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橋梁檢測及維修方案的運用與分析

2016-05-30 21:09:25王健
科技與企業(yè) 2016年1期
關(guān)鍵詞:膠料碳纖維橋梁

王健

【摘要】隨著我國交通道路工程建設(shè)規(guī)模的不斷擴大,及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)環(huán)節(jié)高新科技的大量的運用,促使橋梁建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展,尤其是大跨度、技術(shù)條件復(fù)雜的新建大型橋梁越來越多?,F(xiàn)階段,大跨徑橋梁養(yǎng)護管理與少數(shù)老舊橋梁是否能夠滿足目前車輛通行需求等問題愈加凸顯,為此,必須重視橋梁養(yǎng)護問題。本文在研究橋梁檢測與維修加固技術(shù)的同時,對橋梁實際工作狀態(tài)進行了準(zhǔn)確評估,以此達(dá)到橋梁使用年限增加及實現(xiàn)其社會經(jīng)濟價值的目的。為此,本文主要對橋梁檢測技術(shù)與維修加固技術(shù)的應(yīng)用進行了分析與探究,以期有效提升橋梁工程的整體質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】橋梁工程;檢測技術(shù);維修加固技術(shù);可靠度評估;檢測內(nèi)容;定期檢測;檢測方法;基底施工

20世紀(jì)中期以后,在全球范圍內(nèi),交通道路工程得到了極大的發(fā)展。特別是橋梁建設(shè)工作對提升車輛運行能力、緩解交通壓力等作出了巨大的貢獻(xiàn)。在其快速發(fā)展的同時,也給橋梁承載、通行能力提出了更高的要求,這就要求我們在對橋梁現(xiàn)有狀況正確評估的前提下,對橋梁實行檢測評估與維修加固,確定其承載能力,經(jīng)濟、合理的養(yǎng)護維修路線、路基與橋涵,對橋梁檢測、加固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究與全面掌握,促使其符合車輛安全行駛的目標(biāo)?;诖耍疚膶蛄簷z測、維修加固方式開展了研究,通過橋梁結(jié)構(gòu)養(yǎng)護體系的建立與完善,對橋梁具體工作狀態(tài)進行準(zhǔn)確評估,盡可能降低橋梁養(yǎng)護維修費用、增加橋梁使用年限,推動整個道路運輸行業(yè)的快速發(fā)展。

一、橋梁檢測技術(shù)的應(yīng)用

作為道路交通的永久性大型結(jié)構(gòu)物,運營橋梁也是道路行車設(shè)施的主要構(gòu)成成分與保證道路運輸安全的重要設(shè)備,其特點為結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)性強、修建難度大及成本高等,如出現(xiàn)損壞情況,不僅會導(dǎo)致限速減載,甚至產(chǎn)生行車中斷等問題。因橋梁修建時間不同,其設(shè)計與技術(shù)運用也存在諸多不同,為滿足行車需求,實現(xiàn)重載運輸,就必須對橋梁運輸承載能力、抗災(zāi)能力與安全性能進行全面提升,這就要求必須做好橋梁養(yǎng)護工作,只有這樣才能確保行車舒適度與安全性。

1、橋梁可靠度評估

經(jīng)長期運營后,橋梁受自然環(huán)境等多種因素的影響,往往會出現(xiàn)諸多問題,如梁體混凝土老化、橋面裂縫、鋼筋銹蝕等。因此必須嚴(yán)格遵循橋梁技術(shù)狀況,對運營多年的橋梁結(jié)構(gòu)實行可靠度評估,利用評估對橋梁承載能力與設(shè)計要求是否一致進行確定,橋梁能否位于正常運行狀態(tài),用于對加固方案的確定?;蛘甙凑赵u估狀況對養(yǎng)護維修方案進行合理選擇,嚴(yán)格遵循橋梁設(shè)計規(guī)范,對橋梁線路狀況加以改,達(dá)到?jīng)_擊減少損傷橋梁的目的。

在橋梁可靠度評估中,抗力與荷載檢測極為重要。與現(xiàn)行工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)抗力隨機過程模型公式(1)如下:

R(t)=KpRp(t) (1)

其中,計算模式不確定性隨機變量由Kp表示;

結(jié)構(gòu)計算抗力由Rp(t)表示,可由公式(2)表示:

Rp(t)=R[fmi(t),ai(t)] (2)

其中,第i種材料性能與對應(yīng)幾何參數(shù)分別由fmi(t)與ai(t)表示,其為時間t的函數(shù)。

因橋梁結(jié)構(gòu)屬于一個客觀存在的實體,理論上表達(dá)式內(nèi)不存在各變量隨機性,需利用具體檢測獲取該值。因材料性能不均勻性,檢測中將獲取不唯一的材料性能值。為此,可根據(jù)結(jié)構(gòu)建設(shè)的施工檢測資料等對橋梁結(jié)構(gòu)抗力衰減過程進行分析,如圖1所示。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)抗力的衰減

2、橋梁檢測內(nèi)容

伴隨我國經(jīng)濟政策調(diào)整,橋梁建設(shè)迎來了新的發(fā)展機遇。橋梁建設(shè)是我國改革開放不斷深化與社會主義市場經(jīng)濟建設(shè)的需要,是國民經(jīng)濟發(fā)展與人民出行安全的保障,也是現(xiàn)代化綜合運輸體系不斷優(yōu)化、強化的體現(xiàn),檢測作為橋梁建設(shè)的重要組成部分,其內(nèi)容如下:

(1)定期檢測:按照橋梁重要性,在投入使用后可相隔1—幾年對橋梁結(jié)構(gòu)進行簡單檢查,根據(jù)專業(yè)人員觀測與相關(guān)儀器對結(jié)構(gòu)狀況進行分析,并找出損傷原因。

(2)詳細(xì)檢測:結(jié)構(gòu)損傷在一定界限以上,需選取無損檢測方式、鉆孔取芯等對損傷原因進行詳細(xì)調(diào)查,并對其是否進行維修加固進行評估。

檢測項目主要涵蓋以下內(nèi)容:第一,檢測結(jié)構(gòu)材料與損傷狀況,如檢測結(jié)構(gòu)損傷程度;測定材料物理、力學(xué)性能;測試材料腐蝕狀況與化學(xué)性能等。

檢測結(jié)構(gòu)整體性能與功能狀況,如測量構(gòu)件內(nèi)力、測定結(jié)構(gòu)固有模態(tài)參數(shù)、測量結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)等。

3、橋梁檢測方法

(1)混凝土強度非破壞測定法:混凝土強度一般在建設(shè)過程中取樣進行標(biāo)準(zhǔn)試塊制作,并利用壓力試驗進行確定。因灌注、養(yǎng)護因素存有區(qū)別,其混凝土強度也存在一定差距。長期受力作用下,無法確定橋梁結(jié)構(gòu)混凝土強度的準(zhǔn)確值。此時,雖可選取鉆孔取樣的方式,因鋼筋密集程度較高,將大大增加取樣難度。為此,必須進行非破壞檢測方法的開發(fā)與研究,如表1所示。

表1 橋梁結(jié)構(gòu)混凝土強度檢測方法的比較

(2)鋼筋腐蝕測定法:通常選取自然電位法對橋梁鋼筋腐蝕進行測定,其原理如下:在鋼筋存在環(huán)境內(nèi)鋼材可保持相應(yīng)電位。如鋼材存在腐蝕狀況,按照點化腐蝕園林,將有腐蝕電池的形成,可分為腐蝕位置即陽極反應(yīng)位或非腐蝕位置即陰極反應(yīng)位。該情況下,將改變自然電位,用電位計測定其電位,也就是對鋼材腐蝕程度的判定。

二、橋梁維修加固技術(shù)應(yīng)用

作為一種新型復(fù)合材料,纖維增強塑料,在加固橋梁結(jié)構(gòu)與工程改造中得到了廣泛地應(yīng)用與推廣。其構(gòu)成成分主要為幾百萬的纖維絲與樹脂,6—15pm為纖維直徑范圍。如FRP存有拉力作用,纖維可對荷載進行最大限度地承受,樹脂向臨近纖維傳遞應(yīng)力,并對纖維不受附近環(huán)境有害離子侵害加以保護。按照加固試驗梁破壞特點,在極限狀態(tài)下,可使受拉鋼筋屈服,通過碳纖維拉斷導(dǎo)致破壞情況,通過現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范,可計算碳纖維加固梁抗彎強度。為提高橋梁質(zhì)量,需重視碳纖維布粘貼流程,如下:

1、基底施工

剝落、蜂窩、腐蝕等現(xiàn)象出現(xiàn)于混凝土表面,需及時鏟除,如劣質(zhì)層面積較大,在鏟除后需選取聚合物水泥砂漿進行修復(fù)。裂縫位置則需做好封閉施工。同時位于混凝土表面的浮漿、油污等需通過混凝土角磨機、砂輪等處理干凈,隨后打磨平整構(gòu)件基面混凝土,特別要磨平表面凸出部分,選取倒角方式處理轉(zhuǎn)角粘貼位置,并進行圓弧狀打磨。最后混凝土表面選取吹風(fēng)機清理干凈。

2、涂底膠

遵循相應(yīng)比例,在容器內(nèi)先后放置主劑與固化劑,選取攪拌器進行均勻攪拌,遵循現(xiàn)場具體氣溫狀況對其用量加以確定,并對其使用時間加以嚴(yán)格控制。在混凝土構(gòu)件表面選取滾筒刷與毛刷等均勻涂抹膠,厚度需控制在0.4毫米以下,不能出現(xiàn)漏刷、流淌等情況,待膠固化后,才能實施以下工作。

3、選取整平膠料找平

混凝土表面凹陷位置可通過刮刀嵌刮整平膠料進行填平修補,模板接頭等位置如高度差距大,需填補整平膠料,盡可能對高度差進行有效降低。轉(zhuǎn)角施工中,需選取整平膠料把其進行光滑圓弧形式修補,半徑控制在10毫米以上。

4、粘貼碳纖維布

根據(jù)設(shè)計規(guī)定進行碳纖維布的尺寸的選取,一般需在3米范圍以下控制碳纖維布長度。隨后在粘貼碳纖維布位置利用滾筒均勻涂抹,搭接、拐角位置則需增加涂抹量。在碳纖維布表面,選取特制光滑滾子,按相同方向進行多次重復(fù)滾壓,以致膠料從碳纖維布外表面滲出,以此將氣泡去除,確保碳纖維能夠與膠料充分浸潤。隨后將一層粘貼膠料均勻涂抹到最外一層碳纖維布外表面。完成碳纖維布粘貼工作后,需對其表面進行抗UV處理或防火涂料處理。

三、結(jié)束語

綜上所述,作為影響國民經(jīng)濟增長的重要因素,為推動社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,必須重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。隨著改革開放的不斷深入,我國道路交通事業(yè)也得到了極大的發(fā)展,檢測與維修作為橋梁建設(shè)的重要組成部分。檢測過程中應(yīng)確保其科學(xué)性、正確性與可行性。并確保合理的橋梁維修方案,提高路橋過渡段設(shè)計水平,是有效延長橋梁工程使用壽命,提升工程建設(shè)整體質(zhì)量的重要保障。為此,施工企業(yè)必須在充分了解橋梁施工技術(shù)的基礎(chǔ)上,嚴(yán)格遵循施工現(xiàn)場具體情況,做好檢測工作,只有這樣才能規(guī)范施工工藝,才能實現(xiàn)工程建設(shè)的社會效益與經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

[1]陳其富.“自密實高性能混凝土在橋梁構(gòu)件中的應(yīng)用研究”通過評審[J].長沙鐵道學(xué)院學(xué)報,2002(03)

[2]張宇貽,秦權(quán).基于可靠度的混凝土橋梁構(gòu)件最優(yōu)檢測/維修規(guī)劃[J].清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2001(12)

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