橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固方法的探討

劉雷雷 （安徽省海通建設(shè)集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230088）

1 概 述

公路橋梁橋面板直接承受汽車荷載的作用，應(yīng)力集中顯著。橋面板是公路橋梁主要構(gòu)件中承受荷載和應(yīng)力較大的構(gòu)件之一。隨著交通量的迅速增長，車輛對橋梁構(gòu)件的沖擊力增加，應(yīng)力超過的頻率和疲勞的影響都越來越大，因此橋面板的破壞時有發(fā)生。而鋼筋混凝土橋面板出現(xiàn)破壞的形式，一般和其他混凝土構(gòu)件類同，有裂縫、磨耗、剝離、露筋、銹蝕，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)破碎、脫落、洞穴等。橋面板出現(xiàn)破壞的原因是多方面的，主要為設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量不良，以及運(yùn)營中遭到外界荷載的影響等等。橋面板出現(xiàn)破碎、斷裂、脫落等破損后，直接影響車輛的通行，危及交通安全。因此，必須采用補(bǔ)強(qiáng)層加固技術(shù)措施，對其進(jìn)行維修加固。本文通過某橋面補(bǔ)強(qiáng)加固實(shí)例的介紹，對橋面補(bǔ)強(qiáng)層常用加固方法及技術(shù)措施進(jìn)行探討。

2 橋面病害及維修加固措施

2.1 橋梁概況

某橋系跨徑布置為11.57+11.00+11.57=34.14m的簡支板梁橋，建于1994年，寬為6.4m。主梁為1.6m寬的鋼筋混凝土空心板梁，板梁混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號為C25號，結(jié)構(gòu)簡支，橋面連續(xù)形式，下部結(jié)構(gòu)為樁柱式。設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級，掛車-100級。

隨著交通運(yùn)輸量的不斷增長，車輛載重量越來越大，使得該橋橋面板病害較重，已不能滿足使用要求，需改造擴(kuò)建并對橋面板進(jìn)行維修加固。改造擴(kuò)建實(shí)施方案為，在原板梁橋兩側(cè)拓寬新建同等跨徑布置的一座簡支板梁橋，使橋面總寬達(dá)到28m，使橋梁與橋頭道路同寬。橋梁橫斷面布置見圖1所示。

圖1 橋梁橫斷面圖（單位：cm）

圖2 橋面構(gòu)造處理示意圖(單位：cm)

對于中間舊橋的利用，設(shè)計(jì)方案上作如下處理：鑿除原橋面混凝土現(xiàn)澆層，與左右側(cè)新建橋面整體鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，重新澆筑橋面混凝土，再攤鋪瀝青混凝土，使之形成整體化橋面，滿足與橋頭接線道路的交通需要。

在拆除中間舊橋橋面現(xiàn)澆混凝土層時發(fā)現(xiàn)，橋面現(xiàn)澆混凝土層實(shí)際上是由先后澆筑的6cm和7cm兩層混凝土組成?？招陌辶喉敯搴鼙?，最薄處僅2cm左右，平整度很差，施工質(zhì)量也較差，露筋嚴(yán)重，估計(jì)是空心板梁在澆筑過程中芯模跑動所至。在鑿除橋面過程中，頂板多處破損，這些破損與缺陷在竣工圖紙中未見相關(guān)資料。通過對板梁其它部位檢查未發(fā)現(xiàn)明顯病害。根據(jù)以上分析，從節(jié)省工程費(fèi)用和工期角度考慮，實(shí)施方案采取舊橋橋面補(bǔ)強(qiáng)維修加固措施，利用原有板梁，通過采取一定的技術(shù)措施，以達(dá)到提高板梁承載力的目的。

2.2 維修加固措施

根據(jù)以上橋面混凝土鑿除情況，通過分析研究，采取了對橋面現(xiàn)澆層進(jìn)行構(gòu)造處理，仍利用原有板梁，通過采取橋面補(bǔ)強(qiáng)加固的方法，達(dá)到提高板梁承載力目的。具體改造措施、步驟和工藝的要求如下。

①鑿除原橋面瀝青混凝土和現(xiàn)澆混凝土層，鑿除混凝土?xí)r既要徹底，又要盡量減少對板梁的損傷。

②對板梁頂板破損處進(jìn)行托模補(bǔ)澆，采取有效防水措施，防止橋面向下滲水，使頂板整體化。

③清洗橋面，有效鑿毛，保持清潔和干燥，涂兩遍環(huán)氧膠液。

④在板梁腹部位植筋（沿縱向），并與橋面底層鋼筋網(wǎng)綁扎，加強(qiáng)新老混凝土的連接，見圖2所示。

⑤在原板梁鉸縫和新老板梁連接處兩側(cè)利用錨筋進(jìn)行鋼筋綁扎連接，加強(qiáng)鉸縫傳力能力。

⑥設(shè)置兩層橋面鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑10mm，鋼筋采用光圓鋼筋?？v橫向間距15×15cm，整體澆筑C40號混凝土。

⑦加強(qiáng)板端橋面連續(xù)的縱向鋼筋，鋼筋直徑采用16mm，鋼筋采用Ⅱ級鋼筋。

⑧采用干硬性混凝土澆筑，提高補(bǔ)強(qiáng)效果。

⑨橋面混凝土澆筑后，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，避免橋面混凝土過早受力。

2.3 試驗(yàn)檢測與加固效果

為驗(yàn)證維修加固的效果，在加固施工后對中間舊橋進(jìn)行了靜載荷載試驗(yàn)檢測。

根據(jù)各加載的工況實(shí)測得到最大的撓度值與相應(yīng)加載工況下的理論計(jì)算撓度值，如下表所示。

跨中實(shí)測最大撓度與理論計(jì)算撓度對照表 表1

由表1可知，各撓度測點(diǎn)的殘余撓度百分比遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的20%。在試驗(yàn)荷載作用下，邊跨跨中截面底板鋼筋實(shí)測最大拉應(yīng)力為12.6MPa，理論計(jì)算為21.63MPa，中跨跨中截面底板鋼筋實(shí)測最大拉應(yīng)力為11.4MPa，理論計(jì)算為24.42MPa。

靜載試驗(yàn)檢測結(jié)果表明，橋梁結(jié)構(gòu)剛度均滿足設(shè)計(jì)要求。且該橋加固后開放交通使用情況較好，跟蹤觀察未發(fā)現(xiàn)梁體出現(xiàn)新的病害，橋面補(bǔ)強(qiáng)層維修加固達(dá)到了預(yù)期效果。

3 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固方法

常用鋼筋網(wǎng)與混凝土、鋼筋網(wǎng)與膨脹混凝土、鋼纖維混凝土等三種方法，這些方法的構(gòu)造簡圖如圖3所示。

橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固設(shè)計(jì)計(jì)算的前提是，補(bǔ)強(qiáng)層能與舊橋面（梁面）結(jié)合良好，成為一個牢固的整體?，F(xiàn)行《橋規(guī)》規(guī)定，當(dāng)水泥混凝土鋪裝層與板能共同受力時（鋪裝層與板能整體受力的條件下），板的計(jì)算厚度可計(jì)入扣除磨耗層（不少于2cm）后的水泥混凝土鋪裝層的厚度?？梢姡?jì)入補(bǔ)強(qiáng)層厚度后的構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算與普通鋼筋混凝土梁一樣計(jì)算，本文不再進(jìn)行贅述。

5 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法的施工工藝及主要措施

5.1 施工工藝流程（見圖4）

圖4 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法的施工工藝流程

5.2 施工主要措施

橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法要達(dá)到預(yù)期效果，關(guān)鍵取決于新舊混凝土能否牢固的形成一個整體。因此，為確保新舊結(jié)構(gòu)共同受力的可靠性和耐久性，需要從施工工藝上采取適當(dāng)措施，以提高新、舊混凝土的粘結(jié)程度，可采用以下主要措施。

①對舊橋面進(jìn)行鑿毛處理。鑿去橋面鋪裝層（若為瀝青混凝土鋪裝層，則全部鑿除），然后，在鑿去部分梁頂面混凝土約2cm左右，并使表面粗糙、成齒狀形、箍筋外露。

②對結(jié)合面進(jìn)行處理，應(yīng)采用高壓水進(jìn)行表面沖洗，清除浮塵，并使結(jié)合面無積水，保持干燥。

③鑿毛清洗干凈后，混凝土面上可涂抹一層膠結(jié)劑，如1：0.4鋁粉水泥漿或環(huán)氧膠液等。

④架設(shè)新舊混凝土之間的聯(lián)系鋼筋。可在舊混凝土層上設(shè)置鋼筋錨，如圖5所示，也可把補(bǔ)強(qiáng)層鋼筋網(wǎng)與底層鋼筋焊接。

圖3 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固方法種類

圖5

橋面補(bǔ)強(qiáng)層的加固施工與一般修筑橋面混凝土鋪裝層一樣進(jìn)行。要對雙車道或橋面拓寬的梁板橋，可以兩邊分開先后施工，以減小對交通的影響。同時，可結(jié)合道路路面維修養(yǎng)護(hù)工作一起進(jìn)行，有利因素較多。

4 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法的設(shè)計(jì)計(jì)算

⑤采用干硬性混凝土或鋼纖維混凝土澆筑補(bǔ)強(qiáng)層，以減少新澆混凝土的收縮，從而減少新、舊混凝土之間產(chǎn)生的差動收縮力，提高補(bǔ)強(qiáng)效果。

⑥補(bǔ)強(qiáng)層混凝土澆筑后，需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，避免補(bǔ)強(qiáng)層過早受力影響加固效果。