60年代中期,懸臂施工的方法從鋼橋施工引入到預應力混凝土橋施工以后,擺脫了建造預應力混凝土梁橋只能采用預制裝配和在支架上現澆施工的單一局面,促進了預應力混凝土橋梁結構的發(fā)展,相繼有預應力混凝土T型剛構橋、連續(xù)梁橋、斜拉橋等結構如雨后春筍般地在全國各地出現,從而使預應力混凝土橋成為我國橋梁工程的主要類型。橋梁的其他施工方法,如轉體法、頂推法、逐孔施工法、橫移及浮運法等都在70年代中得到應用。90年代以來,我國的交通事業(yè)和橋梁建設出現了一個全新的時期,突出體現在高速公路建設和國道系統(tǒng)的暢通以及橋梁技術、橋型、跨越能力和施工管理水平的升華。
一、橋梁基礎施工和上部結構施工
1、橋梁基礎施工
橋梁基礎工程發(fā)展到今天,己經不受水文、地質條件的控制,所重視的是工程結構本身和經濟效益。目前國內己經擁有了合符我國國清的一整套施工工藝及相應的設備,而特大橋梁基礎已經向“組合基礎”發(fā)展。擴大基礎、樁基和沉井在各自的發(fā)展中又彼此“聯(lián)合”。這種聯(lián)合就是根據不同的水文、地質來發(fā)揮各類型式的特點而組成的一個整體,故出現了很多基礎形式。
橋梁基礎工程由于在地面以下或在水中,涉及水和巖土的問題,從而增加了它的復雜程度,使橋梁基礎的施工無法采用統(tǒng)一的模式。但是根據橋梁基礎工程的形式大致可以歸納為擴大基礎、樁和管樁基礎、沉井基礎、地下連續(xù)墻基礎和組合基礎幾大類。
2、橋梁上部結構的施工
橋梁上部結構的施工方法,70年代以后隨著預應力混凝土的廣泛應用,已經得到了迅速發(fā)展,并發(fā)生了重大的變革。在鋼筋混凝土橋梁的時代,可以說主要是現場澆注的施工方法。由于橋梁類型增加與跨徑增大,構件生產的預制化,結構設計方法的進步、機械設備的發(fā)展,由此而引起施工方法的進步和發(fā)展,形成了多種多樣的施工方法。主要有:就地澆注法;預制安裝法;懸臂施工法;轉體施工法;頂推法施工;移動模架逐孔施工法;橫移法施工;提升與浮運施工。
二、公路橋梁加固的原因及重要性
1、橋面不平、不潔。由于缺乏經常性的維修養(yǎng)護,在車輛輪胎的不斷作用下,許多橋梁的橋面板易產生破壞,特別對于已使用數十年以上的橋梁,或用瀝青材料鋪裝的橋面最易遭到損壞。橋面不平整對行車的影響,輕則使行車有輕微顛簸,重則產生跳車,以至不得不低速行駛。在簡支梁的梁端接頭處和掛梁的懸臂掛梁支點處的填縫材料,由于缺乏養(yǎng)護而產生脫落,且遭受車輛的磨耗,從而出現較大溝槽,這是引起跳車的主要原因。
當車輛經過跳車處時,即會引起臨近梁段的嚴重振動,從而增加構件的疲勞。若對此不加以改善,勢必將縮短橋梁的使用壽命。橋面上因長期無人清掃、整理,橋面不清潔,泄水孔堵塞,這一問題在許多中、小型橋梁中普遍存在。橋面上不清潔往往體現在護輪帶下積存垃圾、泥土污物,形成三角形硬塊,造成泄水孔被堵塞,下雨時橋面產生積水,車輛過橋時泥水飛濺,影響通行能力。
2、橋面欄桿破損、不完整。橋面欄桿損壞后,沒有及時維修恢復,在許多失養(yǎng)的公路線上都能看到。造成橋面欄桿局部損壞的原因,絕大多數是機動車交通事故造成的,部分是因為車輛上載有長大笨重的貨物在橋上行駛時不慎碰壞的,少數是人為碰損或盜竊所致。橋梁欄桿損壞,如不及時修整,不但影響美觀,更重要的是使橋上交通缺乏安全感。
3、橋頭產生跳車。由于橋頭引道高填土產生不均勻沉降,致使許多橋梁橋面與引道路面銜接處不夠平整、順適,從而使車輛駛過橋頭時,產生輕微或嚴重跳車。橋頭跳車不但影響車速,降低行車質量,而且也會影響橋梁使用壽命,嚴重的跳車甚至導致汽車彈簧鋼板折斷。
4、橋孔通水不暢,通航凈空不足。不少中小橋的橋孔水流不暢,橋孔附近河床淤塞。位于城鎮(zhèn)郊區(qū)和工廠附近的橋梁,由于排放大量生活污水和工業(yè)廢水,使橋孔淤塞更為嚴重。
5、路寬橋窄,形成“瓶頸”,影響通過能力。許多橋梁由于建造年限較長,標準較低,橋面窄小。在公路的維修改建中,往往路面拓寬,而橋梁沒有相應拓寬改建,形成“瓶頸”,既影響通過能力,又增加行車的危險性。
在公路橋梁使用期間內,任何橋梁都會成為舊橋。早期修建的橋梁,由于當時人們對鋪裝功能、病害認識有限,往往存在配筋偏小,鋼筋直徑過細,鋪裝與承載構件的界面連續(xù)不牢靠等問題。由于橋梁是建在大地上的特殊產品,不僅受自然環(huán)境的影響(如大氣腐蝕、溫度、濕度變化等),而且還受到使用環(huán)境的影響,難以避免產生損壞現象。這使橋梁的維修、養(yǎng)護、加固、改造已成為必然。
從經濟上分析,橋梁加固可以節(jié)省大量投資,收到良好的社會經濟效益。采用適當的加固技術和拓寬措施,不僅可以避免因拆除舊橋與重建新橋而增加工程費用;而且對現有交通運輸影響有的甚至可以在不中斷交通的情況下完成,早期設計施工的高速公的橋梁在長期大交通量、重荷載的運營情況下大部分出現了病害;同時也恢復和提高了舊橋的承載能力及通行能力,延長橋梁的使用壽命,滿足現代化交通運輸的需求。同時橋梁的改造和加固,不僅可以提高公路橋梁的通行能力和服務水平,而且在更大程度上能夠消除交通安全隱患。
三、公路橋梁加固的方法
1、橋面鋪裝加固法
局部修復鑿補法。將水泥混凝土鋪裝層的表面鑿毛,深度以使骨料露出為準;用清水沖洗干凈斷面并充分潤濕,涂刷上同標號的水泥砂漿(或其他粘結材料),最后在橋梁承載能力容許范圍內,鋪筑一層1~5cm厚的水泥混凝土鋪裝層。重新澆筑混凝土面板。橋面板的破裂和其他損壞特別嚴重,混凝土質量或施工狀況特別不良,且無適用的修補方法時,就必須采用重新澆筑新的混凝土橋面板的措施,施工時,將原有的行車道鋪裝全部拆除,再將行車道表面清掃干凈,必要時鋪入適量短鋼筋,配置上1~2層鋼筋網,澆筑整體化混凝土。橋面補強層加固法。即在舊有橋面上,重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補強層,此方法既修補已出現裂縫、剝離等損壞的橋面板,又能加高原有梁板的有效高度,增加梁板的抗彎能力,改善鉸結梁板的荷載橫向分布,從而提高橋梁的承載能力。
2、加大截面加固法
外包混凝土加固法,是用增大混凝土結構物的截面面積和配筋進行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方式:一種是加厚橋面板;另一種是加大主梁梁肋的高度和寬度。該法工藝簡單、適應性強,具有成熟的設計和施工經驗,適用于較小跨徑的T梁橋或板橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯提高,承載能力也能取得較好的效果。但現場施工的濕作業(yè)時間較長,加固后的建筑物凈空有一定減小。
3、粘貼碳纖維增強塑料加固法
采用專門的樹脂將碳纖維粘貼于混凝土結構受拉表面,碳纖維與原結構形成新的受力整體,碳纖維與鋼筋共同承受荷載,降低了鋼筋應力,從而使結構達到了加固和補強效果。此法幾乎不增加結構自重和截面尺寸,不改變凈空高度,施工方便,對原結構幾乎不會造成新的損傷,具有良好的耐腐蝕性、耐久性和抗疲勞性能,根據受力分析可進行多層粘貼進行補強,其方向性也可以靈活掌握。
4、灌縫膠灌注法
當梁體變形及裂縫嚴重,承載能力下降。當梁體存在嚴重變形和裂縫,應加強橋梁觀測及試驗檢測,分析原因,制定加固處理方對承載能力、剛度不足的梁體,首選用灌縫膠灌注處理裂縫,采用種植或粘貼鋼筋加固法、新澆注混凝土增大梁體截面加固法、粘貼鋼板法、粘貼碳纖維加固法、體外預應力加固法等方案進行進行結構補強,提高梁體的抗彎承載力。