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花岗岩石栏杆修复加固
发布时间:2021-01-12 15:26:09


摘 要:本文结合太仓某桥花岗岩栏杆修复加固实例,详细说明了复合纤维加固系统的应用,在保证栏杆安全、美观的情况下,对石材栏杆病害予以处理,解决了石材栏杆加固的难题,从而指导类似工程项目施工。


关键词:花岗岩 石材栏杆 复合纤维加固


石材栏杆在近几年桥梁工程中应用广泛,因其造型美观大方,结构厚重耐用,没有金属栏杆年久生锈的缺点,广受建设单位和设计单位的欢迎。虽然石材栏杆已用于桥梁栏杆近千年,但受安装施工、伸缩变形及不可预料的影响,造成花岗岩石栏杆的断裂、倒塌和坠落,造成灾难事故。本文结合太仓某桥花岗岩栏杆病害问题,对花岗岩石栏杆修复加固进行交流和探讨。


1 栏杆病害概况及病害分析


1.1 栏杆病害概况



太仓市某桥位于G204国道上,桥长420m,栏杆均采用花岗岩材料制作而成,栏杆立柱由于受各种外力作用,导致多处栏杆立柱柱身部位花岗岩石材出现断裂情况,如图1所示。


1.2 病害存在的危害及事故实例



金华某桥和东关大桥,新闻报道的嘉兴紫阳桥、石家庄子龙大桥都受强风或碰撞损毁,如图2所示。


1.3 病害原因分析


1.3.1 栏杆榫头断裂、脱臼


设计时考虑外观效果较多,栏杆采用雕刻石板,由于强风形成荷载,柱子根部的榫头无法承受过大阻力而断裂,所以被吹倒。


1.3.2 安装不安全


花岗岩石栏杆安装,多以榫接辅以水泥、水泥砂浆,石材易裂易断,加工尺寸不到位,榫头太浅,粘接材料强度不足,导致栏杆不够结实。


1.3.3 立柱、横杆断裂、脱臼


预留伸缩缝没有与下部结构伸缩缝对应并贯通,或考虑线型美观,造成超出允许偏差,桥梁在热胀冷缩后,部分位置开裂、脱臼,形成不安全因素,在狂风、碰撞时易倒塌、坠落,危及行人、车辆安全。


2 栏杆病害处理及加固方案


2.1 栏杆加固意图


栏杆出现的断裂、脱臼现象易引发安全事故,修复加固栏杆需要:


(1)修复断裂部位;


(2)恢复倾倒立柱,使连接部位在允许误差范围内,对连接部位进行约束加固,解决脱臼问题;


(3)加强立柱抗倾覆能力,免受外力损毁。


2.2 栏杆加固方案简述


采用美国原装TYFO RFIBRWRAPR合纤维材料和钢板组合加固施工方案,花岗岩石材断裂部位裂缝灌注环氧树脂,地面钻孔种植Φ1 0化学锚栓,粘贴锚固钢板后,再粘贴复合纤维材料约束加固,加固后面层刷涂与花岗岩相匹配的特殊涂料。


2.3 栏杆加固示意图(见图3、图4)



2.4 栏杆加固施工工艺


2.4.1 裂缝灌注处理


(1)裂缝的检查及清理


对修补的裂缝进行详细的检查、记录,对缝口两旁密封部分除污去尘,利用气压清除槽内浮尘。


(2)埋设灌浆嘴


清理后,用封缝胶骑缝埋设、粘贴灌浆嘴,间距沿缝25~40cm为宜,至少必须有一个排气孔和进浆孔,也可离裂缝尽头10~20mm预留(不密封),以便查看灌浆效果。


(3)灌浆


①灌注胶的配制:将灌注胶按规定配比配合、搅拌均匀,一次能用完一整套包装的量时不必称量,全部混合即可。初始配制时粘度低,配制后应立即灌注,且要少量配制,配好的浆液应在1.5h内用完,可根据缝的宽度、深度、使用温度及注浆时的进浆速率、进浆量来调整浆液的一次配浆量。


②灌浆工艺:先用气压缩空气将裂缝吹干净,灌浆顺序自下而上,由一端向另一端依次连续进行。


2.4.2 种植化学锚栓


定位:按设计要求标示化学锚栓钻孔位置。


钻孔:钻孔采用电锤沿已标记好的位置进行钻孔直规定深度。


清孔:检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用压缩空气吹出,然后用毛刷、棉布将孔壁刷净。


种植化学锚栓:化学药剂放入孔内后,用电锤将锚栓旋转或锤击方式植入。


2.4.3 粘贴钢板


(1)根据图纸所要求的尺寸下钢板料。


(2)根据化学锚栓的分布,在钢板相应位置钻孔。


(3)清理粘钢花岗岩结构面。用角磨机或钢丝刷打磨花岗岩表面。清理花岗岩表面浮尘。


(4)钢材粘贴面,需要进行除锈和粗糙处理,用砂轮磨光机打磨出金属光泽。


(5)严格按照配比配制结构胶,搅拌均匀后方可使用,一次配胶量不宜过多。


(6)用小铲刀将配制好的结构胶均匀涂抹在钢材表面和砼表面上,抹胶厚度1~2 mm,中间厚,边缘薄。将钢材粘贴到砼表面,粘贴到位后,立即上紧锚栓,使胶从钢材边缘挤出,同时要不断清理挤出的胶。


2.4.4 粘贴TYFO复合纤维材料


(1)基层处理


清理待粘贴的位置, 用结构修补胶补平,再磨光使之平整,粘贴前清除结构表面的结露和凝水,使其干燥。


(2)配制特种环氧树脂和浸润纤维布


按比例混合环氧树脂A和B组份,用低速机械搅拌约5 分钟, 期间温度应控制在5~28°之间。按图纸尺寸裁剪TYFO SEH51纤维布,并用TYFO专用树脂浸透均匀。


(3)复合补强层的施工


将待加固的结构表面涂刷底层树脂。在规定的时间内,将浸透的纤维布粘贴在图纸位置,纤维布经向(主纤维方向)搭接长度不得小于150mm。对复合补强层进行检查,气泡必须在树脂硬化前排出,纤维布必须和基层紧密附着。在树脂硬化前进行拉毛撒砂,增加表面粗糙度,利于二次涂装。复合纤维布24h即可达到设计强度的80%,48h将完全硬化,可以进行加载使用。


2.4.5 表面涂装


配置与花岗岩大理石颜色一致涂料对加固部位进行表面涂装。


3 栏杆加固特色材料


TYFO复合纤维材料是本次栏杆修复中采取的独特而有效的方法。将纤维复合材料布包裹栏杆结合部位,并通过锚栓、钢板修复,使修复后的栏杆连接成一个整体,且不影响美观。纤维复合材料的物理力学性能和特点:轻质、高强、高模、抗裂、耐腐蚀、耐久等特性,使它用在梁、板、柱、墙及管结构中的功效和增强砖木结构的压弯稳定性,以及在钢结构的防腐抗锈等方面已为广泛的实验和大量的工程实例所证实。使栏杆恢复原有性能,提高抗倾覆能力,实现花岗岩石栏杆修复的防护目的。


4 综述


针对花岗岩石栏杆桥梁存在的病害,采用TYFO复合纤维材料,以防断裂倾覆、防脱臼坠落的目的进行方案设计和修复加固,消除了潜在的不安全因素。本加固方案比拆除重装等其他修复补强方式,具有创新的工法和经济的造价,同时保证了桥梁的美观,为以后在类似桥梁修复中,积累了宝贵的经验。



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