橋梁連續(xù)箱梁的加固措施及日常養(yǎng)護

吳杰

（貴州省公路橋梁工程總公司，貴州 貴陽 550001）

1 工程實例

1.1 工程概況

某大橋位于330國道K270+830處，該主橋結(jié)構(gòu)形式為變截面連續(xù)箱梁，其跨徑布置為(52+80+52)m，橫斷面形式為單箱單室箱形截面，箱寬8m，兩側(cè)翼緣板懸出3.75m。支點箱梁高5m，中孔跨中及邊孔墩附近梁高為2.4m。箱梁下緣按二次拋物線變化。箱梁底板和腹板厚度由中孔墩頂向兩側(cè)遞減。橋面寬度:2m(人行道)+12m(行車道)+2m(人行道)。設(shè)計荷載:汽-20，掛-100，人群3.5kN/m2。箱梁混凝土采用50號;縱向預(yù)應(yīng)力采用7Φ5鋼絞線，錨具為XM15-7;橫向預(yù)應(yīng)力采用24Φ5碳素鋼絲，張拉端用弗氏錨，固定端用鐓頭錨錨板;豎向預(yù)應(yīng)力采用精扎螺紋粗鋼筋，錨具為YGM錨。

該橋于2000年建成通車，2005年9月，發(fā)現(xiàn)該橋箱梁腹板有裂縫產(chǎn)生。2006年6月，檢查發(fā)現(xiàn)，主橋箱梁腹板裂縫1795條，其中裂縫長度在1m以上的有三條，頂板及底板未發(fā)現(xiàn)裂縫。2007年5月，發(fā)現(xiàn)腹板新的短小裂縫有所增加，原有裂縫長度呈發(fā)展趨勢，裂縫長度在1m以上的已有70條，比當年調(diào)查結(jié)果增加了67條，部分裂縫寬度已達0.3～0.4mm。后來又發(fā)現(xiàn)箱梁頂板有縱向裂縫，零號塊橫隔板有發(fā)散裂縫，腹板局部露筋，混凝土骨料清晰可見，且骨料間縫隙較大。同時也發(fā)現(xiàn)橋面鋪裝混凝土局部破損、部分橋面鋪裝鋼筋已露出表面。

1.2 加固維修方案

對全橋?qū)挾却笥?.1mm的裂縫進行灌漿，對寬度小于0.1mm的進行表面封閉處理，對混凝土表面缺陷進行修補。

在主梁箱室內(nèi)每隔3m增加一道封閉式加勁鋼架，以改善箱梁的整體受力性能。在加勁鋼架的上下錨梁間用螺桿施加豎向拉力，以平衡底板自重產(chǎn)生的彎矩。錨梁采用環(huán)氧砂漿工字梁粘貼在頂、底、腹板上。

根據(jù)腹板的裂縫成因，在加固計算活載(汽車和溫度)產(chǎn)生的內(nèi)力由鋼板條承擔，最大的裂縫寬度控制在0.1mm以內(nèi)。在腹板粘貼60＞6mm的熱軋扁鋼條，埋植螺桿錨固，鋼板條中心間距為30cm，粘貼范圍延伸至梗腋。

根據(jù)頂板裂縫的成因分析，頂板裂縫除梗腋位置裂縫為受力裂縫外，其余均為非受力裂縫，因此對其進行封閉處理即可，梗腋處粘貼鋼板。

根據(jù)底板的裂縫成因，由于增加了豎向拉桿及錨梁，底板的受力大大改善，底板外的裂縫只需封閉即可。

1.3 加固后荷載試驗結(jié)果與運營情況

為檢驗加固補強效果，科研單位對該橋進行了靜動載試驗。在荷載試驗過程中，橋跨結(jié)構(gòu)始終處于正常的彈性工作狀態(tài)中，各工況試驗荷載作用下，橋跨結(jié)構(gòu)各主要控制截面的撓度、應(yīng)力(應(yīng)變)等測試指標均滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》及現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定要求。在試驗荷載作用下，箱梁混凝土表面粘貼的鋼板與原混凝土結(jié)構(gòu)共同受力變形，箱梁混凝土表面已封閉的裂縫呈非活動性，說明在對箱梁進行裂縫灌漿封閉處理、粘貼鋼板加固補強、粘貼碳纖維布、增加鋼支架后，原結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)受力裂縫的活動性得到了有效控制，結(jié)構(gòu)的使用工作性能得到恢復(fù)，表明加固補強措施行之有效。表明對該橋箱梁加固處理后，橋跨結(jié)構(gòu)承載能力均達到了設(shè)計及現(xiàn)行規(guī)范要求，橋跨結(jié)構(gòu)可以投入正常使用。該橋加固恢復(fù)正常通車后沒有出現(xiàn)新的裂縫開展情況，運營良好。

2 日常養(yǎng)護與加固維修方案

加固維修方案應(yīng)以不損傷結(jié)構(gòu)為條件，有目的地對影響箱梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的表觀質(zhì)量缺陷進行補強維修與結(jié)構(gòu)恢復(fù)修補。

2.1 日常養(yǎng)護與維修

鋼筋混凝土橋梁日常養(yǎng)護維修內(nèi)容包括:清除表面污垢;修補混凝土空洞、破損、剝落、表面風(fēng)化以及裂縫;清除暴露鋼筋的銹漬、恢復(fù)保護層;處理各種橫、縱向構(gòu)件的開裂、開焊和銹蝕。保持箱梁的箱內(nèi)通風(fēng)，未設(shè)通風(fēng)孔的應(yīng)補設(shè)。梁體的污垢宜用清水洗刷，不得使用有腐蝕性的化學(xué)清洗劑。

對梁(板)體混凝土的空洞、蜂窩、麻面、表面風(fēng)化、剝落等應(yīng)先將松散部分清除，再用高強度混凝土、水泥砂漿或其它材料進行修補。新補的混凝土要密實，與原結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合牢固、表面平整。新補的混凝土必須實行養(yǎng)護。

梁體若發(fā)現(xiàn)露筋或保護層剝落，應(yīng)先將松動的保護層鑿去，并清除鋼筋銹跡，然后修復(fù)保護層。如損壞面積不大可用環(huán)氧砂漿修補，如損壞面積過大可用噴射高強度水泥砂漿的方法修補。

梁(板)體的橫、縱向連接件開裂、斷裂、開焊，可采取更換、補焊、幫焊等措施修補。

裂縫的處理:全預(yù)應(yīng)力及部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件在正常使用條件下不允許出現(xiàn)裂縫，只有B類構(gòu)件允許出現(xiàn)裂縫。裂縫的類型除了與鋼筋混凝土梁橋相同外，還有沿預(yù)應(yīng)力鋼束的縱向裂縫，錨固區(qū)局部承壓的劈裂裂縫。當裂縫寬度在限值范圍內(nèi)時，可進行封閉處理，一般涂刷環(huán)氧樹脂膠。當裂縫寬度大于限值規(guī)定時，應(yīng)采用壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹脂膠或其它灌縫材料。對于不允許出現(xiàn)裂縫的橋梁，不論裂縫寬窄，都應(yīng)查明原因進行處理或加固。

空氣、雨水、河流水中含有對混凝土和鋼筋有侵蝕的化學(xué)成分時，應(yīng)對橋梁結(jié)構(gòu)進行防護。

鋼筋混凝土構(gòu)件的修補在晝夜平均氣溫低于5℃的冬季維修橋梁時，對修補的混凝土構(gòu)件應(yīng)采取保溫措施，保證混凝土的凝固硬化。用于修補加固的混凝土、鋼材，其強度和其它質(zhì)量指標應(yīng)不低于原橋材料。修補用的混凝土強度等級應(yīng)比原強度等級提高一級，在pH值小于5.6的地區(qū)，所用水泥應(yīng)根據(jù)環(huán)境特點采用耐酸的硅酸鹽水泥、抗鋁硅酸鹽水泥等。受拉區(qū)修補用的混凝土宜用環(huán)氧樹脂配制，受壓區(qū)修補用的混凝土可用膨脹水泥配制。

2.2 加固方法與適用范圍

根據(jù)不同部位的損壞情況，可以采用以下幾種方法進行加固。有時其中的幾種方法是要一起配套使用的。

澆筑鋼筋混凝土加大截面加固法。用于加強構(gòu)件，應(yīng)注意在加大截面時自重也相應(yīng)增加了。同時要增加鋼筋，多用于箱梁腹板加厚。

粘貼鋼板加固法。是普遍采用的方法，一般用于腹板、底板開裂后的加固和頂板梗腋處受力裂縫產(chǎn)生處。鋼板與原結(jié)構(gòu)必須可靠連接，并作防銹處理。在加固計算活載(汽車和溫度)產(chǎn)生的內(nèi)力由鋼板條承擔，最大的裂縫寬度控制在0.1mm以內(nèi)。在腹板粘貼60＞6mm的熱軋扁鋼條，并植螺桿錨固，鋼板條中心距為30cm，粘貼范圍延伸至梗腋。

預(yù)應(yīng)力加固法。因為預(yù)應(yīng)力部分失效而進行加固時，若原結(jié)構(gòu)有預(yù)留空，可在預(yù)留空內(nèi)穿鋼束進行張拉;若采用無粘結(jié)鋼束的可對原鋼束重新張拉;或增設(shè)齒板，增加體外束進行張拉。腹板抗剪強度不夠時，可采用加豎向預(yù)應(yīng)力加固。增加預(yù)應(yīng)力鋼束加固法可以抵消部分自重應(yīng)力，對于提高構(gòu)件強度、控制裂縫和變形的作用較好。在橋梁加固工程中得到了較好的應(yīng)用。

改變梁體截面形式加固法。一般是將開口的T形截面或П形截面轉(zhuǎn)換成箱形截面。也有將單箱單室截面變?yōu)閱蜗潆p室的。在主梁箱室內(nèi)中間增加一道縱向鋼腹板，將主梁變成一單箱雙室梁，中間腹板上通過噴燈加熱的方法施加一定的豎向預(yù)應(yīng)力。鋼腹板通過箱內(nèi)粘貼鋼板上、下鋼錨梁與頂、底板相連，鋼腹板分段預(yù)制，在箱內(nèi)組裝成型。增加縱向腹板可以最有效的改善腹板和底板的受力狀態(tài)。由于增加了中間腹板，底板外的縱向受力裂縫只需封閉即可。增加縱向鋼腹板，施加豎向預(yù)應(yīng)力難度比較大，且對頂板的受力較為不利，且鋼腹板進入箱內(nèi)時需在頂板上開孔，因此本方案的施工具有一定的風(fēng)險。

更換主橋橋面鋪裝。當橋面破損嚴重時可更換橋面鋪裝。有時需將伸縮縫一并更換。有時為了減輕恒載作用，經(jīng)計算分析后，可減薄鋪裝層厚度，或?qū)蓪咏Y(jié)構(gòu)層減為一層，即在箱梁頂板上直接做瀝青混凝土層作為橋面鋪裝層。

3 結(jié)束語

文章針對不同部位、不同類型的裂縫，提出了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的各種相應(yīng)加固措施及施工工藝要求，并將其中的幾種措施應(yīng)用到一座開裂的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的加固工程中，該橋加固后的荷載試驗及兩年的運營情況表明了加固方案的合理性。

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