淺談橋梁維修質(zhì)量控制及檢驗

李錦芳

（廣東虎門大橋有限公司，廣東 東莞 523000）

橋梁維修加固是當(dāng)今橋梁施工和維護中的難題之一，為便于維修操作及保證工程質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全，大多數(shù)的加固操作都是在中斷橋面交通的情況下進行的。近年來，社會各界對高速公路服務(wù)質(zhì)量要求不斷提高，在維持交通情況下實施加固工程的情況越來越多，而目前國內(nèi)相關(guān)加固規(guī)范對于加固質(zhì)量的檢查主要通過原材料、黏結(jié)膠等基材自身性能試驗及粘貼后進行簡單外觀檢查，難以判斷正常運營時的交通擾動對加固工藝效果及加固后橋梁結(jié)構(gòu)受力性能的實際影響。

1 橋梁維修及檢驗的重要性

隨著城鄉(xiāng)一體化建設(shè)和交通運輸事業(yè)的飛速發(fā)展，車輛載重量、車速和交通量大大提高，在過去三四十年所建造的低標準的、長期失養(yǎng)的農(nóng)用、公路及城市橋梁能否繼續(xù)服役并安全運營，已成為公路和城市建設(shè)決策部門的一件要事。但是，有病害甚至病害嚴重的危橋，如果有正確的檢查分析與診斷，以新技術(shù)、新材料給予加強、加固（配合必要的橋梁試驗驗證）一般是能夠繼續(xù)安全運營的，并且能使其原有載重等級得到提高。

橋梁結(jié)構(gòu)的檢查，是保證橋梁正常使用、進行維修加固的重要依據(jù)。沒有正規(guī)的檢查就不可能有合理的維修。病害發(fā)現(xiàn)得越早，維修工作量就越小；發(fā)現(xiàn)得越晚，維修工作量就越大。檢查不及時或不充分就有可能使橋梁病害得不到發(fā)現(xiàn)而潛藏隱患。因此，檢查橋梁結(jié)構(gòu)的目的在于隨時掌握結(jié)構(gòu)的技術(shù)狀況和安全狀態(tài)，總結(jié)設(shè)計、施工、使用和維修的經(jīng)驗與教訓(xùn)，檢定現(xiàn)有橋梁的承載能力和通行能力；指導(dǎo)對橋梁的正確使用、管理與維修等。舊橋現(xiàn)場的外觀調(diào)查是通過橋梁檢查人員的目測及有關(guān)量測儀器對橋梁進行全面細致的檢查，以便發(fā)現(xiàn)橋梁的缺陷或損傷的外部跡像，并分析其產(chǎn)生的原因。同時要測量橋梁主要承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際幾何尺寸。對于鋼筋混凝土橋梁，還要檢查鋼筋布置情況以及混凝土材料的有關(guān)性能。此項檢查、分析、加固的費用，一般只是新建費用的 10%～20%。而且在加固過程中，除少量重車短期繞行之外，勿需全部中斷交通，其經(jīng)濟效益和社會效益一目了然。這是一項很有意義的事。

2 工程概況

太平大橋東引橋33跨預(yù)應(yīng)力混凝土空心板連續(xù)剛構(gòu)橋，橋跨布置為33×20 m，上部結(jié)構(gòu)為20 m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。通過現(xiàn)澆橋面板及現(xiàn)澆連續(xù)段整體化處理，形成連續(xù)體系，且依據(jù)墩高情況分成四跨一聯(lián)、五跨一聯(lián)的連續(xù)、剛構(gòu)結(jié)合的結(jié)構(gòu)型式。每孔半橋?qū)捰?5塊預(yù)制空心板組成，共有左、右兩幅，預(yù)制板高85 cm，12 cm的現(xiàn)澆整體化混凝土層，上設(shè)8 cm厚瀝青混凝土鋪裝層。下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁形式。

3 工藝現(xiàn)場試驗的方法

3.1 外觀檢查

目視和錘擊檢測，來判定結(jié)合面處理、粘貼效果。

3.2 同步受力性能試驗

在鋼板及旁邊老混凝土處貼應(yīng)力應(yīng)變片，通過靜載試驗對比檢測，來判定鋼板、環(huán)氧混凝土與老混凝土是否協(xié)調(diào)、同步受力；分別在中斷交通和正常通行下貼碳纖維布和植筋進行對比正拉試驗，以判斷膠體強度形成過程是否受到交通擾動的不利影響及其影響程度。

4 同步受力性能試驗測點布置

4.1 現(xiàn)場試驗位置的選擇

（1）在底板不同位置粘貼3塊鋼板。

（2）在底板相鄰位置粘貼1 000×1 000 mm碳纖維布（中斷交通和正常通車條件下）。

（3）在底板相鄰位置植筋6根（中斷交通和正常通車條件下各3根）。

4.2 試驗荷載的選擇

根據(jù)現(xiàn)場條件，在中跨合龍段左右幅共加載兩輛重車，計87 t。

4.3 鋼板測點的布置

應(yīng)變片的布置見圖 1，其中編號為⑥的應(yīng)變片粘貼在箱梁底板混凝土表面，其他應(yīng)變片粘貼在鋼板表面。

圖1 35號塊外底板應(yīng)變片布置示意圖

5 質(zhì)量控制工藝試驗

5.1 粘鋼質(zhì)量控制工藝試驗

5.1.1 粘鋼工藝流程

鋼板粘貼工藝流程：施工準備→放線→混凝土面基層處理→種植錨固螺栓→鋼板裁剪→鋼板粘貼面打毛→配膠→粘貼→固定及加壓→固化→檢驗→防腐處理→質(zhì)量檢驗。

5.1.2 現(xiàn)場測試位置應(yīng)變理論值計算

采用有限元軟件橋梁博士3.03分析計算該橋在1號T中跨35號塊左右兩側(cè)行車道布置兩輛重車（共重87 t），得到1號T中跨 35號塊下緣最大正應(yīng)力為－0.561 MPa。該橋混凝土為C55，其彈性模量為E＝3.55×104 MPa，故其理論應(yīng)變值為∑＝－0.561/（3.55×104）＝－15.88。

5.2 貼碳纖維布質(zhì)量控制工藝試驗

在跨中混凝土上貼碳纖維布，通過碳纖維布上仰貼40×40 mm鋼板試塊進行正拉檢測，來判定布與混凝土是否粘貼牢固，以判斷膠體強度形成過程是否受到交通擾動的不利影響及其影響程度。

為了檢驗貼布位置的影響及效果的重復(fù)性，增加測試數(shù)據(jù)的代表性，在底板不同位置粘貼了6塊40×40 mm鋼板標準試塊。通車條件下3塊，中斷交通條件下3塊。在碳纖維布表面粘結(jié)試驗塊，應(yīng)在固化后達到可以進入下一步工序之日進行，若因故需推遲布點，不超過 3 d。布點的鋼標準塊間距不小于500 mm。粘貼鋼標準塊選用固化快、高強度黏劑進行粘貼。粘貼好鋼標準塊后對碳纖維布進行切割，沿鋼標準塊四周進行切割，切入混凝土深度為10～15 mm，縫的寬度2 mm，然后用拉拔儀進行正拉試驗。

5.3 植筋質(zhì)量控制工藝試驗

在跨中混凝土上仰植6根Φ12鋼筋進行正拉檢測，來判定鋼筋與混凝土是否粘貼牢固，以判斷膠體強度形成過程是否受到交通擾動的不利影響及其影響程度。為了檢驗植筋位置的影響及效果的重復(fù)性，增加測試數(shù)據(jù)的代表性，在底板不同位置粘貼了6根Φ12鋼筋試件。通車條件下3根，中斷交通條件下3根。采用公稱直徑12 mm的熱軋帶肋鋼筋，鉆孔深度15 cm，植筋前對植筋孔按要求進行清孔，注入植筋膠后，應(yīng)立即插入鋼筋，并按順時針方向邊轉(zhuǎn)邊插，直至達到規(guī)定的深度。植筋完畢后養(yǎng)護7 d進行拉拔試驗，若有困難不得超過1 d。然后用拉拔儀進行正拉試驗。啟動油門應(yīng)均勻、連續(xù)地施荷，并控制在2～3 m in內(nèi)破壞。

5.4 試驗結(jié)果分析

5.4.1 鋼板試驗結(jié)果

通過現(xiàn)場應(yīng)變測試，可以得到l號及2號鋼板在加載過程中鋼板自身及其對應(yīng)的混凝土應(yīng)變變化情況。

（1）在現(xiàn)場通過敲擊，無異響，可以初步判定灌膠飽滿，沒有空洞現(xiàn)象，滿足施工規(guī)范上的基本要求。

（2）從鋼板與對應(yīng)混凝土應(yīng)變對比圖分析，鋼板上的應(yīng)變與其附近的混凝土應(yīng)變在活載階段、加載階段、卸載階段共三個階段基本一致，相差在3個微應(yīng)變以內(nèi)，說明在試驗荷載下新粘貼的鋼板與其周圍的混凝土受力是同步、協(xié)調(diào)的。

（3）卸載后應(yīng)變基本恢復(fù)（殘余應(yīng)變在兩個微應(yīng)變以內(nèi)），說明測試系統(tǒng)誤差小，測試效果良好。

（4）實測的混凝土和鋼板的應(yīng)變最大值接近為16個微應(yīng)變，與計算值能很好吻合，從一個方面說明測試結(jié)果可信度高，鋼板與其周圍的混凝土變形協(xié)調(diào)。該橋通過本次試驗可以看出，活載對粘鋼膠的黏結(jié)強度形成過程中影響小。所以在采取適當(dāng)?shù)妮o助措施后（比如對于橋梁主跨行車道范圍的瀝青層進行銑刨減載，以等代替換掛籃以及車輛荷重，減少滯后應(yīng)變對鋼板的影響，更好地發(fā)揮鋼板高強性能。再如增加適當(dāng)?shù)穆菟ㄥ^固，防止發(fā)生混凝土表面撕裂破壞等），在不中斷交通條件下進行粘鋼加固橋梁是可以滿足設(shè)計需要的。

5.4.2 碳纖維布試驗結(jié)果

兩組試件均為碳纖維布下混凝土內(nèi)聚破壞，破壞面均為混凝土面拉壞。

5.4.3 植筋試驗結(jié)果

兩組鋼筋均為膠黏結(jié)與混凝土粘合面黏附破壞或膠黏劑與鋼筋黏附破壞。

6 結(jié)束語

綜上所述，鋼板與混凝土各對應(yīng)檢測點應(yīng)變幅度變化基本協(xié)調(diào)一致，可以判定工藝試驗鋼板已參與混凝土共同受力，可以認為在不中斷交通的條件下能夠施工粘鋼作業(yè)。貼碳纖維布和植筋在中斷交通和正常通車條件下無明顯變化。