預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋加固

(重慶交通大學(xué) 建筑與土木工程　重慶　400074)

一、前言

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)正在迅速地發(fā)展，高強(qiáng)度、高質(zhì)量材料被廣泛地采用[1]，先進(jìn)的施工工藝及設(shè)備的大量涌現(xiàn)，以及結(jié)構(gòu)分析方法的不斷進(jìn)步，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋從上個(gè)世紀(jì)以來(lái)就獲得了飛快的發(fā)展。不斷增多的建造數(shù)量，逐漸增大的跨度以及日益提高的運(yùn)營(yíng)成本，給預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的維修加固帶來(lái)了許多新的課題。通過(guò)不斷提高預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋加固仿真技術(shù)的水平來(lái)合理選擇加固方法和分析所能達(dá)到的加固效果，將會(huì)產(chǎn)生巨大的工程效益。

二、正文

(一)研究對(duì)象

安徽的某一座橋始建于1994年5月，竣工于1997年3月。該橋主橋橋跨布置為(55+88+55)m，為三孔預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋，長(zhǎng)198m，為預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁，長(zhǎng)130m。全橋總長(zhǎng)495.1m，橋面橫向布置情況為：0.25m+欄桿2.0m人行道+15m車行道+2.0人行道+0.25m欄桿。加固它的目標(biāo)是達(dá)到荷載等級(jí)公路一級(jí)，人群3.5KN/m2的使用要求，中跨跨中豎向撓度情況及主梁應(yīng)力分配得以改善，延長(zhǎng)橋梁使用壽命。

(二)常見(jiàn)病害及成因

連續(xù)剛構(gòu)橋梁病害有多種形式，主要存在著跨中分層、裂縫、下?lián)系?，主要是由于設(shè)計(jì)不合理，橫截面尺寸和加固結(jié)構(gòu)不符合機(jī)械要求，施工質(zhì)量不能滿足設(shè)計(jì)要求，建筑材料不能滿足要求，在收縮和徐變過(guò)程中使用凝結(jié)，預(yù)應(yīng)力損失和過(guò)載運(yùn)行等因素。缺陷的橋梁和主要原因如下：

1.裂縫及混凝土缺陷。主要橋梁箱梁地板有許多縱向裂縫，主要集中在箱體兩側(cè)的底部。在箱梁的腹板上存在寬度為0.4mm的傾斜裂縫。

2.底板分層。層狀殼體或?qū)訝盍芽p的縱向范圍位于中間方向7m處，沿碼頭方向位于距離3.5m處，同軸段長(zhǎng)度方向。塊體之間的區(qū)域?yàn)?6m長(zhǎng)，缺陷的橫向?qū)挾缺鹊装宓膶挾壬詫?，距離網(wǎng)的內(nèi)壁約不超過(guò)2m。

3.跨中下?lián)?。橋面相?duì)高程測(cè)量結(jié)果表明，三跨連續(xù)剛架橋中跨橋梁偏轉(zhuǎn)大，最大位置為10.05cm。側(cè)面跨度也有一定程度的偏差分別為2.038cm和2.056cm。

4.橋面系損壞。主橋鋼筋混凝土橋面路面有多條縱向裂縫，甲板路面滲水嚴(yán)重，路面面積大[2]。

(三)加固設(shè)計(jì)方案

加固工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)載重等級(jí)公路等級(jí)，人群3.5KN/m2[3]。橋?qū)挘簶蚝蠹咏睿?9.5m，人行道寬2×2.25m。設(shè)計(jì)速度80km/h。

1.橋面系加固。鑿子除去原來(lái)的甲板路面層，鋪設(shè)Φ12小鋼重鑄8cm防水混凝土;對(duì)于中下半部分使用適當(dāng)?shù)幕炷琳剑菇煌〞惩?，防止快速交通?duì)其較大的附加壓力形成較大的沖擊。更換不銹鋼復(fù)合管柵欄和路燈的圍欄。拆除人行道，重新鋪設(shè)人行道板。更換D80 Maul接縫的伸縮縫。防爆鋼板防銹，防銹處理[4]。

2.缺陷及裂縫修補(bǔ)

(1)表面缺陷修補(bǔ)措施。對(duì)于全橋的混凝土損壞缺陷，需要修理加工。對(duì)于小于(25×25)cm2的區(qū)域，當(dāng)混凝土表面缺陷時(shí)，深度小于5cm，鑿除了松散的混凝土，露出骨料，鋼鐵銹，用聚合物水泥基修補(bǔ)材料進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于缺陷面積大于(25×25)cm2，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)表面缺陷時(shí)，深度大于5cm，鑿子除了松散的混凝土，露出的骨料，鋼鐵銹，噴涂界面劑，使用環(huán)氧樹(shù)脂凝固修復(fù)。

(2)裂縫修補(bǔ)措施。裂紋寬度大于等于1mm，采用壓力充填聚合物水泥灌漿材料處理。裂紋寬度大于或等于0.15mm且小于1mm，使用灌注裂縫修補(bǔ)膠修復(fù)，即注射法。裂紋寬度小于0.15mm，采用裂紋修復(fù)塑料表面封閉方式進(jìn)行加工[5]。

3.體外預(yù)應(yīng)力加固

該項(xiàng)目在體外應(yīng)力增強(qiáng)，采用四束19Φs15.2mm喬規(guī)格的環(huán)氧樹(shù)脂填充線，由多個(gè)輕填充環(huán)氧填充鋼梁組成[6]，外套PE套管，帶TW.B15-19預(yù)應(yīng)力錨。內(nèi)箱和下游兩個(gè)預(yù)應(yīng)力梁的布局，鋼梁兩端張力，張力控制力應(yīng)為0.5fpk，單鋼束控制張力2473.8KN。單鋼梁一端延長(zhǎng)217.8mm。

4.中跨跨中底板混凝土置換

鑒于中跨的嚴(yán)重交叉縫合，混凝土受到嚴(yán)重破壞，必須在中跨跨度內(nèi)進(jìn)行混凝土更換加固。在橋梁橫截面跨越混凝土結(jié)構(gòu)破壞后對(duì)橋梁的力量影響很大[7]，橋梁處于不利狀態(tài)，破碎混凝土應(yīng)盡快恢復(fù)。

更換鋼筋在施工HRB335鋼筋時(shí)，為了加強(qiáng)底板，在鋼網(wǎng)連接下增加箱梁的總體強(qiáng)度，安裝連接鉤，鉤135度掛鉤，卡住和下拉桿所有的垂直和水平鋼筋通過(guò)點(diǎn)焊連接在鉤和鋼網(wǎng)的接合處。加強(qiáng)新舊混凝土的結(jié)合，在混凝土澆注前的界面劑。重新鑄造C55自密實(shí)混凝土，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，確定混合，試驗(yàn)效果，然后再使用。

三、結(jié)論與展望

(1)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛性框架橋梁加固后，上下翼緣板和斜截面主要應(yīng)力儲(chǔ)備增加，中跨地板的壓應(yīng)力增加，整體性能和機(jī)械結(jié)構(gòu)條件得到改善。

(2)通過(guò)預(yù)應(yīng)力混凝土剛架橋的加固，主橋的垂直偏轉(zhuǎn)受到抑制，外跨預(yù)應(yīng)力張力之后中跨高程升高。

(3)體外預(yù)應(yīng)力鋼筋通過(guò)垂直彎曲形式，不僅可以有效提高剛架橋梁的應(yīng)力，抑制剛性橋梁，而且可以抵抗剛性框架進(jìn)一步發(fā)展的網(wǎng)紋。在連續(xù)剛性橋梁上預(yù)應(yīng)力混凝土的設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮設(shè)定必要的彎曲預(yù)應(yīng)力。