无锡市梁溪大桥T构带挂孔梁桥的维修设计

鲍宏波，于 伟

（无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡 214072）

1 概况

无锡市梁溪大桥建成于1983年，跨越京杭大运河连接五爱路和梁清路，主桥全长160.9 m，跨径为20 m挂梁+40 m T构+20 m挂梁+40 m T构+20 m挂梁（见图1），建成时横断面为2×3.5 m人行道+17 m机非混合车道，2004年经改造后横断面为2×5 m人行、非机动车混合道+14 m机动车道（见图2）。

梁溪大桥采用钻孔灌注桩基础，空箱型墩身，上部采用箱式断面的预应力钢筋混凝土T型刚构桥。中跨及边跨合拢段采用20 m预应力T梁。T梁之间采用横隔梁横向连接。桥梁上部结构采用交通部公路规划设计院通用图《预应力混凝土T型刚构》（JT/GQS 006-75），设计荷载为汽车-20级，挂车-100。

桥梁实景见图3。

2 此类桥梁常见病害

此类桥梁多建于上世纪80年代，运营至今大多有近30年历史，其中不少桥梁出现了不同程度的病害而影响正常使用，常见的病害有：悬臂端部牛腿下挠过大、悬臂根部顶面开裂、悬臂1／2跨附近腹板出现斜裂缝、箱梁顶板悬臂拼装界面处混凝土破损导致钢束锚固失效及断丝、悬臂端部牛腿开裂；伸缩缝、支座破坏严重，伸缩缝多被泥石堵塞，挂梁支座垫板锈蚀严重，支座剪切变形；桥面坑槽等。

3 梁溪大桥现状病害

3.1 桥面系

（1）桥面铺装

通过对桥面铺装层进行细致检查，其主要存在的病害是：车行道桥面磨耗，有多处小坑槽，对行车舒适性影响较大；人行、非机动车混合道路面结构为扁豆花纹钢板，雨雪天气时防滑能力较弱，且由于挑梁振动较大，钢板上部分螺栓、螺帽松动脱落。

（2）伸缩缝

全桥伸缩缝均有不同程度的变形、损坏，部分伸缩缝处后浇混凝土有破损碎裂及存在被泥沙填塞现象，且伸缩缝处渗水严重，主桥伸缩缝装置竖向高差较大，跳车严重，影响行车舒适性。

3.2 主体结构

3.2.1 2010年9月26日第一次检测的主要结论（采用桥检车进行检测）

（1）上部结构：全桥梁体存在大面积风化，翼缘板和腹板渗水白化现象；T梁结构勾缝局部渗水，钢结构抗震挡块严重锈蚀，部分支座垫石有开裂及混凝土破损现象；全桥T梁有2处混凝土破损，体积为0.009 m3，共1处露筋，长为0.25 m；全桥箱梁共2处混凝土破损，体积为0.004 3 m3，2处混凝土空洞，体积为0.000 125m3，13处露筋，共长为2.4 m。

（2）下部结构：全桥台帽局部渗水，台顶大量泥土垃圾堆积。墩（台）身共3处混凝土破损，体积为0.11 m3，共2处露筋，总长为0.7 m。

（3）检测过程中未发现20 mT梁梁端和牛腿处有明显裂缝。

3.2.2 2011年3月23日第二次检测的主要结论（采用桥检车进行检测）

（1）由于牛腿上方桥面设置伸缩缝，伸缩缝橡胶条老化破损后，牛腿上表面堆积了大量垃圾和泥土，给直接检查牛腿上表面造成不便。

（2）本次主要检查牛腿的内外侧面和下表面是否有裂缝以及20 mT梁在支座处是否有斜向裂缝。检查中未发现牛腿的内外侧表面和下表面开裂，所有20 mT梁的内外侧面在支座处均未发现斜向裂缝。

图1 桥梁立面布置图（单位：cm）

图2 桥梁横断面布置图（单位：cm）

图3 桥梁实景图

3.3 牛腿结构

因为此类桥梁牛腿处多有病害，而针对梁溪大桥的桥梁结构定期检测中仅检测到牛腿内外侧面和下表面，而未对牛腿上表面进行检测，为了彻底调查清楚桥梁牛腿处的病害及更换橡胶支座，需将挂梁进行提升，以便检测及处理牛腿及支座病害。

4 维修设计

4.1 桥面系维修

4.1.1 机动车道

（1）因桥面机动车道坑槽数量较多，对行车平稳产生较大影响，故此次维修将机动车道原沥青路面全部铣刨，设置水性环氧防水粘结层，再回铺5 cm增强型工厂化橡胶沥青ZAR-SMA13，铺设后标高同老桥，不得加高。

（2）全桥机动车道伸缩缝变形及损坏严重，且牛腿伸缩缝处不平顺、不平整引起的跳车、冲击，可使垂直荷载实际上增大很多，因而牛腿混凝土内部微裂缝不断发展，最后引起严重开裂而破坏。因此将现状主桥6道伸缩缝装置全部拆除，更换为GQF-Z80(CR)型伸缩缝。

4.1.2 人行、非机动车混合道

（1）对人行、非机动车混合道桥面进行防滑处理，对现状钢板进行喷砂除锈，然后施工ERG树脂碎石封层（0.5～1.0 cm）。

（2）对人行、非机动车混合道路面上固定钢板的膨胀螺栓未脱落、仅脱落螺母的螺栓重新装上特制球冠型螺母，然后拧紧；对膨胀螺栓和螺母均脱落的需重新钻孔安装新的膨胀螺栓后再装上特制球冠型螺母拧紧。

（3）人行、非机动车混合道路面伸缩缝处维修。

a.若伸缩缝处钢板下油毛毡垫层已经脱落，则对人行、非机动车混合道路面伸缩缝损坏处的几块钢板割除，在挑梁上铺设垫层并有效固定，然后按原设计将其上钢板恢复，钢板表面采用热喷锌处理，恢复完成后进行防滑处理。

b.若伸缩缝处钢板没有脱空，则在伸缩缝处两钢板上搭接一块跟现状型号相同的钢板，厚度6 mm，此搭接钢板仅与伸缩缝一侧钢板焊接，钢板表面采用热喷锌处理及防滑处理。

4.2 梁体结构病害维修

（1）全桥梁体表面清洗及涂装

对全桥箱梁及挂梁梁体外表面水迹进行清洗，并对梁体外表涂保护层。

（2）裂缝处理维修

全桥检查裂缝分布、宽度、深度和长度，对于裂缝宽度不小于0.15 mm的裂缝采用压力灌浆法处理，对于裂缝宽度小于0.15 mm的裂缝采用表面封闭涂装法修复。

（3）混凝土缺陷修复

全桥混凝土破损露筋处，先凿去松动的保护层，并清除钢筋锈迹，然后采用环氧砂浆修补，修补面与原构件表面齐平。

（4）抗震挡块及支座更换维修

拆除主桥原挂梁甲式卡块、乙式卡块及支座，全部进行更换，并清理牛腿及桥台上的垃圾。

4.3 挂梁顶升、牛腿检测及病害维修

4.3.1 挂梁顶升

（1）顶升方案

分别在20 m挂梁两端的箱梁悬臂端部（桥台）桥面处设置两道支撑横梁，支撑横梁下须安装垫梁，垫梁顶面须保持水平；在支撑横梁上搭设两道纵梁，纵梁梁端放置两个起吊大梁；安装挂梁底部托梁，最后通过千斤顶进行挂梁的顶升。

（2）顶升顺序

a.清除伸缩缝处缝隙中的垃圾，检查伸缩缝中提梁时障碍物，有无部位被卡死，拆除跨缝栏杆、装饰板及横向限位。

b.对行车道下的各种管线进行保护。

c.安装垫梁，用快硬水泥找平到同一水平面上后再安装支撑横梁及其它设备。

d.对千斤顶等提升设备进行检查，确保千斤顶等提升设备正常运行。

e.安装千斤顶及反力枕梁，进行同步提升试验。

f.千斤顶起升到位后，安装支架，供检测机构检测。

（3）注意事项

a.顶升时应有专人负责检查系统的活动情况，特别是千斤顶上升的同步情况。

b.千斤顶及各油路只能用一个回路，以备一处发生问题时各处好同时下降。

c.中跨桥面顶升时，桥面上禁止机动车和行人通过，桥下实施临时断航或水上交通管制。边跨桥面顶升时，桥面上禁止机动车和行人通过，运河东路和运河西路实施交通管制。

d.正式顶升前必须进行试顶，主要检查同步上升情况、千斤顶有无漏油以及构件有无卡死情况。

e.对行车道下的各种管线须进行保护，防止因顶升影响管线的正常运行。

f.梁体顶升时须防止意外时梁体突然掉下。

g.为使起升的梁体能准确的落放到原位置，顶升前必须保证垫梁在同一个水面上，通过水准仪及时测量。

4.3.2 牛腿检测

挂梁顶升后须进行牛腿结构裂缝检测、混凝土强度检测、混凝土碳化深度检测、钢筋保护层厚度检测、主要构件的钢筋锈蚀情况检测等。

4.3.3 牛腿病害维修

此次拟采用的牛腿加固方法为下列方法中的一种或几种：粘贴钢板加固法、预应力加固法、植入普通钢筋加固法。

（1）悬臂梁牛腿横梁竖向开裂处理方案

若箱梁悬臂牛腿横梁上存在竖向裂缝（见图4），则对牛腿横梁支点负弯矩区黏贴钢板进行加固，钢板尺寸：140 mm×58 mm×5 mm，见图5。

图4 箱梁悬臂牛腿横梁存在竖向裂缝

图5 牛腿横梁支点负弯矩区黏贴钢板加固

（2）悬臂梁牛腿凹角开裂处理方案

若箱梁悬臂牛腿凹角处存在受弯裂缝（见图6），则采用预应力加固法，施加水平预应力筋（见图7），预应力筋类型为JL32精轧螺纹钢筋，若裂缝较小且分布较少，亦可在施加预应力的位置采用植入普通钢筋进行处理。

图6 箱梁悬臂牛腿凹角处受弯裂缝

图7 预应力加固法示意

若箱梁悬臂牛腿凹角处存在斜向裂缝（见图8），则对中支座及边支座内侧采用预应力加固法，施加主拉应力方向预应力筋（见图9、图10），预应力筋类型为JL32精轧螺纹钢筋，若裂缝较小且分布较少，亦可在施加预应力的位置采用植入普通钢筋进行处理（见图11、图12），钢筋类型为直径28 mm的HRB335钢筋。

图8 箱梁悬臂牛腿凹角处斜向裂缝

图9 中支座及边支座内侧采用预应力加固示意

图10 施加主拉应力方向预应力筋

图11 在施加预应力的位置采用植入普通钢筋（一）

（3）挂梁牛腿开裂处理方案

若挂梁牛腿开裂，则对牛腿外侧面进行黏贴钢板加固（见图13），钢板为块状，板厚为5 mm。

图12 在施加预应力的位置采用植入普通钢筋（二）

图13 牛腿外侧面黏贴钢板加固

（4）牛腿病害处理完毕后，须对整个牛腿凹角处L型内表面进行防水处理。

5 结语

通过对本桥的维修设计和分析，体会到以下特点。第一，该桥运行近30年挂梁吊起是必要的，一是可以对牛腿的情况进行全面的检测，二是更换支座的需要。第二，牛腿伸缩缝处不平顺、不平整引起的跳车、冲击，可使垂直荷载实际上增大很多，因而牛腿混凝土内部微裂缝不断发展，最后引起严重开裂而破坏。因此需将全桥的伸缩缝装置全部拆除更换。第三，此桥地处交通要道，顶升施工交通断流时间不宜过长，因此在顶升前需预设多种维修预案，一旦挂梁顶升完成，牛腿检测完毕即可快速根据预案采取相应的处理方案，减少交通断流时间。第四，该桥运营近30 a，后期随桥敷设了大量管线，如燃气、热力、电力、电信等，挂孔顶升前需与多家管线单位商议切实有效的方法，以保障随桥管线的运行安全。

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