我國乃橋梁大國,尤其自改革開(kāi)放以來(lái),在橋梁建設方面我國取得了巨大的成就。然而伴隨著(zhù)橋梁總數量的不斷上升,大部分橋梁正面臨技術(shù)標準低、通行能力差的問(wèn)題,以至于無(wú)法滿(mǎn)足當今日益增長(cháng)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營(yíng),延長(cháng)橋梁的使用年限,對橋梁檢測、養護、維修等是必不可少的。但隨著(zhù)橋梁使用年限的不斷增加,易出現承載能力下降、通行能力超限的問(wèn)題,這時(shí)就需要對橋梁采取必要的維修與加固措施以滿(mǎn)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(mǎn)足使用上的要求。對橋梁進(jìn)行加固并非意味著(zhù)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構的整體性與共同工作。避免出現加固體系受力滯后而混凝土結構優(yōu)先破壞的情況。
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其次,通過(guò)加固的橋梁應具有較明顯的經(jīng)濟效益與社會(huì )效益。橋梁病害嚴重時(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用與耗時(shí),拆除舊橋也會(huì )產(chǎn)生不菲的費用。一般情況下加固改造舊橋低于新建同規模橋梁投資的50%左右,因此在滿(mǎn)足安全情況下,采用加固改造的方法更具有優(yōu)勢。
碳纖維布在橋梁加固中的應用
在橋梁加固中,必須盡可能地減少對原結構的擾動(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,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、墩臺等承重構件中,也可在非承重構件中加固使用。
在橋梁的主梁加固中,可以將碳纖維布等效為鋼筋,沿橋梁主拉應力方向粘貼碳纖維布,同時(shí)兩端設置錨固段,可有效防止裂縫的生成以及提高主梁的抗彎剛度;也可粘貼在梁的側面,發(fā)揮類(lèi)似箍筋的作用機理,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柱體側向變形起到約束,進(jìn)而提高墩柱抗壓強度。
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。首先碳纖維布強度高,用量過(guò)多會(huì )造成材料的浪費。其次碳纖維布的任意使用會(huì )降低混凝土的延性,影響受彎構件的破壞形式,造成碳纖維布受拉破壞轉變?yōu)槭軓潣嫾喜渴軌簠^混凝土的突然壓壞,受壓破壞具有突然性,危險程度較高。
事實(shí)上,雖然碳纖維布在橋梁加固中施工方便且對原結構影響小,但礙于其受力滯后的特性,在橋梁加固中難以發(fā)揮材料的高強度優(yōu)勢。而預應力碳板,結合預應力技術(shù),能夠充分發(fā)揮碳纖維復合材高抗拉強度、同時(shí)改變梁受力性能,為橋梁加固提供了全新的方法。預應力碳板尤其適用于大跨徑橋梁的加固,正逐步得到越來(lái)越多的認可。