瀟河橋舊橋加固技術

馬永連

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西晉中 030600)

1 原橋現(xiàn)狀

本橋位于晉中市榆次區(qū)北合流村，是榆次龍白至祁縣城趙高速公路榆次東連接線為跨越瀟河而設置，該橋左幅為新建，右幅為加寬并利用舊橋，即原董榆線陽光占—榆次段K156+328處北合流大橋，右幅舊橋凈寬為11 m，兩側(cè)各0.5 m寬的防撞墻，橋幅總寬為12 m，上部結(jié)構為7 m×25 m先簡支后連續(xù)空心板結(jié)構，全橋一聯(lián)，下部結(jié)構為柱式墩、柱式臺、灌注樁基礎。橋梁荷載等級為:汽—20級、掛車—100級;地震基本裂度為7度。該橋于2004年建成并投入使用。由于受2005年～2007年間車輛超限現(xiàn)象嚴重的影響，導致該橋超負荷運營，造成一定的病害。

病害情況如下:

1)該橋空心板在L/4～3L/4之間有多條橫向裂縫，間距20 cm～40 cm左右，裂縫寬度在0.05 mm～0.1 mm左右，個別0.2 mm，最大縫寬0.5 mm。局部裂縫在邊板腹板的延伸高度為50 cm左右;第三跨1號板在L/4～3L/4 mm之間有一條縱向裂縫，寬0.1 mm。

2)個別板之間鉸縫填充不飽滿，且未做勾縫，個別鉸縫處白華。

3)第二跨5號、6號板錯臺2 cm;第三跨3號、4號板錯臺2 cm。

4)通過有資質(zhì)試驗檢測單位試驗檢測，截面實測結(jié)果所表征的受力特征不能滿足原設計荷載的受力要求。該梁部分主梁開裂嚴重，其結(jié)構本身已處于嚴重不良工作狀態(tài)，將對橋梁的整體性能和使用狀態(tài)產(chǎn)生不良影響。

2 病害原因

1)2005年～2007年間車輛超限現(xiàn)象嚴重，使得橋梁結(jié)構出現(xiàn)不可恢復的損傷，混凝土拉應力較大，產(chǎn)生受力裂縫。

2)空心板間個別橫向鉸縫出現(xiàn)掉落現(xiàn)象，導致空心板間橫向聯(lián)系減弱，橫向分布系數(shù)增大，導致單塊板荷載加大，對板體承載產(chǎn)生不利影響。

3 加固措施

根據(jù)以上病害原因分析，除對裂縫采取表面封閉、結(jié)構膠灌注填充外，主要針對空心板剛度降低和橫向聯(lián)系減弱采取措施。主要分以下兩步:

1)拆除原橋面防水混凝土鋪裝，重做防水混凝土鋪裝，且通過植筋加強防水混凝土鋪裝與空心板之間聯(lián)系，使之共同受力。

原橋橋面鋪裝采用C30號防水混凝土，厚13 cm，內(nèi)設一層鋼筋網(wǎng)片φ10@15 cm×15 cm，與空心板間無豎向筋聯(lián)系，通過鑿除原橋面鋪裝后在舊橋板頂植入豎向聯(lián)接筋，并設單層冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)片φ16@10 cm×10 cm，同時在防水混凝土摻入鋼纖維。一方面使得新鋪的防水混凝土與空心板之間很好地聯(lián)系，起加大截面的作用以提高上部結(jié)構承載力，另一方面采用鋼纖維混凝土以減小新舊混凝土結(jié)合由于齡期不同而可能產(chǎn)生的較大內(nèi)應力和結(jié)合不好的問題。

2)在空心板頂?shù)装逭迟N型鋼，并采用高強度螺栓通過鉸縫將上下層型鋼進行豎向聯(lián)系，以加強空心板間橫向聯(lián)系，減小橫向分布系數(shù)，降低荷載對空心板的影響。

由于原橋面板布設采用平板布設，板與板之間形成2.4 cm的錯臺，不利于型鋼的粘貼，具體操作步驟為先在板底設置型鋼的地方用鋼板將底部補貼為一個平面，再將型鋼整體粘貼于鋼板、混凝土底板共同形成的平面上;板頂設置型鋼的地方先用混凝土抹出一個平面，再將型鋼與平貼于該平面上，確保上下層型鋼的均勻受力，同時膠黏劑的技術應滿足相關規(guī)定，使板、膠、型鋼得到共同受力的目的。

空心板底部型鋼尺寸采用22號B(220 mm×79 mm×9.0 mm)、頂部型鋼尺寸采用14號A(140 mm×58 mm×6.0 mm)型號。高強螺栓采用10.9級M22(設計拉力為190 kN)。

4 加固步驟

1)拆除橋面鋪裝。

拆除橋面鋪裝之前應先將該橋左右側(cè)的防撞護欄拆除。

2)檢查鉸縫連接情況。

拆除橋面鋪裝后，空心板間鉸縫情況會比較明了，施工時應詳細檢查七跨橋的42道鉸縫，對鉸縫連接鋼板和連接筋進行檢查，對于連接較弱部位，采用植筋方式重新形成鉸縫連接筋;對板間鉸縫混凝土進行檢查、判定，視情況將質(zhì)量不好的鉸縫混凝土鑿除，另以澆筑摻加鋼纖維的小石子混凝土。

3)空心板頂?shù)讓淤N型鋼。

在空心板頂?shù)装逭迟N型鋼，每跨沿橫向布置5道，上下鋼板用高強度螺栓進行聯(lián)接。由于舊橋空心板底板有等高度通長鋼束，中腹板有變高度通長鋼束，螺栓通過鉸縫聯(lián)接。聯(lián)接完畢后再對鉸縫進行混凝土澆筑。

在粘貼型鋼前，應先用硬毛刷沾高效洗滌劑，刷除表面油垢污物后用冷水沖洗，再對粘合面進行打磨，除去2 mm～3mm厚表層，直至完全露出新鮮面，并用壓縮空氣除去粉塵。處理后，方可涂抹環(huán)氧樹脂砂漿。

為了減輕粘貼鋼板的受力，用膠液粘貼鋼板期間必須封閉交通。

膠液準備好后，在已處理好的環(huán)氧樹脂表面和鋼板上均勻涂抹，涂抹厚度1 mm～3mm，涂膠時中間厚邊緣薄。再將涂膠鋼板貼于規(guī)定位置，用手錘輕輕敲擊鋼板粘貼面，若無空洞，代表鋼板粘貼密實，否則必須剝下鋼板進行補膠，并重新粘貼。

鋼板粘貼好后，必須立即用定制的U形夾具卡緊或用木桿在底面支撐，壓力保持為0.05 MPa～0.1 MPa，以膠液剛從鋼板邊縫擠出為度。

環(huán)氧類粘結(jié)劑的固化溫度應保持在20℃以上，若常溫低于15℃，應進行加溫，固化期間不能對鋼板進行觸動，24 h后即可拆除夾具或支撐。

4)空心板頂植入豎向聯(lián)接筋。

澆筑完畢鉸縫混凝土后，在空心板板頂植入豎向聯(lián)接筋，直徑不應小于16 mm，植入深度不小于20 cm，在放入成品鋼筋網(wǎng)之后，每兩根豎向聯(lián)接筋在露出板頂部分做成“門”字形，將鋼筋網(wǎng)片間隔箍住。

植筋前，為保證新舊混凝土整體受力、共同作用，結(jié)合面應鑿出原結(jié)構表面浮漿，使骨料外漏，形成6 mm自然凹凸粗糙面或用機械刻槽形成粗糙面，并徹底清掃干凈，不應有局部光滑結(jié)合面。

植筋時，鉆孔深度與穿入鋼筋深度相同，孔徑比穿入鋼筋大2 mm～4 mm，鉆孔位置應避開原空心板的預應力鋼筋和鋼絞線，防止鉆孔對其造成破壞;然后，用毛刷清理孔位，再用吹風機吹去孔底灰塵，注膠液前應防止土粒、砂石和液體等雜物進入孔內(nèi);灌漿時，將膠液由孔底灌注至約孔深3/4處，待插入豎向鋼筋后，用膠液灌滿整個孔洞;最后插入豎向鋼筋，插入鋼筋前先對鋼筋表面污物進行清理，插入時應插到孔底，最后清除孔口多余的膠液。

在膠液干固前，禁止觸動鋼筋，并保持孔位附近干燥，防止水侵蝕。

為減小新舊橋之間橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫的可能性，應在舊橋邊緣和新橋邊緣各植筋后連接成“門”型鋼筋，以減小該處混凝土破壞的可能性，保證行車的舒適性。

5)橋面防水鋼筋混凝土鋪筑。

橋面鋪裝采用鋼纖維混凝土，注意鋼纖維混凝土坍落度盡量小，以減小新舊結(jié)合由于齡期不同而可能產(chǎn)生的較大內(nèi)應力和結(jié)合不好的問題。

在澆筑混凝土前，應對結(jié)合面進行徹底清理，檢查結(jié)合鋼筋和其他構造鋼筋數(shù)量及布置是否正確，結(jié)合面應充分濕潤，但不應有明水。

由于鋪裝層中鋼筋較密，振搗必須充分到位。對鋼纖維混凝土，宜采用平板式振搗器振搗密實，最后再用圓棒滾壓表面，使表層鋼纖維沉入內(nèi)部。

混凝土澆筑完應特別注意養(yǎng)護。

6)對空心板裂縫進行處理。

對寬度小于0.15 mm的裂縫進行表面封閉，對寬度不小于0.15 mm的裂縫采用結(jié)構膠灌注填充，以提高結(jié)構耐久性。

7)施工完畢后進行荷載檢測。

舊橋加固完畢后，混凝土強度達到設計值的85%后，應對加固部分進行荷載加載試驗，以檢測加固效果。

8)新舊橋間橫向連接處理。

新舊橋間結(jié)構不連續(xù)，采用橋面連續(xù)，舊空心板翼緣鑿除21 cm，加寬箱梁內(nèi)側(cè)采用中板，外側(cè)采用邊板，空心板翼緣與箱梁翼緣間隔1 cm，預埋門式鋼筋連接，空心板鋪裝維持13 cm混凝土和單層鋼筋網(wǎng)片，箱梁鋪裝采用15 cm混凝土和雙層鋼筋網(wǎng)片。

5 結(jié)語

我們國家在具有特色的社會主義經(jīng)濟制度指引下，各行各業(yè)顯示出了勃勃生機，交通建設作為其他行業(yè)發(fā)展的支撐，更是日新月異、如火如荼。在熱火朝天的交通建設中，需要耗費大量的原材料，即有限的寶貴的自然資源。比如橋梁建設，它需要大量的鋼筋、水泥、碎石、木材等等材料。在今天以綠色、低能耗為主題的時代，作為交通建設者，必須肩負起歷史的使命，為交通建設的可持續(xù)發(fā)展進行積極探索。此次工程實例說明了，通過舊橋加固節(jié)約了工程材料及造價，又保證了橋梁設計承載力要求。通過這次闡述二級公路舊橋加固的實況、原理和方案，為舊路橋梁改造、節(jié)約能源提供了技術參考。