孔,運至現(xiàn)場后，先進行除銹、清洗處理，然后方可粘貼。粘貼時鋼板除用螺栓壓緊外,同時加支撐和用鐵錘用力敲打,直到四周出膠為止,以保證鋼板與拱圈、鋼板與鋼板密貼粘合,確保粘貼質(zhì)量。澆筑三鋼砼時，則需注意以下三點。首先，必須清除主拱圈拱背上面的浮渣和風化層,鑿毛、沖洗干凈。其次，按一定間距鉆孔,灌環(huán)氧樹脂膠漿,植入錨固鋼筋,布設(shè)鋼筋網(wǎng).鋼筋的直徑根據(jù)受力需要確定.最小直徑應(yīng)不小于12毫米。三，澆筑砼,砼強度至少為C30。
(五)拱橋加固施工的注意事項
第一是防洪。由于拱橋加固都是在省公路局下達計劃后，才開始實施的工程，施工時一定要注意北方特殊的氣候條件，盡量避開5到9月主汛期安排施工，這個時間正是當?shù)乇┯觐l繁的時間，因此，防洪是施工安全管理的重中之重。第二是拱橋加固時，滿堂架的支架地基處理。由于對拱橋加固時，大多采用滿堂架施工，而滿堂架所要承受的重量包括，施工人員及拱圈混凝土的重量。因此，它的受力要經(jīng)過計算，并對地基進行預(yù)壓，以消除永久變形，然后對支架也要預(yù)壓配重，邊澆注混凝土邊進行卸載，來消除支架的彈性變形。除此之外，還需注意錨筋的錨固、舊混凝土表面的處理、合龍及初凝期的交通控制等影響因素。
四、結(jié)語
總之，由于拱橋維修加固技術(shù)的不斷發(fā)展，我們應(yīng)該努力地研究拱橋維修加固的施工技術(shù)，不斷的引進拱橋維修的新技術(shù)，學習新工藝，不斷地提高拱橋維修的水平，減少工程的造價成本，并使拱橋維修加固得更加持久，堅固。在對橋梁進行加固后，不僅可以延長橋梁的使用壽命，減少資金的投入量，節(jié)省投資，使橋梁能夠充分滿足交通量的需求，并且也能夠減輕橋梁投資的集中性,能為國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟效益和社會效益。但是，又由于拱橋維修加固工程的技術(shù)要求較多，故而難度也比較大，因而在實施的過程中具有一定的難度。所以，對于拱橋維修加固的工作必須選擇有一定橋梁維修加固經(jīng)驗、富有較強責任心的、有施工專業(yè)的隊伍承擔。
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