摘要：鋼筋混凝土箱梁在我國(guó)應(yīng)用廣泛，但是在長(zhǎng)期交通荷載、環(huán)境侵蝕、結(jié)構(gòu)性能退化等耦合作用下，混凝土箱梁橋的累積損傷不容忽視。文章總結(jié)了鋼筋混凝土箱梁的病害原因，對(duì)其加固技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)分析，并依托實(shí)橋加固后的承載力對(duì)預(yù)應(yīng)力碳板加固、錨粘鋼板加固、頂板補(bǔ)強(qiáng)層加固和鋼板混凝土組合加固等四種加固方法進(jìn)行了最優(yōu)工序分析研究，為后續(xù)加固工作提供參考。

關(guān)鍵詞：橋梁工程;混凝土箱梁;加固;工序

0 引言

我國(guó)自新中國(guó)成立后開(kāi)始大量建造橋梁，尤其在改革開(kāi)放以來(lái)的30多年，是我國(guó)橋梁建設(shè)發(fā)展的黃金時(shí)期。截至2017年年底，我國(guó)公路橋梁總數(shù)達(dá)80萬(wàn)座，已超越美國(guó)，位居世界第一。然而，在建造大型高等級(jí)橋梁的同時(shí)，由于橋梁的“老化”和使用條件的惡化，許多橋梁的服役能力已不同程度地降低，使橋梁安全問(wèn)題變得愈加突出，安全事故不斷增加。到2017年，我國(guó)公路路網(wǎng)中步入維修期的在役橋梁日漸增多，有超過(guò)10萬(wàn)座橋梁為危橋，占現(xiàn)有橋梁的1/8。在這些危險(xiǎn)橋梁中，最典型的是混凝土橋梁。在過(guò)去的30年中，大量的混凝土橋梁陸續(xù)建成，也產(chǎn)生了各種問(wèn)題，例如腹板底板開(kāi)裂、跨中嚴(yán)重下?lián)稀摻罡g和混凝土剝落等，以上問(wèn)題使混凝土橋梁的平均使用壽命僅為20～30年。既有混凝土橋梁的加固方法（如粘貼鋼板、粘貼碳纖維板、體外預(yù)應(yīng)力補(bǔ)強(qiáng)等）雖然可以改善結(jié)構(gòu)受力狀況，但仍然存在提高承載能力程度不足、耐久性不足等問(wèn)題，尚不能長(zhǎng)期有效地保證混凝土梁橋使用安全。因此，滿足混凝土箱梁橋承載性能與耐久性的新型加固方法和探索不同加固方法的最優(yōu)工藝流程是橋梁工程師們面臨的重要研究工作。

1 混凝土橋梁病害原因

混凝土橋梁病害是由多方面原因造成的，主要總結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）環(huán)境因素：主要包括混凝土橋梁腐蝕、硫酸鹽侵蝕、堿硅反應(yīng)以及凍融破壞等。

（2）施工因素：施工不當(dāng)、施工標(biāo)準(zhǔn)化程度低甚至施工過(guò)程中偷工減料等施工質(zhì)量問(wèn)題也是造成混凝土橋梁病害的主要原因之一。

（3）設(shè)計(jì)因素：主要包括舊規(guī)范里的部分規(guī)定已不適用于當(dāng)前交通環(huán)境以及橋梁設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)仍颉?/p>

（4）使用與養(yǎng)護(hù)：監(jiān)管不力，使得橋梁總是在超載的條件下運(yùn)營(yíng)以及養(yǎng)護(hù)不到位、維修不及時(shí)，也會(huì)給橋梁帶來(lái)不同程度的損壞。

橋梁產(chǎn)生病害后，若不及時(shí)維修加固，不斷擴(kuò)大的病害勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致橋梁的提前損壞，危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全，而近些年國(guó)內(nèi)外不斷出現(xiàn)的橋梁病害所引發(fā)的橋梁坍塌事故更是為各國(guó)敲響了警鐘，我國(guó)也已經(jīng)越來(lái)越重視舊橋、危橋的維修、養(yǎng)護(hù)、加固以及改造。交通部于2001年開(kāi)始在全國(guó)范圍內(nèi)組織開(kāi)展舊橋改造工程，國(guó)家用于橋梁養(yǎng)護(hù)與加固的投資也逐年增加，同時(shí)對(duì)簡(jiǎn)單高效又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的橋梁加固技術(shù)的探索也不斷深入。這些措施都有效改善了我國(guó)橋梁使用技術(shù)狀況，提高了公路行車的安全水平。

2 加固工程背景

本文以某繞城高速公路養(yǎng)護(hù)大修工程為依托，進(jìn)行了2片帶損傷的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的試驗(yàn)研究，實(shí)橋箱梁每片跨徑為20 m。兩片試驗(yàn)梁中，一片梁使用預(yù)應(yīng)力碳纖維板與錨貼鋼板加固，并在頂板鋪設(shè)16 cm厚補(bǔ)強(qiáng)層。具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。箱梁底部預(yù)應(yīng)力碳纖維板布置圖如圖1（a）所示，鋼箱梁錨貼鋼板構(gòu)造如圖1（b）所示。本項(xiàng)目所使用的碳纖維板的參數(shù)如表2所示。另一片試驗(yàn)梁采用鋼板-混凝土組合加固，試驗(yàn)梁通過(guò)在底板和腹板設(shè)置加固鋼板和混凝土組合結(jié)構(gòu)體系以及在頂板鋪設(shè)混凝土補(bǔ)強(qiáng)層來(lái)提高梁的剛度和承載力。組合加固構(gòu)造如圖1（c）所示。

3 加固工序內(nèi)容研究

本文對(duì)預(yù)應(yīng)力碳板加固、錨貼鋼板加固、頂板混凝土加固層鋪設(shè)和鋼板混凝土組合加固進(jìn)行了最優(yōu)的施工流程研究。

3.1 預(yù)應(yīng)力碳板加固

本項(xiàng)目對(duì)預(yù)應(yīng)力碳板加固方法的工序進(jìn)行了研究和實(shí)踐，得出梁底張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維板的操作方法具體如下：

3.2 錨貼鋼板加固

本項(xiàng)目對(duì)錨貼鋼板加固的方法進(jìn)行了最優(yōu)工序的實(shí)踐和研究，具體腹板錨貼鋼板加固工序如下：

（1）定位鋼板位置，放出大樣，對(duì)該處的腹板混凝土進(jìn)行打磨處理，去除表面浮漿，形成平整的粗糙面，使用丙酮擦洗。

（2）放樣錨栓孔位置大樣，使用鋼筋測(cè)試儀檢測(cè)鉆孔位置是否與鋼筋沖突，并適當(dāng)避開(kāi)。植埋螺桿，螺桿距離鋼板邊緣上、下邊緣9 cm。

（3）將鋼板上的螺栓孔打出，用角磨機(jī)去除鋼板接觸面上的銹蝕并進(jìn)行粗加工。打磨方向垂直于鋼板的受力方向，然后用丙酮擦拭接觸面。將鋼板固定在螺栓上，并確保鋼板與混凝土表面之間的間隙>3 mm，以確保注入的厚度>3 mm。

（4）將膠水噴嘴和排氣管分別安裝在鋼板的邊緣，將碗蓋在膨脹螺栓的頭部，并用鋼板的邊緣密封劑密封鋼板的邊緣以完成密封。

（5）用泵將粘鋼灌注膠從注膠嘴注入鋼板與混凝土間隙。在填充過(guò)程中，用橡皮錘敲打鋼板以確認(rèn)填充是否密實(shí)，直到所有排氣管膠體溢流，停止灌注。

（6）待灌注膠粘結(jié)密實(shí)可靠后對(duì)鋼板表面進(jìn)行防腐處理。

3.3 頂板混凝土加固層鋪設(shè)

本項(xiàng)目對(duì)頂板混凝土加固層鋪設(shè)的方法進(jìn)行了最優(yōu)工序的實(shí)踐和研究，得出頂板混凝土加固層鋪設(shè)的操作工序具體如下：

（1）在頂板鉆植筋孔，孔深與植筋埋深相同，為10 cm，孔徑比植筋直徑大2～4 mm，鉆孔應(yīng)豎直且與頂板鋼筋錯(cuò)開(kāi)。

（2）使用空氣壓縮機(jī)清理鉆孔內(nèi)的碎片、灰塵和水分。

（3）將植筋膠灌注至孔深2/3處，待插入植筋后，植筋膠即充滿孔洞。

（4）將植筋膠植入的部分表面污物處理干凈，植筋須插到孔底，孔口溢出的膠體使用鋼刷清理，并用丙酮擦凈、拭干。

（5）待植筋膠完全固化形成強(qiáng)度后，綁扎加固層鋼筋網(wǎng)。若使用植筋焊接定位鋼筋網(wǎng)，則應(yīng)注意焊點(diǎn)離膠面≥10 cm，且不能對(duì)一根植筋連續(xù)焊接。

（6）澆筑頂板加固層混凝土層。

3.4 鋼板混凝土組合加固

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)鋼板混凝土組合加固進(jìn)行了最優(yōu)的工序?qū)嵺`研究，得出以下具體工序：

（1）鑿毛和鉆植筋孔。將加固梁底板和腹板與混凝土接觸的部分鑿毛，然后放出植筋孔位置。為了避免給原梁混凝土造成不必要的傷害，設(shè)計(jì)植筋孔位置時(shí)應(yīng)考慮將其在縱向錯(cuò)開(kāi)布置，同時(shí)也注意避讓原梁預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋。放樣后鉆孔，孔徑比植筋直徑大2～4 mm。鉆孔完成后使用空氣壓縮機(jī)清除孔內(nèi)雜質(zhì)并使用丙酮擦拭干凈。

（2）植筋。將植筋要植入的部分表面污物處理干凈，將植筋膠灌注至孔深2/3處，迅速插入植筋，防止膠體溢出。植筋須插到孔底，孔口溢出的膠體使用鋼刷清理，并用丙酮擦凈、拭干。腹板植筋在支點(diǎn)附近加密，植筋頭朝向支座45°向上，大致與主拉應(yīng)力平行，達(dá)到抑制斜裂縫的作用。底板植筋頭方向與梁縱軸線平行。

（3）綁扎鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)可以與植筋綁扎以固定其位置。箍筋在支座附近與植筋同等加密，以提高梁的抗剪強(qiáng)度。

（4）焊接栓釘，鋼板就位。在鋼板上焊接圓柱頭栓釘，安裝鋼板就位，確保鋼板與原梁之間的距離為加固混凝土的厚度。為便于安裝與制作，鋼板分為三個(gè)節(jié)段，安裝就位后焊接鋼板。

（5）封邊并澆筑加固混凝土?；炷翝仓r(shí)應(yīng)使用振搗棒不斷在鋼板外側(cè)振搗，確?；炷翝仓軐?shí)。

（6）試驗(yàn)梁養(yǎng)生。加固混凝土澆筑完畢后，試驗(yàn)梁進(jìn)入養(yǎng)生階段，在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)生28 d以后，便可進(jìn)行鋼板-混凝土組合加固混凝土梁靜力破壞性試驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了鋼筋混凝土梁加固的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與施工，并對(duì)加固方案的整體設(shè)計(jì)做了介紹，研究了預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固、錨貼鋼板加固梁、頂板混凝土加固層鋪設(shè)和鋼板-混凝土組合加固梁的加固設(shè)計(jì)優(yōu)化施工工藝流程，為以后的混凝土梁橋加固提供參考。

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作者簡(jiǎn)介：劉鑠龍（1992—），助理工程師，主要從事高速公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)工作。