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【钢结构·技术】桥梁修复的新方法

浏览次数:13747次 发布时间:2017-02-16 【关闭】 字体:
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美国公路与桥梁建设一直处于世界领先地位,特别是在20世纪80年代以前,一直在高速发展。近二十多年来,美国公路与桥梁建设速度有所放慢,新建特大桥工程较少,很多桥梁进入了加固与维修期。


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根据美国联邦政府报告,全美有58,495座桥梁存在老化或结构缺陷等问题,急需维修。其中悬索桥、桁架梁(拱)桥、开启桥、城市下穿通道盖板桥损坏严重,这些桥梁基本上都是钢结构。目前,每年用于桥梁维修的费用高达数十亿美元,这些老化的桥梁每天还要运载近2.04亿辆车,无论是费用还是安全问题,对于全美各地的交通部门来说都是一个巨大的挑战。各地交通部门、学者和承包商,都在探索即节省资金又不用封闭交通也不用重新修建新桥的解决方案。

康涅狄格大学助理教授Zaghi博士表示,由于传统的修复方法速度很慢,修复的速度远远赶不上每年新增加需要修复旧桥的速度,因此急需采用新材料和新工艺进行受损桥梁修复。

受损桥梁修复的新方法

Zaghi博士和康涅狄格大学民用和环境工程部的同事最近完成了康涅狄格州运输部的一个研究项目,他们保养了4,182座桥梁,使用的方法可以显着降低成本和时间,同时减少道路封闭时间。

钢梁支座处的腐蚀是美国钢桥中最普遍的缺陷之一,可能会引发桥梁失稳或坍塌。传统的修复方法包括增加盖板或型钢加固等,这些方法都需要去除钢梁表面的保护涂层,而且由于桥梁年代久远,任何修复之前都意味着大面积涂层的清理。之后,维修人员需要抬起桥面板,这项工作不但费时费力,而且需要封闭交通。由于桥梁结构尺寸的不同,每座桥梁的修复都需要专门的修复方案。640.webp (1).jpg


在ConnDOT(康涅狄格交通运输部)和UConn(康涅狄格大学)的会议上,研究人员提出了利用超高性能混凝土包裹钢梁或梁的受腐蚀部位的方法。该方法包括将剪力连接器焊接到梁上,然后在钢腹板一侧浇注超高性能混凝土。Zaghi博士的研究团队提出了一个实验来证明这个修复方法是切实可行的,他们开始对完整梁、受损梁和修复后的梁进行三次大规模测试。

据研究人员报告称,利用上述修复方法成功地恢复了受损梁的承载能力,并且经修复后梁的承载能力超过了完整梁的承载能力约25%。

目前,市场上已经有超高性能混凝土。对于测试,UConn使用的是法国La farge公司芝加哥办事处设计的Ductal JS-1212超高性能混凝土。该种混凝土包含预混粉、水、 Premia 150、改性的膦酸酯增塑剂、Optima 100、改性聚羧酸减水剂、Turbocast 650A、非氯化物促进剂和钢纤维。根据Zaghi博士在ConnDOT的报告,当钢纤维的直径为0.2mm,长度为12.7mm时,混合物流动良好,且能自动密实。Zaghi博士表示,超高性能混凝土的强度是常规混凝土的五倍,并且能在12小时内完全固结。


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“在这种修复方法中,可以把超高性能混凝土浇筑的两片桥面板固定在工字梁上,然后再将荷载传递到桥梁的支座上。”Zaghi博士解释说,“这种混凝土不但强度高、耐久性好,还能有效能传递荷载、保护被修复的主梁钢筋或钢梁。”

Zaghi博士表示,利用这种修复方法可以在一个周末完成,而且可以向轻量级交通开放。

该部门已经获得了676,690美元的专项资金用于第二阶段的研究,主要涉及解决若干技术问题、优化设计和具体实施方案。ConnDOT和UConn将很快在现场测试这种维修方法,并且正在寻求可作为试点项目的桥梁。

基于该研究成果,美国国家公路和运输官员协会授予ConnDOT 2016年Sweet Sixteen最高价值创新研究奖,有超过来自国家级交通运输部门的120多个研究项目参与该奖项的竞争。

这种修复方法不需要每座桥梁的原始设计或建造参数,并且在费用相同的情况下,使用超高性能混凝土修复桥梁的数量是传统修复方法的4至5倍,此外UConn也会对修复后的桥梁进行长期监测。

Zaghi和UConn都还没有提交专利申请,据他们介绍,公众有权利知道我们的修复过程。“这项研究对于桥梁的安全非常重要”Zaghi说,“研究结果非常令人兴奋,因为我们正在挑战旧桥修复最核心的问题”。


(来源:土木极客)

转自:钢结构

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