一、选题的理论、实际意义
桥是一种架空的人造通道。由上部结构和下部结构两部分组成。上部结构包括桥身和桥面;下部结构包括桥墩、桥台和基础。 建桥最主要的目的,就是为了解决跨水或者越谷的交通,以便于运输工具或行人在桥上畅通无阻。中国山川众多、江河纵横,是个桥梁大国,在古代无论是建桥技术,还是桥梁数量都处于世界领先地位。千百年来,桥梁早已成为人们社会生活中不可缺少的组成部分。但由于我国幅员辽阔,从南到北,从东到西,在地理气候、文化习俗以及社会生产力发展水平上,都存在较大的差异。因此,各自立足于自己的实际条件和根据自己的需要,经过长期的时间,遂创造出多种多样的桥梁形式,并逐步形成了自己的特色。
早期的桥梁在修建时,社会发展缓慢,施工技术相对落后而且对于桥梁的后期养护长期忽略。后在运营的过程中运营车辆长期普遍超载和严重超载的现象未能得以遏制,桥梁的技术状态未能得到及时、细致的观测掌握,加之各种自然因素的影响天长日久桥梁病害随之加重,这会对公共财产和人命安全造成极大的隐患。
所以对于现在的工程检测与维护人员来说桥梁加固就显的尤为重要,现在意义上所谓的桥梁加固是指通过一定的措施使构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高,以满足新的要求。也就是要针对桥梁所发生的不能满足继续使用的状况进行处理。
加固的原因有桥梁耐久性差和年久老化、设计失当或施工质量差等。通过桥梁加固后,可以延长桥梁的使用寿命,用少量的资金投入,使桥梁能满足交通量的需求,还可以缓和桥梁投资的集中性,预防和避免桥梁坍塌造成的人员和财产的损失。
现在世界上桥梁加固设计的理论与思路主要是加固某些部件来改善桥梁的整体受力体系,使其适应新增的荷载并在加固后达到最稳定的状态。
二、研究动态、见解
桥梁加固的研究主要以力学与新材料研究为主,而现在在桥梁加固的众多方法中预应力加固技术正在逐渐被推广开来。
预应力加固法是采用外加预应力的加固方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁。
可分为预应力拉杆加固、预应力撑杆加固以及预应力碳纤维板加固,预应力拉杆加固主要用于受弯构件,以梁身为锚固体,通过预应力张拉对梁的受拉区域施加外力,以抵消结构本身的自重,减少车辆荷载作用下的应力。
预应力撑杆加固主要用于桥梁下部结构的轴心受压墩柱。预应力加固技术可使碳纤维在承担结构传递的荷载应力之前就已经处于较高应力水平,预先发挥一定强度。因此,预应力碳纤维技术是传统碳纤维技术的必然取代。
综合桥梁加固的各类方法我们不难看出桥梁加固的方向主要在与加固设计中力学方法的准确与完善以及加固材料的轻质高强。
三、研究思路、方法、技术路线
常见的桥梁加固方法有以下几种
1.粘贴碳纤维加固法
粘贴碳纤维加固法是采用高强度或高弹性模量的纤维复合材料(碳纤维布或者碳纤维板),用专门的碳纤维配套胶水将碳布粘贴在桥梁混凝土构件表面,使之与原构件形成整体,共同受力的加固方法。
2.粘钢加固法
外部粘钢加固法是一种采用粘钢胶将钢板直接粘贴在混凝土构件表面,使之与构件形成受力整体,以提高承载力、增大延性、刚度和满足正常使用要求的加固方法。
3.预应力加固法
预应力加固法是采用外加预应力的加固方法,适用于要求提高承载力、刚度和抗裂性及加固后所占用空间小的桥梁。
4. 而此次此桥梁加固的设计方法我拟采用第四种方法即增大截面加固法
这种方法是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。这种加固方法要求被加固的桥梁下部结构能够承受更多的自重,能够提供更高的承载力。通常情况下,以加厚桥面板或加大主梁的梁肋宽度为主。这种方法也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方式:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有一定减小。而此方法的加固重点在于解决好新加部分与原有部分的整体工作共同受力问题,试验研究表明,加固结构在受力过程中结合面会出现拉、压、弯、剪等各种复杂应力,其中关键是剪力和拉力。在弹性阶段,结合面的剪应力和法向应力主要靠结合面两边新旧混凝土的粘结强度承担,在开裂及极限状态下,主要是通过贯穿结合面的锚固钢筋或锚固螺栓所产生的被动剪切磨擦力传递。由于结合面混凝土的粘结抗剪强度及法向粘结抗拉强度远远低于混凝土本身强度,结合面是加固结构受力时的薄弱环节,即或是轴心受压破坏也总是首先发生在结合面,因此,结合面必须进行处理,涂刷界面剂,必要时对结合面从设计构造上配置足够的贯穿于结合面的剪切磨擦筋或锚固件将两部分连接起来,是确保结合面有效传力,使新旧两部分整体工作。
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