體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)在涇洋河大橋中的應(yīng)用

文/ 韓華、尚紅波 陜西省漢中公路管理局 陜西漢中 723000

1、概況

210國道涇洋河大橋位于漢中市鎮(zhèn)巴縣境內(nèi)，橋梁全長為155.0m，建成于2003年，上部結(jié)構(gòu)為3×25m+3×25m鋼筋混凝土箱形梁，下部結(jié)構(gòu)為獨柱墩，雙柱式臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋面寬度為0.5m（防撞護欄）+8.0m（行車道）+0.5m（防撞護欄）=9.0m，橋梁設(shè)計荷載等級為汽-20、掛-100。該橋運營多年后，出現(xiàn)了不同程度的耐久性病害，削弱了結(jié)構(gòu)承載力。承載能力計算結(jié)果表明，在公路-Ⅱ級組合作用下，現(xiàn)澆箱梁邊跨抗彎承載能力儲備偏弱，邊墩兩側(cè)箱梁腹板變化段區(qū)域抗剪承載能力已不滿足規(guī)范要求，中墩墩頂兩側(cè)箱梁腹板變化段區(qū)域抗剪承載能力儲備偏弱，加之該橋已運營多年，由于各種病害的出現(xiàn)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)部分控制截面承載能力持續(xù)下降。為確保橋梁安全運營，該橋需通過加固提高墩頂兩側(cè)箱梁腹板變化段區(qū)域抗剪承載能力，并對邊跨抗彎承載能力進行適當(dāng)補強。

2、主要加固維修措施

（1）各墩頂負(fù)彎矩區(qū)加厚腹板并張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，改善墩頂受力及中支點區(qū)域抗剪承載能力；（2）邊跨正彎矩區(qū)梁底張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束，補強正截面抗彎承載能力；（3）封閉主梁腹板裂縫,涂裝防護主梁底板及腹板，提高主梁耐久性；（4）外包混凝土防護2號、3號、4號橋墩外露樁基；（5）更換全橋支座。

3、各分項工程的施工順序

（1）各墩頂負(fù)彎矩區(qū)加固；（2）邊跨正彎矩區(qū)張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束；（3）封閉裂縫、梁板涂裝；（4）樁基加固；（5）更換支座。

3.1 墩頂負(fù)彎矩區(qū)加固方法

施工準(zhǔn)備→作業(yè)吊架搭設(shè)→混凝土鑿毛清理→測量定位、打孔植筋→鋼筋綁扎、體外預(yù)應(yīng)力筋管道定位→混凝土澆筑→預(yù)應(yīng)力束下料、編束、穿孔→張拉→錨固、壓漿、封錨。

3.2 主梁腹板底部加固方法

錨固塊位置放樣→砼鑿毛清理→螺桿及預(yù)應(yīng)力束位置放樣→植筋→齒板安裝→體外預(yù)應(yīng)力束安裝→灌注砼→張拉→防腐處理。

體外預(yù)應(yīng)力筋張拉與錨固（順序為：曲線外側(cè)腹板底部→中腹板底部→曲線內(nèi)側(cè)腹板底部）

4、加固施工工藝

4.1 墩頂負(fù)彎矩區(qū)加固

（1）作業(yè)平臺吊架搭設(shè)

采用搭設(shè)吊架做施工平臺方案，目前吊架施工較為先進，尤其是跨越深水河流、深溝峽谷不受原有橋梁地形影響，且施工速度快、工程造價低，施工安全性高，較傳統(tǒng)的腳手架作業(yè)平臺具體較大的優(yōu)勢。

（2）混凝土鑿毛清理

采用人工對其加固范圍內(nèi)的腹板外表面進行鑿毛或缺陷混凝土鑿除清理，確?；炷琳辰颖砻娲衷?、堅硬、密實、無松動、粗骨料部分外露并形成不小于6mm的凹凸面，并用鋼絲刷對外露的銹蝕鋼筋進行徹底除銹。接觸面在定位加固鋼板前用高壓力水沖洗干凈并保持濕潤狀態(tài)。（如圖1所示）

（3）測量定位、打孔植筋，鋼筋綁扎、體外預(yù)應(yīng)力筋管道定位

確保定為準(zhǔn)確，鉆孔數(shù)量、間距、孔深、孔徑滿足要求，清空徹底，植入8.8級高強螺栓及配套植筋膠。將鋼筋與植入螺栓綁扎并按圖紙要求固定預(yù)應(yīng)力筋管道及錨下預(yù)埋構(gòu)件，固定時注意錨頭位置進漿。（如圖2所示）

圖1 鑿毛、刻剪力槽

（4）混凝土澆筑

對于腹板加厚30cm混凝土施工，由于模板采用封閉式施工空間狹小較為困難，通過施工方案優(yōu)化，采用從橋面翼板合理鉆孔澆筑，嚴(yán)格控制混凝土施工配合比、坍落度，并用插入式振搗器配合附著式振搗器措施，確保混凝土施工達到“外光內(nèi)實”。

（5）預(yù)應(yīng)力工藝

鋼束必須待混凝土立方體強度達到混凝土設(shè)計強度等級的85%后，且混凝土齡期不小于7天，方可張拉。預(yù)制梁鋼束采用兩端同時張拉，錨下控制應(yīng)力為0.75fpk =1395Mpa。施加預(yù)應(yīng)力應(yīng)采用張拉力與引伸量雙控。當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉達到設(shè)計張拉力時，實際引伸量值與理論引伸量值的誤差應(yīng)控制在6%以內(nèi)。實際引伸量值應(yīng)扣除鋼束的非彈性變形影響。主梁預(yù)應(yīng)力鋼束張拉必須采取措施以防梁體發(fā)生側(cè)彎，張拉順序為：100%N1→100%N2。管道壓漿采用C40水泥漿；為確保錨固質(zhì)量及密實，采用自密實混凝土對錨具端頭進行封錨。

4.2 主梁腹板底部加固

體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土澆筑前的方法及工藝與上文中相類似，不再贅述。（如圖3）

圖3 底板錨固塊體外預(yù)應(yīng)力筋安裝

（1）自密實混凝土澆筑

圖4 檢測及荷載試驗

由于底板錨固塊區(qū)域鋼筋密集，空間狹小，為確?；炷撩軐嵅捎媚壳拜^為先進的自密實混凝土工藝，該自密實混凝土具有流動性好、無需進行振搗且強度高，特別適用于空間特別狹小區(qū)域的混凝土澆筑，確保該區(qū)域張拉體外預(yù)應(yīng)力筋的錨固安全可靠。

（2）張拉

體外預(yù)應(yīng)力筋張拉機具及儀表，應(yīng)由專人使用和管理，并定期維護和校驗。張拉設(shè)備應(yīng)配套校驗。壓力表的精度不應(yīng)低于1.5級，校驗張拉設(shè)備用的試驗機或測力計精度不得±2%；校驗時千斤頂活塞運行方向，應(yīng)與實際張拉工作狀態(tài)一致。

結(jié)語：

該加固方法的主要材料為：高強螺栓、自密實混凝土、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼束，材料性能比較強，且綜合性能非常好。該橋加固施工完畢后，進行了加固后橋梁荷載試驗。靜載試驗表明橋梁受力性能良好，結(jié)構(gòu)剛度、強度滿足設(shè)計要求，在各工況試驗荷載作用下測試斷面未發(fā)現(xiàn)異常變形。動載試驗表明實測的一階頻率均大于理論值，阻尼比實測值在0.01～0.08之間，說明目前該橋的整體剛度大于理論剛度，滿足要求。綜上所述，該橋加固后承載能力目前除滿足公路—II級外還有一定的安全儲備（見圖4）。通過本次涇洋河大橋維修加固工程實踐表明，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)實施效果良好，可以為同類橋梁加固所借鑒。

[1]王愛霞.橋梁加固與橋梁拓寬施工技術(shù)分析[J].工程技術(shù)研究，2017（3）：56-57.

[2]田偉良.公路橋梁加固技術(shù)方法[J].交通世界（建養(yǎng)機械），2014（Z1）：134-135.