下承式鋼管混凝土系桿拱橋PE 護(hù)套病害修復(fù)方法探索

□文/呂大勇 宋博琪 羅會(huì)來(lái)

□宋博琪、羅會(huì)來(lái)/天津市市政工程研究院。

下承式鋼管混凝土系桿拱橋PE 護(hù)套病害修復(fù)方法探索

□文/呂大勇 宋博琪 羅會(huì)來(lái)

文章簡(jiǎn)述了彩虹大橋系桿PE護(hù)套的典型病害，對(duì)常見(jiàn)的PE護(hù)套修復(fù)工藝及適用范圍進(jìn)行了比對(duì)，根據(jù)彩虹大橋的工程特點(diǎn)提出了針對(duì)性的修復(fù)方法。

系桿；PE護(hù)套；修復(fù)

1 概況

彩虹大橋由主橋及兩側(cè)引橋共3部分組成，總長(zhǎng)1215.69m，主橋?yàn)?68m+168m+168m下承式鋼管混凝土系桿拱橋。拱肋矢高32m，矢跨比1/5，拱軸為懸鏈線。拱肋截面為啞鈴形，上下鋼管直徑1.5m，用腹板連結(jié)，全高3.75m，鋼管和腹板內(nèi)壓注強(qiáng)度等級(jí)為C50的混凝土。大橋共3跨、計(jì)6片拱肋，每片拱肋在拱腳處設(shè)8根高強(qiáng)度低松馳預(yù)應(yīng)力鋼絞線束為系桿，每根鋼絞線束由37根φ5mm鋼絞線組成，外覆PE護(hù)套。該橋于1998年11月正式通車(chē)。

2 病害情況

對(duì)彩虹大橋進(jìn)行檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)系桿PE護(hù)套開(kāi)裂嚴(yán)重。由于系桿是橋梁的重要結(jié)構(gòu)體系，若開(kāi)裂的系桿PE護(hù)套不能及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，雨水等對(duì)系桿索索體侵蝕，進(jìn)而引起系桿索的銹蝕甚至斷裂，必將引發(fā)嚴(yán)重事故，為此對(duì)系桿PE護(hù)套進(jìn)行修復(fù)勢(shì)在必行。

3 系桿PE護(hù)套常見(jiàn)修復(fù)方法

3.1 熱熔焊接法

熱熔焊接法是將兩個(gè)相同的連接界面用熱板加熱到粘流態(tài)后，移開(kāi)熱板，再給連接界面施加一定壓力并在此壓力狀態(tài)下冷卻固化，形成牢固的連接。其主要工藝過(guò)程為調(diào)整、加熱、切換、合縫加壓和冷卻。此方法可在索體具有一定空間的情況下進(jìn)行，適用于PE開(kāi)裂較小，開(kāi)裂處亦較少的病害修復(fù)。

3.2 熱縮帶纏包法

其工藝過(guò)程主要分3步：

1）將裂縫處進(jìn)行干燥處理；

2）用纏包機(jī)對(duì)索體纏包；

3）用加熱裝置對(duì)纏包的熱縮帶進(jìn)行加熱，使熱縮帶粘合。

此方法可在索體間距離較大、有操作空間情況下用，適用于索體損傷開(kāi)裂處數(shù)多，需要對(duì)整束系桿拉索進(jìn)行全纏包修復(fù)的情況。

3.3 發(fā)泡劑密封法

采用聚氨酯發(fā)泡劑將需要修補(bǔ)的位置進(jìn)行密封，此方法操作簡(jiǎn)單，可以對(duì)沒(méi)有操作空間的病害進(jìn)行修復(fù)。

4 彩虹大橋PE護(hù)套修復(fù)

4.1 難點(diǎn)

主橋系桿防護(hù)體系為箱式密閉結(jié)構(gòu)，即系桿兩側(cè)為鋼筋混凝土防撞墻，系桿頂部用錳鋼板封閉的倒U型結(jié)構(gòu)，加之系桿索索體緊密接觸，操作空間狹小，見(jiàn)圖1。

圖1 彩虹大橋既有系桿防護(hù)體系

所以熱熔焊接法和熱縮帶纏包法均不適用于本工程。發(fā)泡劑密封法雖然可以將PE護(hù)套裂縫進(jìn)行封堵，但是大面積的使用發(fā)泡劑會(huì)有2個(gè)問(wèn)題：

1）無(wú)法觀察系桿PE護(hù)套是否出現(xiàn)新的病害；

2）若系桿出現(xiàn)異常、需要進(jìn)行檢查、修復(fù)時(shí)，剝離發(fā)泡劑是個(gè)極大的難題。為此必須尋找適合本工程的方法進(jìn)行修復(fù)。

4.2 解決方法

在動(dòng)荷載作用下系桿反復(fù)出現(xiàn)拉（壓）應(yīng)力變化，PE護(hù)套錨固于拱腳處、不能自由伸縮，因此PE護(hù)套必須具備相應(yīng)的抗拉（抗壓）強(qiáng)度，才能不至于在應(yīng)力作用下破壞。

為找到適宜的密封材料，對(duì)多種常見(jiàn)的密封膠進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明試用的密封膠雖然可以對(duì)裂縫進(jìn)行密封，但是其抗拉強(qiáng)度極低，無(wú)法滿足工程需要。通過(guò)大量的調(diào)查研究和比對(duì)試驗(yàn)，HM106聚硫密封劑是一種較為理想的系桿PE護(hù)套裂縫修補(bǔ)材料，能夠?qū)邆湟欢ú僮骺臻g的裂縫進(jìn)行修復(fù)。

HM106聚硫密封劑采用液態(tài)聚硫橡膠為基配制而成的雙組分硫化型密封劑。由于其分子結(jié)構(gòu)中含有特殊的補(bǔ)強(qiáng)劑和憎水助劑，因而具有極高的粘接穩(wěn)定性能，優(yōu)異的耐水、耐油和耐大氣老化性能。該產(chǎn)品主要特點(diǎn)：高拉伸強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度，老化性能穩(wěn)定；優(yōu)異的耐水穩(wěn)定性；工作使用溫度范圍為-40～120℃，短期為130℃；綜合老化性能壽命達(dá)20a以上。

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，本工程主要施工工藝如下。

1）環(huán)縫及縱縫內(nèi)。剝除裂縫周?chē)氖E防護(hù)層；吹干鋼絞線表面及鋼絞線間（即內(nèi)部）的殘留水分；清潔鋼絞線表面；在鋼鉸線表面刷涂XF06-2磷化底漆1道；在磷化底漆表面刷涂BC-1表面處理劑；刮涂HM-106聚硫密封劑，以填平縫隙為準(zhǔn)。

2）接縫處。清洗接縫處兩側(cè)的PE外護(hù)層和面漆表面；用預(yù)先刮涂HM106聚硫密封劑的高強(qiáng)玻璃纖維布包覆修復(fù)處，在此玻纖布兩端處刮涂HM106聚硫密封劑圓滑過(guò)渡。

5 總結(jié)

由于施工工藝及技術(shù)水平的限制，彩虹大橋系桿PE護(hù)套的維修面臨很大難題。

1）系桿箱空間狹小，幾乎沒(méi)有維修空間。為了增加維修空間，便于對(duì)系桿的檢查和維修，對(duì)系桿防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

2）既有系桿PE護(hù)套與系桿索為一體成型、共同埋入拱腳。在長(zhǎng)期反復(fù)應(yīng)力的作用下，系桿PE護(hù)套發(fā)生開(kāi)裂，由于錨固于拱腳，應(yīng)力難以釋放，進(jìn)而加劇了PE護(hù)套的損壞。現(xiàn)狀沒(méi)有更好的辦法對(duì)系桿PE護(hù)套進(jìn)行更換，只能進(jìn)行維修和保護(hù)，延緩PE護(hù)套的使用壽命。

3）由于系桿的特殊結(jié)構(gòu)形式，系桿索難以更換，必須限載、限重，同時(shí)加強(qiáng)系桿受力狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)狀況并預(yù)警，確保系桿體系的安全運(yùn)行。

4）采用此種工藝對(duì)彩虹橋全部系桿PE護(hù)套進(jìn)行了維修，效果良好。

U445.7

C

1008-3197（2011）04-47-02

2010-04-18

呂大勇/男，1978年出生，工程師，天津市市政工程研究院，主要從事樁基及橋梁檢測(cè)工作。

□宋博琪、羅會(huì)來(lái)/天津市市政工程研究院。