我國(guó)乃橋梁大國(guó),尤其自改革開(kāi)放以來(lái),在橋梁建設(shè)方面我國(guó)取得了巨大的成就。然而伴隨著橋梁總數(shù)量的不斷上升,大部分橋梁正面臨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、通行能力差的問(wèn)題,以至于無(wú)法滿足當(dāng)今日益增長(zhǎng)的交通需求,甚至已經(jīng)威脅到橋梁的行駛安全。
為了保證橋梁的安全以及正常運(yùn)營(yíng),延長(zhǎng)橋梁的使用年限,對(duì)橋梁檢測(cè)、養(yǎng)護(hù)、維修等是必不可少的。但隨著橋梁使用年限的不斷增加,易出現(xiàn)承載能力下降、通行能力超限的問(wèn)題,這時(shí)就需要對(duì)橋梁采取必要的維修與加固措施以滿足新的使用需求。
橋梁加固改造的基本條件
由于橋梁使用功能的特殊性,并非所有橋梁都適合加固。首先,加固改造后的橋梁,在承載力、耐久性能上都需滿足使用上的要求。對(duì)橋梁進(jìn)行加固并非意味著可以無(wú)限制的提升橋梁承載力,需要考慮到新的加固體系與舊的混凝土結(jié)構(gòu)的整體性與共同工作。避免出現(xiàn)加固體系受力滯后而混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)先破壞的情況。
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其次,通過(guò)加固的橋梁應(yīng)具有較明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。橋梁病害嚴(yán)重時(shí)可考慮采取廢除重建的形式,但這種方式不僅需要考慮新建橋梁的費(fèi)用與耗時(shí),拆除舊橋也會(huì)產(chǎn)生不菲的費(fèi)用。一般情況下加固改造舊橋低于新建同規(guī)模橋梁投資的50%左右,因此在滿足安全情況下,采用加固改造的方法更具有優(yōu)勢(shì)。
碳纖維布在橋梁加固中的應(yīng)用
在橋梁加固中,必須盡可能地減少對(duì)原結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)、損傷以及加固后自重的增加,同時(shí)兼顧施工操作的可行性。碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng),且施工方便的特性,在橋梁加固中可得到充分的發(fā)揮。因此碳纖維布在橋梁中,可用于主梁、墩臺(tái)等承重構(gòu)件中,也可在非承重構(gòu)件中加固使用。
在橋梁的主梁加固中,可以將碳纖維布等效為鋼筋,沿橋梁主拉應(yīng)力方向粘貼碳纖維布,同時(shí)兩端設(shè)置錨固段,可有效防止裂縫的生成以及提高主梁的抗彎剛度;也可粘貼在梁的側(cè)面,發(fā)揮類(lèi)似箍筋的作用機(jī)理,提高主梁抗剪承載力。碳纖維布也可用于軸心受壓的墩柱加固中,可采用環(huán)向圍束法,在墩柱上纏繞碳纖維布對(duì)柱體側(cè)向變形起到約束,進(jìn)而提高墩柱抗壓強(qiáng)度。
需要注意的是,碳纖維加固不僅需要注意錨固還需要注意用量問(wèn)題。首先碳纖維布強(qiáng)度高,用量過(guò)多會(huì)造成材料的浪費(fèi)。其次碳纖維布的任意使用會(huì)降低混凝土的延性,影響受彎構(gòu)件的破壞形式,造成碳纖維布受拉破壞轉(zhuǎn)變?yōu)槭軓潣?gòu)件上部受壓區(qū)混凝土的突然壓壞,受壓破壞具有突然性,危險(xiǎn)程度較高。
事實(shí)上,雖然碳纖維布在橋梁加固中施工方便且對(duì)原結(jié)構(gòu)影響小,但礙于其受力滯后的特性,在橋梁加固中難以發(fā)揮材料的高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)。而預(yù)應(yīng)力碳板,結(jié)合預(yù)應(yīng)力技術(shù),能夠充分發(fā)揮碳纖維復(fù)合材高抗拉強(qiáng)度、同時(shí)改變梁受力性能,為橋梁加固提供了全新的方法。預(yù)應(yīng)力碳板尤其適用于大跨徑橋梁的加固,正逐步得到越來(lái)越多的認(rèn)可。