橋梁病害整治研究

韓俊環(huán)

目前我國鐵路營運(yùn)里程已達(dá)8萬余千米,其中存在很多老齡橋,由于長期受鐵路冷荷載的作用以及混凝土的老化,橋梁墩臺及梁部出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象較為普遍,危及列車的運(yùn)營安全。本文將介紹一種新型的裂縫整治方法:預(yù)張緊鋼絲繩法。

1 混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1)橋墩臺裂縫產(chǎn)生的主要原因是次應(yīng)力裂縫。次應(yīng)力裂縫也是由外荷載引起的。中心受壓時,沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

2)溫度變化引起的裂縫也是橋墩產(chǎn)生裂縫的一個可能原因:混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì),當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時,混凝土將發(fā)生變形,若變形遭到約束,則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時即產(chǎn)生溫度裂縫。

3)有些裂縫是由于鋼筋銹蝕引起的:由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足以及其他原因形成的細(xì)微裂縫造成鋼筋銹蝕,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。由于銹蝕,鋼筋與混凝土握裹力削弱,結(jié)構(gòu)承載力下降,并將誘發(fā)其他形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

2 裂縫整治方案

1)對混凝土已脫落外露的鋼筋進(jìn)行除銹及阻銹處理,除銹要徹底。

2)對寬度大于0.2 mm以上的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理,采用AB灌漿液進(jìn)行灌縫,并對鑿掉的混凝土采用聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

3)對于混凝土表面蜂窩麻面及混凝土脫落處:當(dāng)厚度大于40 mm時采用強(qiáng)度大于C25灌漿料進(jìn)行澆筑,厚度小于 40 mm時采用Ⅰ級聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

4)裂縫修補(bǔ)后采用預(yù)張緊鋼絲繩進(jìn)行封閉。

3 裂縫整治原則

1)加固采用預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)片—聚合物砂漿外加層方法,必須保證墩臺加固時沒有受力滯后現(xiàn)象。2)預(yù)張緊鋼絲繩的拉力值為310 MPa(誤差為15%)。3)保證鋼絲繩與墩臺保持良好的共同工作性能,不應(yīng)使鋼絲繩產(chǎn)生二次非彈性變形。4)施工前應(yīng)先清理需修補(bǔ)的原構(gòu)件,并按聚合物砂漿產(chǎn)品使用說明書的規(guī)定進(jìn)行界面處理;當(dāng)構(gòu)件鋼筋有銹蝕現(xiàn)象時,應(yīng)對外露的鋼筋進(jìn)行除銹和阻銹處理;若構(gòu)件鋼筋經(jīng)檢測認(rèn)為已處于“有銹蝕可能”的狀態(tài),但混凝土保護(hù)層尚未開裂時,宜采用噴涂型阻銹劑進(jìn)行處理。

4 施工工序

1)施工前應(yīng)對裂縫進(jìn)行測量,并做好標(biāo)記及記錄。2)根據(jù)測量的結(jié)果,確定裂縫整治的不同方案。3)清除裂縫表面浮渣、灰塵、碎屑等,保持裂縫內(nèi)部干燥,保持表面清潔干燥、無油污的狀態(tài)。4)對已外露并銹蝕的鋼筋進(jìn)行除銹阻銹處理。5)探測構(gòu)件內(nèi)部鋼筋位置,確定預(yù)張緊網(wǎng)片錨固螺栓位置并打孔。6)安裝預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)片固定鋼板。7)安裝預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)片,檢查鋼絲繩網(wǎng)片及固定鋼板間距,確定張拉力并進(jìn)行張拉。8)噴射聚合物砂漿保護(hù)層,并壓抹收光。9)刷水養(yǎng)護(hù)。

5 材料要求

1)采用6×7+IWS高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲繩制作的網(wǎng)片(其他配件亦采用鍍鋅構(gòu)件)。2)聚合物砂漿采用Ⅰ級,抗壓強(qiáng)度不小于55 MPa。3)鋼材采用 Q235-B,焊條為 E43。4)化學(xué)錨栓強(qiáng)度等級為8.8級,錨固長度為15d。

6 預(yù)張緊鋼絲繩整治施工方法及注意事項

1)對混凝土基面進(jìn)行鑿毛處理,并將原混凝土面裝飾層和劣質(zhì)層全部清除干凈。2)設(shè)置預(yù)埋件、植螺栓時采用鋼筋探測儀或去掉保護(hù)層確定鋼筋位置,以確保鉆孔位置與既有鋼筋不發(fā)生沖突。3)鋼絲繩網(wǎng)片的固定與張緊前應(yīng)對鋼絲繩網(wǎng)片及固定板間距進(jìn)行測量,以保證張緊后的張力。4)在鋼絲繩預(yù)張緊過程中要嚴(yán)格控制預(yù)張緊的各項指標(biāo),消除鋼絲繩網(wǎng)片的滯后應(yīng)力;保證加固構(gòu)件從受力初期鋼絲繩就能提供有效的拉力,消除二次受力的影響。5)預(yù)張緊鋼絲繩網(wǎng)片外噴射45 mm厚聚合物砂漿外加層,已達(dá)到對裂縫封閉的效果。6)滲透性聚合物砂漿內(nèi)加有多種外加劑,使用時按照廠家的使用說明配制,一次拌合量不宜過多,并應(yīng)控制在有效的操作時間內(nèi)。7)當(dāng)聚合物砂漿壓抹厚度達(dá)到設(shè)計要求時,應(yīng)及時做好壓抹收光。8)施工環(huán)境溫度在20℃以上的情況下,在聚合物砂漿壓抹收光后20 min開始對施工面進(jìn)行刷水養(yǎng)護(hù),最少15 d進(jìn)行濕潤養(yǎng)護(hù),在此期間應(yīng)防止加固部位受到硬性沖擊。9)施工環(huán)境溫度在20℃以下的情況下,應(yīng)適當(dāng)推遲刷水養(yǎng)護(hù)時間;施工溫度在5℃以下時考慮冬季施工措施。10)裂縫修補(bǔ)及封閉施工應(yīng)選在列車運(yùn)營間隙進(jìn)行。

7 加固效果

預(yù)張緊鋼絲繩由于對結(jié)構(gòu)施加了一定的預(yù)應(yīng)力,提高了鋼絲繩與墩臺的共同工作能力,從而限制了墩臺開裂,提高了墩臺抗開裂荷載的能力,并增加了墩臺縱向鋼筋配筋率,擴(kuò)大了墩臺斷面,提高了橋墩的剛度和強(qiáng)度。

采用預(yù)張緊鋼絲繩進(jìn)行加固后噴射30 mm厚聚合物砂漿進(jìn)行加固不存在老化問題,與混凝土同壽命。

該技術(shù)在朔黃線清水河橋以及滹沱河橋應(yīng)用后,對裂縫發(fā)展的抑制效果顯著,并對減小橋墩的橫向振幅起到了一定的作用。