淺談?wù)鸷髽蛄旱木S修加固

彭 亮

(仁壽縣重點(diǎn)交通建設(shè)項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室工程技術(shù)服務(wù)中心， 四川眉山 620500)

淺談?wù)鸷髽蛄旱木S修加固

彭 亮

(仁壽縣重點(diǎn)交通建設(shè)項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室工程技術(shù)服務(wù)中心， 四川眉山 620500)

發(fā)生地震后，保證受災(zāi)地區(qū)交通暢通是重中之重，而災(zāi)區(qū)沿線受損重點(diǎn)橋梁的維修加固更是首要任務(wù)。文章根據(jù)新疆2011年8月喀什地區(qū)伽師縣發(fā)生里氏5.8級(jí)地震后某公鐵立交橋的維修加固實(shí)例，對(duì)受損橋梁的快速維修加固和橋梁抗震設(shè)計(jì)提出一些建議，以供參考。

地震； 橋梁； 鑒定； 維修加固； 施工

1 工程概況

2010年9月位于南疆線伽師總場(chǎng)某公鐵立交跨線橋建成，是一座3～16 m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨線橋，橋梁全長(zhǎng)54.64 m，橋下為南疆鐵路雙線。2011年8月11日18時(shí)06分，喀什地區(qū)伽師縣發(fā)生里氏5.8級(jí)地震，震中位于阿圖什與伽師縣交界處，震源深度8 km。強(qiáng)烈的地震造成伽師總場(chǎng)公鐵立交跨線橋發(fā)生病害。文章主要就震后橋梁典型受損部位的維修加固實(shí)例進(jìn)行總結(jié)和分析，為類(lèi)似的災(zāi)后重建工作提供一些參考。

2 檢測(cè)鑒定

地震發(fā)生后，業(yè)主部門(mén)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)該橋部分構(gòu)建有明顯的破壞，迅速委托檢測(cè)部門(mén)對(duì)橋梁進(jìn)行檢查評(píng)定，鑒定結(jié)果為橋梁墩臺(tái)抗震擋塊破損、橋梁整體以跨中為中心發(fā)生逆時(shí)針?lè)较蛩睫D(zhuǎn)動(dòng)0°7′34″，致使伸縮縫處錯(cuò)位約5 cm，橋梁抗震錨栓嚴(yán)重變形，橋墩龜裂等病害，總體技術(shù)狀態(tài)為51.8分，鑒定結(jié)果為三類(lèi)橋，需進(jìn)行維修加固處理。

3 加固措施

業(yè)主隨后分別委托設(shè)計(jì)單位進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，施工單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.1 維修加固方案

維修擋塊 → 伸縮縫拆除 → 梁體頂升及支座更換 → 安裝伸縮縫 → 抗震錨栓安裝 → 加固橋墩。

3.2 擋塊修復(fù)

3.2.1 橋臺(tái)擋塊修復(fù)

本工程橋臺(tái)擋塊破損嚴(yán)重，混凝土需用風(fēng)鎬全部鑿除，而伸入橋臺(tái)蓋梁和背墻內(nèi)鋼筋因長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，僅憑植筋技術(shù)替換達(dá)不到原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，且橋梁發(fā)生轉(zhuǎn)角后，在橋臺(tái)處最大位移為5 cm左右，絕大多數(shù)擋塊鋼筋沒(méi)有發(fā)生嚴(yán)重變形并可以利用，故本次加固只在蓋梁和背墻內(nèi)植入部分加強(qiáng)鋼筋并保留原有鋼筋。修復(fù)施工如圖1所示。

3.2.2 橋墩擋塊

本橋橋墩擋塊只發(fā)生混凝土破損，擋塊處梁體未發(fā)生擠壓變形，故只需鑿除部分破損混凝土后重新澆筑，對(duì)細(xì)部裂紋采用注膠工藝修補(bǔ)。

3.2.3 植筋施工工藝

(1)施工工藝流程為放線→鉆孔→清孔→注膠→植筋。

(2)根據(jù)施工圖所示尺寸準(zhǔn)確定位鉆孔位置，孔徑要求大于鋼筋3～5 mm，鉆孔深度≥10D(植筋直徑)。

(3)鉆孔后采用空壓機(jī)風(fēng)管清理孔內(nèi)灰塵。

(4)孔內(nèi)灰塵清理完畢后，向孔內(nèi)注入2/3的PG2 000植筋膠，將鋼筋插入孔中。旋轉(zhuǎn)、擠壓。植筋后3～5 h不得搖動(dòng)所植鋼筋，對(duì)3～5 h后檢查所植鋼筋還不夠牢度合格的鋼筋應(yīng)重新植筋，注意清凈老膠泥及灰塵。

3.3 支座更換

3.3.1 頂升系統(tǒng)

本橋每跨有9片梁體，頂梁前先在橋底搭建腳手架方便人員施工，再采用大噸位同步頂升系統(tǒng)，事先將千斤頂進(jìn)行荷載分級(jí)標(biāo)定，以油壓表控制頂升力，以頂升高度作為控制標(biāo)準(zhǔn)，將多點(diǎn)位同級(jí)別的千斤頂用等壓網(wǎng)絡(luò)油管路并連成一體，便于達(dá)到大小一致的頂升力(圖2)。

該系統(tǒng)的應(yīng)用將很好地避免在傳統(tǒng)手動(dòng)頂升過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生的不同步起頂現(xiàn)象，該現(xiàn)象有可能會(huì)對(duì)梁體產(chǎn)生不均勻受力，并導(dǎo)致梁體間聯(lián)接開(kāi)裂受損。

本工程為板式橡膠支座，支座墊石+支座高度為15 cm，由于支座和支座墊石高度較矮，為滿(mǎn)足空間高度的需求和更好的放置千斤頂，選用超薄型超高壓千斤頂進(jìn)行頂進(jìn)施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，該橋梁跨重量分布計(jì)算見(jiàn)表1。

根據(jù)橋梁孔跨上部結(jié)構(gòu)計(jì)算表，每跨單片空心板梁支座反力為342.3÷9÷2=19.02 t，每片梁采用橡膠支座4個(gè)，同步頂升時(shí)油頂安裝在每片空心板梁兩端中心位置，每片共計(jì)安裝2頂超高壓油頂，每跨共計(jì)安裝18頂。油頂布置如圖3所示。

3.3.2 頂梁

為防止空心板梁在分跨頂進(jìn)時(shí)產(chǎn)生橋面鋪裝層拉裂，增加后期修補(bǔ)工作量和修補(bǔ)時(shí)對(duì)橋梁既有結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響，該橋梁上部頂升采用整體頂進(jìn)方式，共需RCS-302超高壓千斤頂(30 t)54頂，頂梁時(shí)，采用分級(jí)加載，每次施加25 %的頂力后做各項(xiàng)檢查。

3.3.3 更換支座

根據(jù)安全施工的需要，在橋梁支座進(jìn)行更換前，應(yīng)對(duì)施工部分的橋梁梁體進(jìn)行全面檢測(cè)，主要檢測(cè)內(nèi)容為梁體是否有明顯開(kāi)裂、混凝土剝落、露筋等不宜施工的情況出現(xiàn)。

本橋支座大部分扭曲變形，不銹鋼板因地震嚴(yán)重移位。整體頂升后對(duì)變形支座全部進(jìn)行更換，不銹鋼板重新校正復(fù)位，用環(huán)氧樹(shù)脂粘貼在梁體預(yù)埋鋼板上，四周用不銹鋼焊條焊接固定。

3.3.4 落梁

落梁卸載時(shí)與分級(jí)加載的順序相反分級(jí)卸載。卸載完畢檢查上墊石和支座之間結(jié)合是否緊密，或用修補(bǔ)砂漿進(jìn)行部分修補(bǔ)。

3.4 伸縮縫施工

3.4.1 施工內(nèi)容

拆除舊伸縮縫，安裝40型伸縮縫，澆筑混凝土，覆蓋養(yǎng)生。

3.4.2 工藝流程

風(fēng)鎬直接鑿除混凝土→清理出鋼筋→鑿出破碎混凝土→鑿毛接觸截面→增加錨固鋼筋(植筋)加固→安裝鋼筋→安裝模板→澆筑混凝土→養(yǎng)生→安裝橡膠密封帶。

3.4.3 施工方法

普通風(fēng)鎬破除法。采用風(fēng)鎬直接小塊鑿除，直到清理出鋼筋為止。鑿出破碎或空洞范圍內(nèi)的混凝土，清理出鋼筋，鑿毛接觸截面。

安裝及調(diào)整錨固鋼筋，對(duì)錨固鋼筋和預(yù)埋鋼筋進(jìn)行檢查，變形嚴(yán)重或開(kāi)焊等不符合要求的，采用割斷、彎折與伸縮縫錨固鋼筋進(jìn)行有效連接，缺預(yù)埋鋼筋部位，采用植筋技術(shù)(植φ12鋼筋，植筋深度12 cm，植筋鉆孔直徑14 mm，向孔內(nèi)注入粘結(jié)材料時(shí)，注意必須注入順暢并從孔底逐步向孔口填注，以保證孔內(nèi)空氣被完全排出，填注飽滿(mǎn))。所植鋼筋根據(jù)伸縮縫錨固鋼筋形狀進(jìn)行彎折，再與伸縮縫錨固鋼筋進(jìn)行焊接連接(伸縮縫正確就位后，在伸縮縫錨固環(huán)與預(yù)埋鋼筋之間焊接橫筋)。

澆筑混凝土并達(dá)到70 %以上強(qiáng)度時(shí)，清除塞在型鋼和型腔中間的隔離物，然后裝入橡膠密封帶。伸縮縫安裝溫度在15～25 ℃較為適宜。

3.5 抗震錨栓

抗震錨栓主要起到連接上下部結(jié)構(gòu)、限制上下部結(jié)構(gòu)水平位移的作用。

3.5.1 鉆孔

測(cè)量人員按照恢復(fù)抗震錨栓平面布置圖及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際絞縫位置，用垂球垂線在橋墩(臺(tái))蓋梁上做好標(biāo)記，利用全站儀設(shè)自由測(cè)站測(cè)出各點(diǎn)的坐標(biāo)，然后通過(guò)坐標(biāo)放樣作出抗震錨栓在橋面上的平面點(diǎn)位，采用混凝土鉆孔機(jī)具鉆孔，鉆頭直徑尺寸為6 cm、2.8 cm，先采用D60 mm鉆孔機(jī)械鉆進(jìn)入蓋梁深度3 cm時(shí)，再換成D28 mm鉆孔，鉆至28 cm深度，采用空氣壓縮機(jī)對(duì)錨栓孔進(jìn)行清理。

3.5.2 抗震錨栓安裝

全橋共計(jì)抗震錨栓48套，其中0#臺(tái)8套、1#墩16套、2#墩16套、3#臺(tái)8套。加固設(shè)計(jì)抗震錨栓為φ25鋼筋?？紤]本工程為維修加固工程，采用直接從空心板頂鉆孔，鉆孔直徑6 cm、2.8 cm，鉆進(jìn)蓋梁深度28 cm。鉆孔結(jié)束后橋墩(臺(tái))蓋梁部分的鉆孔內(nèi)灌入YJS-502植筋膠，然后再插入2根錨栓鋼筋，采用環(huán)氧砂漿封堵。錨栓鋼筋植入如圖4所示。

3.6 橋墩加固

本橋橋墩裂紋較多，且呈現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，經(jīng)檢測(cè)部門(mén)檢測(cè)裂紋主要集中在0.1～0.15 mm區(qū)間，本次維修加固主要對(duì)橋墩的蓋梁、橋墩立柱及其系梁上的裂縫寬度大于0.1 mm的采用壓力灌注法處理，裂縫寬度小于0.1 mm的采用表面封閉法處理，裂縫修補(bǔ)完后再統(tǒng)一對(duì)橋墩立柱進(jìn)行無(wú)機(jī)涂料處理。

4 二次檢測(cè)

施工單位完成施工后，業(yè)主委托第二家檢測(cè)單位對(duì)該橋進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)定工作，項(xiàng)目綜合鑒定得分76.3分,質(zhì)量等級(jí)“合格”,但須對(duì)工程中存在的局部質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)一步完善。

5 總結(jié)思考

5.1 理論模型

本橋按地震烈度Ⅶ設(shè)防，但由于地震發(fā)生時(shí)實(shí)際烈度達(dá)到Ⅷ度，故導(dǎo)致橋梁破損較重，通過(guò)建立有限元模型，模擬地震對(duì)橋梁的影響，并對(duì)橋梁抗震設(shè)計(jì)中一些問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)思考。

本橋公路等級(jí)為二級(jí)公路，橋位處地震動(dòng)峰加速度系數(shù)為0.2，地震基本烈度為Ⅷ度，場(chǎng)地類(lèi)型為Ⅲ級(jí)。利用有限元軟件MIDAS CIVIL 2010程序?qū)蜻M(jìn)行仿真分析(圖5)。

5.1.1 計(jì)算內(nèi)容

(1)橋梁動(dòng)力特征為自振頻率和振型。

(2)采用反應(yīng)譜法對(duì)該橋在E1地震作用下的反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算。

5.1.2 邊界條件

由于該橋是斜交空心板式橋，用MIDAS CIVIL 2010軟件中空心板梁格法模塊進(jìn)行建模，空心板和橋墩均采用梁?jiǎn)卧M，邊界條件如下：

(1)橋臺(tái)采用支座約束：橋臺(tái)約束采用活動(dòng)約束，橋墩采用固定支座約束；

(2)橋墩建模考慮樁土作用，樁底固結(jié)；

(3)空心板底部和橋臺(tái)、橋墩頂部之間采用彈性連接；

(4)各跨空心板之間的連接為鉸連接(設(shè)計(jì)圖中各跨之間僅橋面鋪裝連續(xù))。

地震作用效力采用CQC方法，特征值分析控制采用多重Ritz向量法。

5.2 計(jì)算結(jié)果

(1)第115號(hào)單元軸力最小同時(shí)彎矩最大，是最不利截面。

(2)橋墩在樁柱連接處附近出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，此處應(yīng)力最大為5.7 MPa，橋墩此處會(huì)出現(xiàn)裂紋。

6 結(jié)論

(1)橋臺(tái)處支座由于是滑板式，摩阻力較小，不能分擔(dān)過(guò)多地震力，故而導(dǎo)致梁體在橋臺(tái)處容易撞破抗震擋塊，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)甚至落梁，建議增加橋臺(tái)蓋梁寬度，擋塊長(zhǎng)度隨之增加(以增大其與梁體接觸面積，降低其與梁體擠壓應(yīng)力，保護(hù)主梁)；同時(shí)適當(dāng)增加抗震擋塊厚度和配筋率。

(2)橋墩為主要地震力卸載結(jié)構(gòu)，建議按照設(shè)防等級(jí)，合理布置橋墩主筋和箍筋，既要能承受一定的地震荷載，同時(shí)箍筋的扛剪能力要足夠強(qiáng)大，才能保證大震不倒、中震可修、小震不壞。

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

[2] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院. JTG D62-2004 鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 人民交通出版社, 2012.

[3] 卓尚木, 季直倉(cāng), 卓呂志.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)事故分析與加固[M].北京:中國(guó)建筑土業(yè)出版社，1997.

[4] 楊文淵. 橋梁維修與加固[M].人民交通出版社，1992.

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

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

彭亮(1982～)，男，碩士研究生，工程師，主要從事交通建設(shè)規(guī)劃管理工作。

U449.7

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[定稿日期]2017-06-22