簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)及施工工藝控制

摘 要：目前體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在已有混凝土結(jié)構(gòu)的加固改造中應(yīng)用廣泛，基于已有的體外預(yù)應(yīng)力加固方法，提出折線式體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線加固方法，并采用室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M了實(shí)際工程中混凝土受彎構(gòu)件的工作狀況，為體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土簡(jiǎn)支梁提供依據(jù)。通過(guò)試驗(yàn)研究證明，利用此加固方法加固混凝土簡(jiǎn)支梁，方便實(shí)用，可以明顯提高構(gòu)件承載力和延性，是一種加固鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁較好的方法。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；混凝土結(jié)構(gòu)；體外預(yù)應(yīng)力；加固

中圖分類號(hào)：U445.7+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）10-0072-02

前言

在公路建設(shè)中，需要建造大量中小跨徑的梁橋，用以跨越中小河流等障礙。在中小跨徑的梁式橋中，鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土T形簡(jiǎn)支梁橋常常是首選的橋型，不管是公路橋還是城市道路橋、鐵路橋，這種橋型的比例很大，因而在我國(guó)的公路橋梁建設(shè)中占有重要的地位。從20世紀(jì)50年代至今，T形簡(jiǎn)支梁橋的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)數(shù)量最多，分布最廣，其原因有T形簡(jiǎn)支梁制造簡(jiǎn)單，肋內(nèi)配筋可做成剛勁鋼筋骨架，主梁之間借助橫隔梁來(lái)連接，整體性好，施工方便，其跨徑多在7.5～50m之間，根據(jù)跨徑的大小確定是否施加預(yù)應(yīng)力。在20世紀(jì)60年代中后期，為了簡(jiǎn)化T形簡(jiǎn)支梁的預(yù)制施工，在不少的地區(qū)修建了許多無(wú)橫隔梁的T形梁橋，但是實(shí)踐證明無(wú)橫隔梁的T形簡(jiǎn)支梁一般會(huì)出現(xiàn)縱向和梁肋裂縫，目前這樣的T形簡(jiǎn)支梁存在不少。70年代對(duì)于鋼筋混凝土梁，我國(guó)擬定了標(biāo)準(zhǔn)跨徑為10m、13m、16m、20m的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土T形簡(jiǎn)支梁，我國(guó)擬定了標(biāo)準(zhǔn)跨徑為20m、30m、40m的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖。80年代后期為適應(yīng)我國(guó)高速公路建設(shè)，各地針對(duì)T形簡(jiǎn)支梁的跨徑、斜交角度等編制了20m、30m、35m、40m跨徑的通用設(shè)計(jì)圖。此外結(jié)合鋼絞線在高速公路上的普及應(yīng)用也制定了20m、30m、40m跨徑的通用圖。

1 橋梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支梁的加固設(shè)計(jì)技術(shù)措施

1.1 上部結(jié)構(gòu)存在的幾種主要病害

因橋面鋪裝損壞嚴(yán)重，相鄰T形梁橫向連接較差，使連接處裂縫滲水。兩邊孔每片T形梁均與臺(tái)背頂死，有8片T形梁端部破損非常嚴(yán)重、底部混凝土保護(hù)層脫落，主筋外露、生銹，每片T形梁翼板及其根部出現(xiàn)寬度為0.5～0. 8mm裂縫，滲水現(xiàn)象嚴(yán)重，其余9跨中孔，T形梁翼板及其根部均存在不同程度裂縫和支座處破損。

1.2 加固前靜載試驗(yàn)

在全面調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，對(duì)大橋承載能力進(jìn)行鑒定，以便于進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，為此，決定在加固前對(duì)大橋進(jìn)行一次靜載試驗(yàn)，主要測(cè)定橋梁墩臺(tái)在荷載作用下的應(yīng)力及變形情況和測(cè)定橋梁荷載橫向分布規(guī)律以及T形梁控制截面的內(nèi)力影響線。經(jīng)實(shí)測(cè)跨中撓度校驗(yàn)系數(shù)小于0.5，說(shuō)明該試驗(yàn)孔T形梁剛度較大；T形梁底鋼筋應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)在容許范圍內(nèi)，說(shuō)明橋梁最大承載力在其承受范圍之內(nèi)。

1.3 加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

由于該橋加固時(shí)不允許中斷交通十分繁忙若另搭施工便橋，必然增加工程造價(jià)，致使經(jīng)費(fèi)發(fā)生困難，經(jīng)多方案比較后，決定采用基本上不中斷交通的體外預(yù)應(yīng)力鋼筋加固提載法。體外預(yù)應(yīng)力筋的布置和張拉有3種方式：梁底水平設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋；斜撐式預(yù)應(yīng)力鋼筋布置；組合式預(yù)應(yīng)力鋼筋布置方式。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析計(jì)算和加固前的靜載試驗(yàn)，可知該橋基本狀況良好，承載能力為汽車-15級(jí)左右，決定采用斜撐式體外預(yù)應(yīng)力筋加固方式，既能明顯提高跨中斷面的抗彎能力，又能改善斜撐內(nèi)斷面的抗剪能力，預(yù)應(yīng)力施工又很方便，體外預(yù)應(yīng)力筋布置方式如圖1所示。

1.4 體外預(yù)應(yīng)力筋計(jì)算

體外預(yù)應(yīng)力筋的加固計(jì)算，即是在分析加固前后T形梁不同的結(jié)構(gòu)受力狀況下，計(jì)算出加固前T形梁所能承受的荷載，再按提載后荷載等級(jí)計(jì)算出彎矩和剪力。在體外預(yù)應(yīng)力的計(jì)算中，必須考慮到體外預(yù)應(yīng)力束的預(yù)應(yīng)力損失。

1.5 加固設(shè)計(jì)計(jì)算

由于本橋的設(shè)計(jì)資料缺失，在計(jì)算過(guò)程中，混凝土的強(qiáng)度、截面幾何尺寸以及配筋情況應(yīng)以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的結(jié)果可知，混凝土強(qiáng)度為C25。從計(jì)算結(jié)果可以看出，T形梁各截面在持久狀況極限狀體組合下承載能力均大于截面承載力極限狀態(tài)計(jì)算值，可以滿足規(guī)范截面承載力要求，計(jì)算中考慮了普通鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)承載力的影響。

1.6 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算

根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定在使用荷載作用下，部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類受彎構(gòu)件的法向拉應(yīng)力應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。根據(jù)《設(shè)計(jì)規(guī)范》預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在短期使用荷載作用下最大豎向撓度的允許值的規(guī)定執(zhí)行，即簡(jiǎn)支梁容許撓度值為U600。由計(jì)算可知，在短期使用荷載作用下，結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的豎向撓度最大值發(fā)生在跨中截面滿足規(guī)范要求。

2 橋梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)支梁的加固施工工藝

2.1 主梁錨固孔定位鑿洞

根據(jù)設(shè)計(jì)圖布設(shè)的錨固孔中心定位鑿孔，孔洞直徑應(yīng)大于套管直徑2～3cm，以便于埋設(shè)環(huán)氧砂漿，鑿孔工具可采用電動(dòng)沖擊鉆，先以直徑8mm的小鉆頭在孔位四周打一圈，然后再鑿中間部分的混凝土，這樣可避免孑L壁四周混凝土遭到損壞；鉆進(jìn)時(shí)，不要猛鉆，應(yīng)邊鉆邊拉動(dòng)鉆頭，清除散粒，以免損壞鉆頭。體外預(yù)應(yīng)力筋的錨固孔，在設(shè)計(jì)時(shí)必須避免與主梁斜筋相交。在正常情況下，按設(shè)計(jì)尺寸正確放樣，一般不會(huì)發(fā)生斜筋交叉現(xiàn)象，但當(dāng)主梁鋼筋原定位不準(zhǔn)，仍有可能發(fā)生鋼筋干擾情況，如遇箍筋，可直接用氧氣或扁鑿割斷，如遇到主筋，則適當(dāng)偏移孔位。套管、墊圈、銷軸應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行金屬加工，但由于是舊橋加固提載，各片T形梁在制作時(shí)會(huì)有不同程度的尺寸誤差，因此，應(yīng)及時(shí)對(duì)套管和錨固軸的長(zhǎng)度相應(yīng)調(diào)整。用環(huán)氧砂漿埋設(shè)套管，錨固孔鑿好后應(yīng)進(jìn)行表面處理，使孔壁清潔干燥，浮松部分清除，配制環(huán)氧樹脂砂漿，用斜面壓降法或灌漿法埋設(shè)套管。

2.2 根據(jù)設(shè)計(jì)圖要求，加工斜向受拉槽鋼時(shí)，對(duì)各部件切割下料，焊接前應(yīng)事先進(jìn)行放樣

組拼，準(zhǔn)確無(wú)誤后方可進(jìn)行施焊，并注意錨固孔是否因故改動(dòng)，否則，槽鋼下端角度及有關(guān)尺寸必須相應(yīng)調(diào)整，以免形成在箱形槽鋼兩端的穿筋孔眼不在一條水平線上，引起水平鋼筋彎曲或；螺母與箱形槽鋼頂端不垂直，產(chǎn)生角偏差，造成張拉受力后預(yù)應(yīng)力鋼筋折斷，一般在制作和鑿孔放樣時(shí)均有一定的誤差，所以常將孔眼適當(dāng)放大為長(zhǎng)圓孔，留有微調(diào)的余量。用砂輪切割機(jī)進(jìn)行鋼筋切割下料，并將割口毛邊用銼刀銼圓，連接器和螺母嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的材料尺寸和工藝制作，連接器連接時(shí)先用鋼筋的一端做好一半連接器長(zhǎng)度的標(biāo)記，將連接器放到標(biāo)記部位，然后放進(jìn)另端鋼筋，如設(shè)計(jì)時(shí)采用冷拉四級(jí)鋼筋為預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，需先加工螺絲端桿，按設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)度對(duì)焊鋼筋，再通過(guò)冷拉工藝后才能使用。

2.3 安裝預(yù)應(yīng)力構(gòu)件

安裝預(yù)應(yīng)力構(gòu)件時(shí)，把斜向槽鋼套人錨固銷，另一端用繩子拉起或支架撐住箱形部位，再穿入預(yù)應(yīng)力鋼筋，旋上墊圈、螺母，然后人工將螺母旋緊至下面橫隔板下承托，以減小機(jī)械張拉的行程。張拉前設(shè)備準(zhǔn)確就位，油泵接電、電機(jī)就位，由于張拉工作在橋下空中操作，須事先搭好操作腳手支架，如在船上搭架，需注意船只錨定穩(wěn)固，油泵油管要有足夠的長(zhǎng)度。張拉預(yù)應(yīng)筋前，應(yīng)事先在試驗(yàn)機(jī)上標(biāo)定油壓表與拉力的關(guān)系，以便準(zhǔn)確控制張拉力。本橋預(yù)應(yīng)力筋為懸空直線，中間無(wú)摩阻損失，因此，可采用單機(jī)一頭張拉。張拉程序宜以兩側(cè)邊梁開始向中間順序進(jìn)行，以減少中梁的彈性壓縮損失；張拉前應(yīng)仔細(xì)再檢查一遍槽鋼下端箱體上的鋼板孔臂是否和預(yù)應(yīng)力鋼筋相碰，螺母和箱體蓋板是否垂直，如不符合要求，必須進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整合格檢查無(wú)誤后，即用油泵控制壓力表進(jìn)行張拉到規(guī)定噸位，然后用特制的長(zhǎng)扳手用力旋緊螺母，以盡量減小螺母壓密損失。

2.4 材料防護(hù)

預(yù)應(yīng)力鋼筋及其他一切外露鋼材，需用鋼絲刷除銹，涂?jī)杀榉冷P漆，箱形槽鋼內(nèi)灌入水泥細(xì)石子混凝土至與預(yù)應(yīng)力鋼筋平齊。待預(yù)應(yīng)力鋼筋上的油漆干燥后，涂熱瀝青兩遍，并用浸透瀝青的粗麻袋條沿鋼筋纏繞一遍，并用細(xì)鉛絲固定，如此重復(fù)兩次，形成三麻四油的防護(hù)保護(hù)層，然后再用細(xì)鉛絲固定聚苯乙烯保溫管再纏繞一層麻袋布，形成防護(hù)保溫層。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，我國(guó)公路橋梁很多為新中國(guó)成立后建造的，橋齡最長(zhǎng)達(dá)40多年。近幾年隨著超重車越來(lái)越多。病害問(wèn)題逐漸反映出來(lái)，比如橋梁老化、破損、裂縫等現(xiàn)象，但是橋梁承載能力不足才是當(dāng)前T形簡(jiǎn)支梁橋維修加固工作中的主要問(wèn)題。T形簡(jiǎn)支梁橋梁加固維修的方法很多，在工程實(shí)踐中根據(jù)T形簡(jiǎn)支梁的不同病害和施工環(huán)境的不同，分別采用粘貼鋼板，粘貼碳纖維、增設(shè)橫隔板、改變結(jié)構(gòu)體系等加固方法。每一種方法的具體應(yīng)用都是經(jīng)過(guò)仔細(xì)考慮確定的。

參考文獻(xiàn)

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