桥梁连续箱梁的加固措施及日常养护

2010-01-01吴杰

中国新技术新产品 2010年17期

吴杰

（贵州省公路桥梁工程总公司，贵州贵阳 550001）

1 工程实例

1.1 工程概况

某大桥位于330国道K270+830处，该主桥结构形式为变截面连续箱梁，其跨径布置为(52+80+52)m，横断面形式为单箱单室箱形截面，箱宽8m，两侧翼缘板悬出3.75m。支点箱梁高5m，中孔跨中及边孔墩附近梁高为2.4m。箱梁下缘按二次抛物线变化。箱梁底板和腹板厚度由中孔墩顶向两侧递减。桥面宽度:2m(人行道)+12m(行车道)+2m(人行道)。设计荷载:汽-20，挂-100，人群3.5kN/m2。箱梁混凝土采用50号;纵向预应力采用7Φ5钢绞线，锚具为XM15-7;横向预应力采用24Φ5碳素钢丝，张拉端用弗氏锚，固定端用镦头锚锚板;竖向预应力采用精扎螺纹粗钢筋，锚具为YGM锚。

该桥于2000年建成通车，2005年9月，发现该桥箱梁腹板有裂缝产生。2006年6月，检查发现，主桥箱梁腹板裂缝1795条，其中裂缝长度在1m以上的有三条，顶板及底板未发现裂缝。2007年5月，发现腹板新的短小裂缝有所增加，原有裂缝长度呈发展趋势，裂缝长度在1m以上的已有70条，比当年调查结果增加了67条，部分裂缝宽度已达0.3～0.4mm。后来又发现箱梁顶板有纵向裂缝，零号块横隔板有发散裂缝，腹板局部露筋，混凝土骨料清晰可见，且骨料间缝隙较大。同时也发现桥面铺装混凝土局部破损、部分桥面铺装钢筋已露出表面。

1.2 加固维修方案

对全桥宽度大于0.1mm的裂缝进行灌浆，对宽度小于0.1mm的进行表面封闭处理，对混凝土表面缺陷进行修补。

在主梁箱室内每隔3m增加一道封闭式加劲钢架，以改善箱梁的整体受力性能。在加劲钢架的上下锚梁间用螺杆施加竖向拉力，以平衡底板自重产生的弯矩。锚梁采用环氧砂浆工字梁粘贴在顶、底、腹板上。

根据腹板的裂缝成因，在加固计算活载(汽车和温度)产生的内力由钢板条承担，最大的裂缝宽度控制在0.1mm以内。在腹板粘贴60＞6mm的热轧扁钢条，埋植螺杆锚固，钢板条中心间距为30cm，粘贴范围延伸至梗腋。

根据顶板裂缝的成因分析，顶板裂缝除梗腋位置裂缝为受力裂缝外，其余均为非受力裂缝，因此对其进行封闭处理即可，梗腋处粘贴钢板。

根据底板的裂缝成因，由于增加了竖向拉杆及锚梁，底板的受力大大改善，底板外的裂缝只需封闭即可。

1.3 加固后荷载试验结果与运营情况

为检验加固补强效果，科研单位对该桥进行了静动载试验。在荷载试验过程中，桥跨结构始终处于正常的弹性工作状态中，各工况试验荷载作用下，桥跨结构各主要控制截面的挠度、应力(应变)等测试指标均满足《大跨径混凝土桥梁的试验方法》及现行规范的有关规定要求。在试验荷载作用下，箱梁混凝土表面粘贴的钢板与原混凝土结构共同受力变形，箱梁混凝土表面已封闭的裂缝呈非活动性，说明在对箱梁进行裂缝灌浆封闭处理、粘贴钢板加固补强、粘贴碳纤维布、增加钢支架后，原结构的结构受力裂缝的活动性得到了有效控制，结构的使用工作性能得到恢复，表明加固补强措施行之有效。表明对该桥箱梁加固处理后，桥跨结构承载能力均达到了设计及现行规范要求，桥跨结构可以投入正常使用。该桥加固恢复正常通车后没有出现新的裂缝开展情况，运营良好。

2 日常养护与加固维修方案

加固维修方案应以不损伤结构为条件，有目的地对影响箱梁结构安全性与耐久性的表观质量缺陷进行补强维修与结构恢复修补。

2.1 日常养护与维修

钢筋混凝土桥梁日常养护维修内容包括:清除表面污垢;修补混凝土空洞、破损、剥落、表面风化以及裂缝;清除暴露钢筋的锈渍、恢复保护层;处理各种横、纵向构件的开裂、开焊和锈蚀。保持箱梁的箱内通风，未设通风孔的应补设。梁体的污垢宜用清水洗刷，不得使用有腐蚀性的化学清洗剂。

对梁(板)体混凝土的空洞、蜂窝、麻面、表面风化、剥落等应先将松散部分清除，再用高强度混凝土、水泥砂浆或其它材料进行修补。新补的混凝土要密实，与原结构应结合牢固、表面平整。新补的混凝土必须实行养护。

梁体若发现露筋或保护层剥落，应先将松动的保护层凿去，并清除钢筋锈迹，然后修复保护层。如损坏面积不大可用环氧砂浆修补，如损坏面积过大可用喷射高强度水泥砂浆的方法修补。

梁(板)体的横、纵向连接件开裂、断裂、开焊，可采取更换、补焊、帮焊等措施修补。

裂缝的处理:全预应力及部分预应力A类构件在正常使用条件下不允许出现裂缝，只有B类构件允许出现裂缝。裂缝的类型除了与钢筋混凝土梁桥相同外，还有沿预应力钢束的纵向裂缝，锚固区局部承压的劈裂裂缝。当裂缝宽度在限值范围内时，可进行封闭处理，一般涂刷环氧树脂胶。当裂缝宽度大于限值规定时，应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其它灌缝材料。对于不允许出现裂缝的桥梁，不论裂缝宽窄，都应查明原因进行处理或加固。

空气、雨水、河流水中含有对混凝土和钢筋有侵蚀的化学成分时，应对桥梁结构进行防护。

钢筋混凝土构件的修补在昼夜平均气温低于5℃的冬季维修桥梁时，对修补的混凝土构件应采取保温措施，保证混凝土的凝固硬化。用于修补加固的混凝土、钢材，其强度和其它质量指标应不低于原桥材料。修补用的混凝土强度等级应比原强度等级提高一级，在pH值小于5.6的地区，所用水泥应根据环境特点采用耐酸的硅酸盐水泥、抗铝硅酸盐水泥等。受拉区修补用的混凝土宜用环氧树脂配制，受压区修补用的混凝土可用膨胀水泥配制。

2.2 加固方法与适用范围

根据不同部位的损坏情况，可以采用以下几种方法进行加固。有时其中的几种方法是要一起配套使用的。

浇筑钢筋混凝土加大截面加固法。用于加强构件，应注意在加大截面时自重也相应增加了。同时要增加钢筋，多用于箱梁腹板加厚。

粘贴钢板加固法。是普遍采用的方法，一般用于腹板、底板开裂后的加固和顶板梗腋处受力裂缝产生处。钢板与原结构必须可靠连接，并作防锈处理。在加固计算活载(汽车和温度)产生的内力由钢板条承担，最大的裂缝宽度控制在0.1mm以内。在腹板粘贴60＞6mm的热轧扁钢条，并植螺杆锚固，钢板条中心距为30cm，粘贴范围延伸至梗腋。

预应力加固法。因为预应力部分失效而进行加固时，若原结构有预留空，可在预留空内穿钢束进行张拉;若采用无粘结钢束的可对原钢束重新张拉;或增设齿板，增加体外束进行张拉。腹板抗剪强度不够时，可采用加竖向预应力加固。增加预应力钢束加固法可以抵消部分自重应力，对于提高构件强度、控制裂缝和变形的作用较好。在桥梁加固工程中得到了较好的应用。

改变梁体截面形式加固法。一般是将开口的T形截面或П形截面转换成箱形截面。也有将单箱单室截面变为单箱双室的。在主梁箱室内中间增加一道纵向钢腹板，将主梁变成一单箱双室梁，中间腹板上通过喷灯加热的方法施加一定的竖向预应力。钢腹板通过箱内粘贴钢板上、下钢锚梁与顶、底板相连，钢腹板分段预制，在箱内组装成型。增加纵向腹板可以最有效的改善腹板和底板的受力状态。由于增加了中间腹板，底板外的纵向受力裂缝只需封闭即可。增加纵向钢腹板，施加竖向预应力难度比较大，且对顶板的受力较为不利，且钢腹板进入箱内时需在顶板上开孔，因此本方案的施工具有一定的风险。

更换主桥桥面铺装。当桥面破损严重时可更换桥面铺装。有时需将伸缩缝一并更换。有时为了减轻恒载作用，经计算分析后，可减薄铺装层厚度，或将两层结构层减为一层，即在箱梁顶板上直接做沥青混凝土层作为桥面铺装层。