一、加固改造項目程序問題及復雜性
1、責任問題:
1)設計單位的責任:
很容易理解,設計終身負責制。根據現行的設計單位行業管理辦法規定,原則上變更設計---加固設計必須由原設計單位來進行,或者是經過原設計單位同意,才能由其它單位進行設計。目前的老橋加固設計要執行這些程序往往沒法實現,這樣就加大了新設計單位的責任,一旦承擔加固設計,其后續的工程設計缺陷責任要由新的設計承擔。
因此選擇設計單位是非常慎重的,它要有能力承擔責任或完成精細準確的設計工作。
2)建設單位的責任:
建設單位對工程項目的程序及中間環節的控制管理負有直接責任,因此工程項目管理的程序控制非常重要。橋梁檢測是加固工程中非常重要的一個環節,有時建設單位為了省錢,將檢測工作強壓給設計單位去完成,省去了檢測的重要環節,造 成了工程費用的浪費或加固效果的不到位,得不償失。而建設單位要為此承擔很大 責任。針對極個別項目,建設單位經費確實非常緊張,小型項目,勉強可以采取這種方式, 不得已而為之,但設計單位的勘察調查工作要非常細致全面。檢測單位要慎重選擇,檢測成果是加固設計基礎的基礎。施工單位的選擇,很好理解,是工程質量問題,是加固工程好壞的最終體現。
2、加固設計的復雜性
1)基礎資料的收集
老橋圖紙的查找,年代久遠,比較困難。但是即使困難,也要想方設法的尋找。我院這些年承擔的上百座橋梁加固設計任務,絕大部分是找到圖紙的,投入的精力很大。有些設計單位,老橋圖紙建設單位不能提供,做出了簡單的將老橋拆除的結論。極個別的沒有圖紙的,我們是通過現場測量老橋的所有細部結構尺寸,走訪調查原施工單位等方式來解決。
2)加固設計
首先是方案的選擇,根據檢測報告、原圖紙、現場踏勘等方式,了解掌握橋梁的主要病害,進行詳細的結構計算。結構計算是加固設計中最為復雜的技術問題,結構模型的建立,材料指標的折減,計算階段的劃分等,具有較高的技術含量。新的加固設計規范只對極限狀態階段進行驗算,而使用階段的裂縫控制驗算還沒有。由于交通部行業規范標準制定的滯后,相關高等學校、研究院所對加固計算的理論試驗研究較少,缺少理論試驗的支撐。計算分析要靠設計人員的經驗和結構力學基礎知識進行展開,要求較高。
綜合分析病害產生的原因,對癥下藥,確定加固方案。通過方案審查,然后進行細部的施工圖設計。
3) 后續服務
加固設計由于其局限性,老橋內部的未知的病害較多。開始加固施工后,會發現許多新的病害問題,要及時解決。加固設計應該是動態設計,變更量較大,設計的后續服務工作量較大。
二、加固設計的可行性
一般來說,對于使用等級不高的橋梁,絕大部分都是可以加固的,通過增大截面法、粘貼鋼板鋼筋及纖維材料,可以使橋梁的承載力和耐久性的得以提高,使用壽命延長。但是對于:
1)有先天性缺陷的,設計缺陷和施工質量缺陷
2)外觀病害非常嚴重的,如梁橋產生較大的裂縫,拱橋產生很大的拱腳位移等。建議拆除重建。是否加固不能簡單地套用檢測標準,對于檢測結論四類五類的橋梁也不一定需要拆除,要經過綜合分析確定,有的只需要進行簡單的維修養護處理也能解決。一、二、三類橋有的也需要加固改造。
加固方案和新建方案的選擇:
從經濟性來講應該首先選擇采用加固方案,兩者造價差異較大,即新建方案要比加固方案要大出很多,新建橋梁還要滿足相關水利航道新的規劃要求,考慮這些因素造價會增加更大。
三、荷載等級提高問題及耐久性
1、荷載標準的提高
原橋梁通用規范規定荷載標準:分4級 汽-10 15 20 超20 新橋梁通用規范規定荷載標準:分2級 公路—I 公路—II級國內有些學者認為,加固設計只能維持原橋梁的荷載標準,加固后不能提高。荷載標準只是每個橋梁結構在使用過程中所受荷載大小的控制值,通過加大結構截面幾何尺寸和粘貼鋼材及纖維材料來提高結構的強度和剛度等指標,是完全可以做到的。
2、加固后耐久性的認識
新的橋梁通用規范規定 公路橋涵結構的設計基準期是100年;國內目前設計絕大部分橋梁都很難做到,只是國內某些特大型橋梁某些關鍵部位要求做到100年的壽命?,F在我們設計的主導原則是對于主要承重構件力爭做到,設計安全儲備提高,進行耐久性專項設計,如采用高性能混凝土、不銹鋼筋,相應增加的工程投資巨大,相對提高橋梁的使用壽命。加固后混凝土結構的使用壽命預測很復雜,理論上有以下幾種方法:
1)按混凝土碳化壽命準則預測以混凝土碳化后,鋼筋開始銹蝕的時間為壽命終點;
2)按鋼筋銹漲開裂壽命準則預測是以混凝土表面出現順鋼筋方向的銹漲縫時間為壽命終點;
3)按裂縫寬度和鋼筋腐蝕量限值,預測結構壽命;混凝土保護層銹漲開裂后,鋼筋腐蝕速度加大,裂縫將進一步擴展,通過試驗的近似公式計算鋼筋腐蝕量限值來計算壽命;
4)按承載能力壽命準則預測
考慮鋼筋銹蝕等原因,以構件的承載能力降低到某一界限值得時間為結構壽命。這些都是一些定值分析方法,通過某些近似公式計算出近似值,不準,更好的方法是采用概率分析方法,將以上的因素及環境濕度、混凝土密實度、孔隙率、有害介質含量等作為隨機變量,非常復雜,工作量巨大。美國規范AASHTO LRFD中提到:
估計橋梁的剩余服役不是科學的,這是因為橋梁的剩余服役期取決于很多因素,例如橋齡、結構條件、設計時采用的規范以及目前和未來的車流量。然而,為了確定橋梁的剩余服役期和隨后的橋梁加固分類,規范中假定新建橋梁的服役期為75年,根據橋齡和剩余服役年限,將橋梁服役期分為3類。對于大跨徑橋梁的服役期遠大于75年,這個除外。
根據以上綜合分析,橋梁加固后能讓橋梁結構的使用壽命延長10~20年,在投資額不大的情況下,是應該可以接受的。