2011-980西部公路桥梁水下结构加固成套技术研究与示范 - 图文

附件2

中华人民共和国交通运输部制 交科技发〔2010〕334号 交通运输部科技项目 可行性研究报告

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项目名称：西部公路桥梁水下结构加固成套技术研究与示范 第一承担单位： 东南大学 编写日期： 2011 年 03 月 05 日

（字体宋体四号加粗，段落间距2倍，段前0.5行）

目 录

1．项目概要 ................................................................................................................. 1 2．项目前期研究及工作基础 ..................................................................................... 1 2.1国内外同类研究现状分析和评价 .................................................................. 1

2.2 项目前期科研及现有工作条件 ..................................................................... 4 2.3 参考文献 ......................................................................................................... 5 3．项目研究、开发的背景、必要性 ......................................................................... 7

3.1 研究目的 ......................................................................................................... 7 3.2 项目研究的必要性 ......................................................................................... 8 3.3 项目研究市场需求前景、推广应用领域 ................................................... 10 3.4 拟达到的技术水平 ....................................................................................... 10 3.5 在国民经济发展中的作用 ........................................................................... 10 4．项目研究、开发实施方案 ................................................................................... 11

4.1拟解决的关键技术问题 ................................................................................ 11 4.2 主要研究内容 ............................................................................................... 11

4.2.1基于西部若干典型桥梁的水下结构病害调查分析及性能评价 ...... 11 4.2.2公路桥梁水下结构加固成套技术研究 .............................................. 12 4.2.3工程示范应用试点研究 ...................................................................... 15 4.3 研究技术路线 ............................................................................................... 15 5．考核目标和技术经济指标 ................................................................................... 18 5.1技术目标 ........................................................................................................ 18 5.2经济指标 ........................................................................................................ 19 6．项目研究开发进度 ............................................................................................... 19 7．第一承担单位及承担单位概况 ........................................................................... 21

7.1 第一承担单位及承担单位概况 ................................................................... 21 7.2 各单位承担的主要工作及单位分工 ........................................................... 25 7.3 项目负责人和其他主要项目人员情况简介及承担的任务 ....................... 26 8．研究经费预算及资金筹措情况 ........................................................................... 28 9．经济效益和社会效益评估 ................................................................................... 28 10．其它需要说明的问题 ......................................................................................... 29 11．编写人员名单 ..................................................................................................... 29 12．第一承担单位意见 ............................................................................................. 29 附表1 .......................................................................................................................... 30 附表2 .......................................................................................................................... 31 附表3 .......................................................................................................................... 32

1．项目概要

我国西部地区存在相当数量的桥梁跨越江河等水面，其中，这些桥梁又有许多桥墩、桩基础、承台属水下结构，而西部地区环境严酷，地震活动频繁，随着时间的推移，桥梁水下结构出现的病害及损伤等问题越来越多，需要维修处治的也会越来越多。但传统水下结构的病害整治、加固普遍面临弃水、防水等难题，本课题将研究开发水下不分散混凝土加固技术、FRP网格缠绕加固技术、FRP-钢复合管静力压入加固技术、预制混凝土面板快速拼装加固技术、快速水下包钢加固技术等桥梁水下结构加固成套技术，实现桥梁水下结构的快速无排水加固，以期最大限度的降低水下结构维修加固的成本。通过对本项研究成果的推广应用，使得桥梁水下结构维修加固工作向专业化发展，提升我国水下结构维修加固的技术水平。 2．项目前期研究及工作基础 2.1国内外同类研究现状分析和评价

对于桥梁水下结构的病害整治与修复加固，常规的方法是围堰弃水外包钢筋混凝土加固法，首先在待加固水下结构的四周设置围堰（如钢围堰），围堰的高度取决于水的深度，围堰设置完毕抽出围堰内的水，对围堰漏水处进行加固堵漏、防渗处理，随后，对待加固水下结构表面进行处理，在四周绑扎钢筋，支护模板，灌注混凝土，最后对围堰进行回收。围堰弃水外包钢筋混凝土加固法因为施工时需要弃水、防水处理，必须在四周设置围堰，对航道影响大，占用资源多，围堰的材料费用及施工费用十分巨大，工期长；其施工方法的辅助设施的间接费用可高达加固本身直接费用的数十倍、甚至百倍，使得水下结构加固投入资源较多，经济性差，并且施工过程中占用航道空间，

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社会影响大，尤其对交通运输繁忙的河道，加固过程中的间接影响更是不可估量。

针对传统的水下混凝土施工，易造成材料离析、水泥流失，难以保证混凝土中材料的均匀性、容易造成施工质量下降题，国内外开展了水下不分散混凝土的相关研究，研究了水下不分散混凝土的专用外加剂——水中抗分散剂，目前，我国混凝土水下不分散剂有聚丙烯系和纤维素系两大类，掺加纤维素系水下不分散剂的混凝土凝结时间较长，强度偏低；而掺加聚丙烯系水下不分散剂的混凝土存在需水量大、拌合物坍落度损失大的缺点。对聚丙烯系絮凝剂从聚合物的分子结构、分子量、分子链的聚合方式等出发，接枝一定的减水功能基团，合成出性能良好的新型聚丙烯系絮凝剂已经成为可能。

水下不分散混凝土与普通混凝土相比除了具备水下抗分散性好的优点外，还具有优良的自流平性和填充性。但是，我国对水下不分散混凝土的开发与应用，主要集中在大坝、港口、海洋工程等领域，将水下不分散混凝土应用于桥梁水下结构加固，还鲜见报道。

水下不分散混凝土有着与传统水下混凝土完全不同的特点，可以解决桥梁水下结构加固传统施工中所遇到的技术难题。同时，作为一些其它水下加固技术的填充材料，开发应用水下不分散砂浆也具有显著的意义。

目前，日本在水下加固方面作了较多的研究工作，开发了一些适用技术。最近五洋建设公司报道了下沉钢箱法加固桥墩技术（NDR工法），其利用拼装的钢箱，下沉环抱于桥墩四周，在钢箱与桥墩之间设置反力支撑抵抗深水压力，钢箱底部设置止水带，形成密闭箱体，为加固工程创建一个干的工作环境；Raito公司开发了压入钢管法加

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固桥墩技术（SSP工法），其利用静力压入技术，将节段焊接拼装的加固钢管沿桥墩四周压入土中，将钢管与桥墩间隙间的水抽去之后，灌注无收缩高性能砂浆对桥墩实现加固。

FRP（Fiber Reinforced Polymer，纤维增强复合材料）加固水下结构在国外也得到相关研究者的重视，美国加州的Fyfe公司成功开发出了满足上述要求的水下固化FRP体系，Tyfo（R）SW-1，该树脂体系能够在高湿及水下能够快速固化；未固化前，能够与增强纤维产生强的粘合，不会被水流冲刷掉；环境友好，不会析出污染水源的小分子。南佛罗里达州大学的Winters成功将FRP应用于桥梁预应力桩基的水下修复加固，工程实践证明了FRP水下结构加固技术相对传统围堰弃水加固在节约成本方面具有的市场优势，通过桩基是否加固的内部钢筋腐蚀率对比表明，FRP加固对水下结构的抗腐蚀能力有着显著的提高，并且不受潮水周期及温度变化的影响。

日本学者堀川都志雄利用水下固化型树脂将连续纤维布应用于水下桥墩的抗震加固，进行了相关的试验与工程验证；加拿大学者最近进行了FRP水下修复钢管结构的应用研究，FRP水下加固的钢管的抗弯能力提高了8~21%。但在预浸的FRP布材缠绕粘贴加固时，由于包裹在内部的水无法顺利排除，FRP与待加固结构粘贴界面普遍存在空鼓显现，与干燥环境使用相比，加固效果下降。为使水下固化FRP与混凝土结构达到较高的粘结强度，一方面是水下固化FRP体系能够与混凝土表面形成稳定的化学键键接；同时还需要在施工过程中，尽量挤出FRP与混凝土间的水分。为此，Sen等人开发了高压气袋方法，利用高压气袋对缠绕FRP片材周边加压，降低FRP与混凝土表面及FRP层间界面的水分，提高FRP与混凝土及FRP与FRP

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