舊橋加固利用技術(shù)研究

李建立

(保定市公路管理局)

1 工程概況

大橋全長284.5 m，設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土箱梁，梁部均設(shè)雙支座支承。橋分兩幅，梁部結(jié)構(gòu)兩幅相同，分為三聯(lián)，跨徑組合為(18+4×17.25)+(6×17.25)+(2×20+3×18)m。橋上部結(jié)構(gòu)均為120 cm等厚箱梁，單箱單室，粱箱寬4.5 m，翼緣懸臂長2.0 m。中腹板寬度為0.3 m，在支座附近3.75 m范圍寬度漸變?yōu)?.7 m。橋面均為單向坡，故橋面橫坡均采用結(jié)構(gòu)找坡。梁體與支座間利用楔形塊調(diào)平。橋面鋪裝層采用等厚10 cm瀝青混凝土鋪裝層。橋面寬0.25(防撞護(hù)欄)+8.0(行車道)+0.25(防撞護(hù)欄)。該橋橋墩均為T形橋墩，托盤尺寸為2.8×0.9×1.2 m，墩柱為1.3×0.9 m帶倒圓弧的矩形柱。地面下為2.8×2.8×1.5 m承臺(tái)接直徑為1.8 m的挖孔樁。設(shè)計(jì)道路等級(jí):城-A級(jí)。

2 舊橋加固改造

2.1 舊橋現(xiàn)狀

舊橋加固改造工程，與同類型的新建橋梁不同，是由舊橋的基礎(chǔ)資料控制設(shè)計(jì)，由于舊橋的變形、位移及施工誤差，與原設(shè)計(jì)差異大。故在對(duì)大橋進(jìn)行加固之前，有專業(yè)的檢測(cè)單位對(duì)該橋進(jìn)行了檢測(cè)評(píng)估及荷載試驗(yàn)，在檢測(cè)評(píng)估中發(fā)現(xiàn)該橋的底板上有較為密集的橫向裂縫，個(gè)別裂縫超過了0.2 mm，根據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》被評(píng)為D級(jí)。后來相關(guān)單位對(duì)該橋做了荷載試驗(yàn)結(jié)論為承載力不足，要求進(jìn)行加固處理。

2.2 原因分析

通過分析，引起舊橋箱梁底板裂縫的原因?yàn)?，本身該橋是鋼筋混凝土箱梁，根?jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)通用規(guī)范》該種橋梁是允許帶裂縫工作的，由于年久失修裂縫不斷開展，雨水侵入鋼筋有所銹蝕、溫度變化，凍融破壞使混凝土強(qiáng)度有所降低鋼筋有所銹蝕，加之交通量增加，裂縫進(jìn)一步開展，出現(xiàn)了裂縫寬度較大，承載力有所下降。

3 加固方案

(1)加固方案本著安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和可行性的原則，對(duì)該大橋進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。對(duì)該大橋，提出以下整治措施。

①根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果邊跨的內(nèi)力最大，是結(jié)構(gòu)受力的最不利跨，對(duì)每幅兩個(gè)邊跨的主梁底板進(jìn)行粘貼鋼板加固，提高其承載力和剛度，使其滿足承載力要求;②對(duì)其余各跨的主梁底板進(jìn)行粘貼碳纖維布加固，使其抗彎承載力大大提高，滿足設(shè)計(jì)要求。

(2)技術(shù)要點(diǎn)。

①裂縫修補(bǔ)。

a表面封閉修補(bǔ)法。

利用混凝土表層微細(xì)獨(dú)立裂縫或網(wǎng)狀裂紋的毛細(xì)作用吸收低粘度且具有良好滲透性的裂縫封閉修補(bǔ)膠液封閉裂縫通道，提高結(jié)構(gòu)的耐久性。先對(duì)裂縫封閉范圍的混凝土表面采用手提砂輪機(jī)打磨除去表層污漬，打磨范圍應(yīng)超出裂縫四周各200 mm，打磨至露出混凝土新面，經(jīng)檢查合格后，再用吹風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)吹風(fēng)清潔，并用丙酮涂刷或擦拭進(jìn)一步清潔裂縫封閉范圍的混凝土表面。用毛刷或膠輥粘膠涂刷于要求裂縫封閉的混凝土表面。封縫膠應(yīng)分兩次縱橫向涂刷，后次縱向(或橫向)涂刷應(yīng)在前次橫向(或縱向)涂刷膠液成膜并指觸干燥時(shí)進(jìn)行。每次涂刷應(yīng)細(xì)密重迭和均勻，保證涂刷膠液不流淌或流淌后應(yīng)即時(shí)補(bǔ)刷，膠液固化后膠膜均勻、密實(shí)封閉裂縫。

b裂縫填充密封修補(bǔ)法。

沿裂縫走向按設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定的剖面尺寸騎縫鑿槽或切槽，鑿槽或切槽應(yīng)延伸過裂縫末端，槽的端頭應(yīng)做成弧形，以避免該處應(yīng)力集中。鑿槽或切槽完成后，應(yīng)吹風(fēng)清潔干凈。

②粘貼鋼板。

應(yīng)首先對(duì)待貼鋼板區(qū)進(jìn)行放樣，用磨光機(jī)的鋼砂輪清除表面的浮漿和疏松物，一般去除混凝土表面使粗骨料外露，不平的地方應(yīng)鑿毛鑿平，用壓縮空氣去除粉塵，再用丙酮擦試表面。此外，表面不能沾有油污，對(duì)于表面有裂縫、漆皮、松散、剝落等病害。黏貼前對(duì)鋼板進(jìn)行打磨，使其出現(xiàn)金屬光澤，然后用化學(xué)螺栓進(jìn)行固定，待鋼板焊接完畢后進(jìn)行壓力灌膠。

③粘貼碳纖維布。

本次加固采用雙層碳纖維布進(jìn)行加固，碳纖維布在每一跨都延伸到支座位置。碳纖維布沿纖維受力方向的搭接長度不應(yīng)小于100 mm，其搭接位置應(yīng)相互錯(cuò)開。繞過箱梁下部的外倒角時(shí)，構(gòu)件的截面棱角應(yīng)在粘貼前打磨成圓弧面，圓弧半徑為20 mm。

施工前應(yīng)清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并保證被粘貼的混凝土表面應(yīng)打磨平整、除去表層浮漿、油污等雜質(zhì)、直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，表面應(yīng)清理干凈并保持干燥。

4 結(jié)論

(1)黏貼鋼板的關(guān)鍵步驟是，在壓力灌膠前先進(jìn)行焊接操作，以免粘鋼膠因溫度過高而失效，影響粘貼強(qiáng)度。

(2)在箱梁截面橫向上必須保證相鄰的兩條鋼板的接縫不在同一條直線上，使接縫交錯(cuò)布置。

(3)粘貼碳纖維布的關(guān)鍵步驟是繞過箱梁下部的外倒角時(shí)，構(gòu)件的截面棱角應(yīng)在粘貼前打磨成圓弧面，圓弧半徑不得小于20 mm。

[1]公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004)[S］.

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

[3]城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(CJJ99-2003)[S］.

[4]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵規(guī)范(JTG D62-2004)[S］.

[5]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017-2003)[S］.