對舊橋進(jìn)行二次加固技術(shù)應(yīng)用與研究

王東祥

(山西省公路局大同分局)

0 引言

20世紀(jì)80年代我國公路事業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展期，但由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加之超載等不利情況，這一時(shí)期修建的很多橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害。2002年對部分橋梁進(jìn)行了體外預(yù)應(yīng)力加固處理，經(jīng)過近10年的運(yùn)營。加固后的橋梁大部分T梁體外預(yù)應(yīng)力筋失去作用存在安全隱患;因此對該類橋梁進(jìn)行二次加固確保其安全、穩(wěn)定延長使用壽命就成為成為橋梁施工領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。

某橋建成于1991年，跨徑組合為7×20 m簡支梁橋，每跨7片鋼筋混凝土T梁，橋?qū)?1 m(凈10 m+2×0.5 m)。下部結(jié)構(gòu)雙柱式墩臺、鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計(jì)荷載:汽-20級，掛-100。由于該橋使用后出現(xiàn)了不同程度的病害，2002年對其進(jìn)行了體外預(yù)應(yīng)力鋼筋加固，目前縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋墊量脫落，預(yù)應(yīng)力鋼筋失去作用T梁存在著翼板混凝土剝落露筋、修補(bǔ)等缺陷。

1 主要病害原因分析

1.1 原結(jié)構(gòu)復(fù)算

經(jīng)原結(jié)構(gòu)復(fù)算按照原設(shè)計(jì)采用的荷載等級和《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 023-85)(以下簡稱規(guī)范)要求進(jìn)行。

計(jì)算采用MIDAS Civil有限元建模軟件建立空間模型進(jìn)行計(jì)算分析，采用橋梁博士軟件進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，模型見圖1。

圖1 計(jì)算模型總體圖

經(jīng)計(jì)算分析在承載能力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)各工況下，主梁極限承載能力及撓度、裂縫寬度均滿足規(guī)范要求。

1.2 蓋梁驗(yàn)算

經(jīng)計(jì)算分析結(jié)果可知，橋墩蓋梁各截面承載能力均滿足規(guī)范要求。

1.3 病害成因分析

從檢測結(jié)果來看，該橋建成于1991年。經(jīng)過十余年的使用，該橋已出現(xiàn)不同程度的病害，導(dǎo)致該橋現(xiàn)有技術(shù)狀況和服務(wù)水平下降，存在嚴(yán)重的安全隱患。由于車輛載荷大，以及橋梁年久老化等因素影響，造成橋梁結(jié)構(gòu)T梁、橫隔板等主要承重構(gòu)件開裂，局部鉸縫破損的問題，導(dǎo)致橋面滲漏水，造成混凝土結(jié)構(gòu)水蝕，剝落，鋼筋外露銹蝕，從而加速結(jié)構(gòu)病害的發(fā)展，對結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性帶來危害，需進(jìn)行加固及補(bǔ)強(qiáng)處理。

從原結(jié)構(gòu)復(fù)算結(jié)果來看，該橋主梁跨中抗彎承載能力滿足規(guī)范要求，斜截面抗剪承載能力滿足規(guī)范要求，正常使用狀態(tài)下?lián)隙扰c裂縫均滿足規(guī)范要求。改造后該橋按公路Ⅰ級進(jìn)行驗(yàn)算，需對主梁進(jìn)行加固及補(bǔ)強(qiáng)處治，提高主梁承載能力，提高結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

圖2 蓋梁彎矩內(nèi)力圖(單位:kN·m)

2 加固原則

(1)應(yīng)提高T梁抗彎承載能力。

(2)應(yīng)恢復(fù)橋梁的橫向聯(lián)系，提高橋梁的整體性。

(3)應(yīng)提高橋面鋪裝的抗?jié)B能力，解決鉸縫處滲漏水腐蝕問題。

(4)主要構(gòu)件混凝土開裂、缺損及鋼筋銹蝕應(yīng)得到有效修復(fù)。

(5)維修加固后橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性應(yīng)得到提高。

(6)加固施工應(yīng)對環(huán)境的影響小。

(7)加固設(shè)計(jì)應(yīng)與施工方法緊密結(jié)合。

3 加固總體思路

根據(jù)橋梁檢測結(jié)果及現(xiàn)場病害照片，該橋T梁主要是由于腹板出現(xiàn)豎向裂縫及斜向裂縫;部分橫隔板連接部位混凝土剝落，鋼板外露;另由于橋梁在長期運(yùn)營時(shí)結(jié)構(gòu)老化，鉸縫處滲漏水，造成主梁混凝土腐蝕、破損。針對以上主要結(jié)構(gòu)病害，提出相應(yīng)的維修加固處理措施。

3.1 T梁加固

從檢測結(jié)果及現(xiàn)場病害照片可以看出，該橋T梁腹板出現(xiàn)豎向裂縫及斜向裂縫，為避免裂縫進(jìn)一步發(fā)展，需要對T梁進(jìn)行維修加固。

施工前封閉全橋交通，拆除原有體外預(yù)應(yīng)力，對T梁采用預(yù)應(yīng)力鋼絲繩補(bǔ)強(qiáng)層進(jìn)行加固，這是一種新型的預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，通過在18 cm寬T肋底部設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨具，安裝、張拉兩層預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲繩，可以同時(shí)提高主梁的抗裂能力、剛度、極限承載力，加固后的主梁一般不會(huì)發(fā)生粘結(jié)破壞，可以使加固材料強(qiáng)度得到充分發(fā)揮，承載力提高幅度明顯，而且具有很好的延性。

為抑制T梁端部裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，提高T梁端部的抗剪能力，在T梁跨中采用預(yù)應(yīng)力鋼絲繩補(bǔ)強(qiáng)層加固的同時(shí)在T梁端部采用粘貼斜向鋼板條，提高T梁的抗剪能力，有效抑制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 橫隔板粘貼鋼板加固

根據(jù)檢測結(jié)果可知，大部分橫隔板連接部位混凝土剝落，鋼板外露;部分橫隔板連接部位鋼板斷裂，橋梁橫向聯(lián)系減弱，為恢復(fù)并提高橋梁橫向聯(lián)系，提高橋梁的整體性，需要對橫隔板進(jìn)行維修加固。

對原橫隔板脫焊部位進(jìn)行補(bǔ)焊，并在原中橫隔板連接處粘貼鋼板。

3.3 蓋梁加固

針對蓋梁出現(xiàn)裂縫等病害，采取在蓋梁底面及側(cè)面負(fù)彎矩區(qū)粘貼鋼板條進(jìn)行加固，提高正截面抗彎承載能力，提高蓋梁承載能力的安全度。

3.4 其他病害處理

鑿除全橋所有局部剝落、疏松、腐蝕等劣化混凝土，對外露銹蝕鋼筋除銹，然后進(jìn)行修補(bǔ)，面積大于1 m2的磨損區(qū)域采用不銹鋼絲繩網(wǎng)片+聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)處治，面積小于1 m2處采用環(huán)氧砂漿(強(qiáng)度不小于60 MPa)修補(bǔ)缺損混凝土。

對所有寬度≥0.15 mm的裂縫進(jìn)行灌膠處理，灌膠膠采用優(yōu)質(zhì)A級環(huán)氧灌縫膠。對所有寬度＜0.15 mm的裂縫進(jìn)行表面封閉。

4 加固效果

對該橋進(jìn)行加固后驗(yàn)算，驗(yàn)算采用公路Ⅰ級和新規(guī)范要求進(jìn)行。其他取值參數(shù)同原結(jié)構(gòu)復(fù)算。

經(jīng)驗(yàn)算，T梁采用預(yù)應(yīng)力鋼絲繩補(bǔ)強(qiáng)層加固后，在公路Ⅰ級荷載下，主梁正截面抗彎強(qiáng)度、斜截面抗剪強(qiáng)度及變形驗(yàn)算均滿足規(guī)范要求。蓋梁粘貼鋼板后承載能力，在公路Ⅰ級荷載作用下，驗(yàn)算橋墩蓋梁各截面承載能力均滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)語

工程實(shí)踐證明，危(舊)橋的改造加固必須以現(xiàn)場調(diào)研情況為基礎(chǔ)，參照橋梁的設(shè)計(jì)和施工資料，結(jié)合自然環(huán)境，準(zhǔn)確分析橋梁病害的成因，制定科學(xué)合理的改造加固措施，力求做到技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理。該橋?qū)嵤┘庸谈脑旌螅瑯蛄翰『Φ玫搅擞行Э刂?，資金投入控制及實(shí)際運(yùn)營效果達(dá)到了預(yù)期目的，說明所采取的技術(shù)措施是可行的。

[1]公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)[S］.

[2]公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范(JTG H11-2004)[S］.

[3]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)[S］.

[4]公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(合訂本)(1989)[S］.

[5]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002)[S］.

[6]混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50367-2006)[S］.

[7]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程植筋錨固技術(shù)暫行規(guī)定(建設(shè)部建筑物鑒定與加固規(guī)范管理委員會(huì)2002年9月)[S］.

[8]公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG/T J22-2008)[S］.

[9]公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范(JTG/T J23-2008).