桥梁结构常见病害及其防护、加固、修复新技术.pdf

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1、广东建材2011年第4期施工技术桥梁结构常见病害及其防护、加固、修复新技术毛彪1谢兴洋1吴浪2(1核工业华东建设工程集团有限公司江西南昌；2华东交通大学理工学院)摘要：本文根据国内外及笔者对钢桥、混凝土桥病害处治的理论研究和工程实践，对常见桥梁结构病害处治最有效的复合材料防护、加固、修复新技术作了系统的介绍，并指出这是桥梁结构病害处治的发展方向。关键词：桥梁结构：病害；防护；加固；修复1引言桥梁结构，因交通量增加，或荷载标准提高，或设计施工缺陷，或地震、战争等天灾人祸损坏而产生各种病害，要求当代桥梁工程师既能对桥梁结构病害进行有效诊断，判定其可否继续、安全使用或通过处治继

2、续、安全使用，还能了解和掌握桥梁病害防护、加固、修复新技术，使桥梁结构病害处治最快、最好、最省、最安全。常见桥梁结构病害，主要表现为结构强度、刚度不足，变形、裂缝超标，结构延性、耐久性差等，相应的防护、加固、修复措施为补强、补刚、裂缝修复、封闭和改善结构延性，提高其耐久性。桥梁结构防护，钢结构通常采用表面涂漆和热喷涂技术防锈以提高其耐久性，混凝土结构一般未作表面防护。桥梁结构的加固和修复，过去常用体外预应力法、黏结钢板和锚喷混凝土等方法。因这些方法使加固和修复后的结构自重增加较多，有效承载能力贡献不大、施工费时费钱、桥构外观效果受到影响，从而促使桥梁工程师开始选用轻质高强

3、、抗振耐劳、自防腐、不养护、易施工的新型复合材料进行桥梁结构防护、加固和修复，以期获得常规材料防护、加固、修复方法难以达到的技术经济效果。20世纪80年代，美国用碳纤维复合材料(CFRF)包覆因地震破坏的5号、80号州际公路上的两座桥梁的墩柱进行加固、修复【u，使桥梁的使用功能恢4结束倍SBS改性沥青路面施工质量涉及的面很广，影响因素很多。沥青混凝土路面施工的关键是人员、材料、设备的合理配置。在施工过程中要善于总结，克服不良人为因素，注重引进新技术、新材料、新工艺、新设备。对整个复和抗振标准提高，但墩柱截面尺寸增加甚微(例如5号州际公路桥墩包覆的CFRP壳厚度仅2mm～4

4、mm)。在欧洲，应用玻璃纤维复合材料(GFRP，或GRP)包覆钢桥进行加固、修复的项目己获奖并大量推广应用。在日本，CFPP板壳和GRP板壳加固、修复混凝土桥梁的技术已被建设省和其他机构采纳，进入实用阶段[2】。中国于20世纪80年代末90年代初开始这方面的研究实践。2桥道梁常见病害及其防护、加固、修复新技术2．1混凝土梁式、板式桥混凝土梁式、板式桥的常见结构病害，主要为强度、刚度不足、裂缝超限、混凝土表面碳化、破碎、结构延性、耐久性差。经理论、试验研究和工程实践证明的有效防护、加固、修复新技术在桥道梁、板受拉区外缘粘贴复合材料层合板或沿梁、板截面周边包覆复合材料层合壳，

5、将其改造成混凝土一复合材料复合梁、复合板承载【3】。以GRP加固钢筋混凝土梁(RC)梁为例，其复合构造方式如图l所示。与普通Rc梁相比，加固后的复合梁具有如下结构行为优势：(1)以梁中钢筋(适筋梁)达到屈服极限为比较标准，I型复合梁比普通RC梁极限承载能力可提高20％左右，II型复合梁的极限承载能力可提高50％以上。施工过程实施有效的动态管理，严格控制、掌握各种试验及检测技术。施工当中发现问题及时处理，只有加强管理，精心组织施工，才能铺筑出高质量、高水平的沥青混凝土路面，创造优良工程。●一35—施工技术广东建材2011年第4期＼图1GFRP加固RC梁截面构造(2)以梁的最

6、大裂缝宽度作为比较标准，I型梁荷载达到普通RC梁《桥规》规定的a锸ax时，裂缝宽度减小30％～40％；以《桥规》规定的裂缝开展宽度来确定梁的承载能力，I型梁比普通RC梁的承载能力可提高15％～30％。(3)以梁的正常工作极限状态的挠度控制作为比较标准，在普通RC梁破坏前，I型梁的挠度比普通RC梁挠度减小不多，但II型梁的挠度比普通RC梁小25％～3096，并且破坏前具有比普通RC梁更大的挠度，为工程在破坏前提供了较明显的先兆，有利于及早发现及早采取处理措施。(4)以梁的动态疲劳性能作为比较标准，I型梁随着疲劳次数的增加，加固增强的效果愈明显。疲劳循环50万次后，钢筋约为8

7、5％，跨中挠度约为60％，开裂高度减小15％，裂缝宽度减小约70％，疲劳循环200万次的疲劳寿命是普通RC梁的3倍。采用CFRP层合板加固Rc梁受拉区改造形成的复合梁，比I型GRPRe复合梁结构性能更优。例如一根长2m的试验简支梁，受拉区黏结0．3mm厚的CFRP层合板后，极限承载能力提高100％左右，最大挠度减小60％左右。2．2钢箱梁桥采用CFRP层合板加固RC梁受拉区改造形成的复合梁，比I型GRPRC复合梁结构性能更优。例如一根长2m的试验简支梁，受拉区黏结0．3mm厚的CFRP层合板后，极限承载能力提高100％左右，最