喷射混凝土在桥梁加固上的应用
2014-08-15孙桂芹
孙桂芹
(沈阳市公路规划设计院)
喷射混凝土在桥梁加固上的应用
孙桂芹
(沈阳市公路规划设计院)
对喷射混凝土加固桥梁的施工工艺进行了介绍，分析了其应用范围及相应特点。当采用下撑式预应力拉杆—喷射混凝土加固方法时，具有易于施工，保证混凝土与原桥和拉杆之间有良好的粘结力，减少预应力损失的特点，同时还具有防止拉杆锈蚀，增大梁的截面积，提高原桥的承载力的优点;预应力钢丝束—喷射混凝土加固方法所需仪器设备较少，对桥下净空基本没有要求，采用合理的施工方案喷射混凝土可使钢丝束具有良好的保护层，且加固补强时可不中断交通。
喷射混凝土;加固;钢丝束;张拉
1 桥梁加固中的关键问题
一般来说，对桥梁常规检测所发现的桥梁病害问题(碳化、防水性等)进行修复的工作，我们称之为修补;而对桥梁进行专项检查，发现承载力下降，为了恢复承载力对主要构件进行加固称之为补强加固。桥梁加固的最终目标是提高与保证构件的安全度，其涉及构件的承载力与破坏形式等，可采用可靠性指标β来进行阐述，相同安全等级下，延性破坏的β值要求应稍低，脆性破坏构件的β值要求应稍高一些。要达到这一点，除了计算应满足要求外，最重要的还是通过连接构件实现其要求，因而，加固设计中，构造及连接问题是应引起足够重视的问题。
2 主梁加固方法
2.1 下撑式预应力拉杆－喷射混凝土加固
20世纪80年代左右修建的钢筋混凝土桥梁较多，对该种桥梁加固时，首先需要考虑加固过程中及加固后桥下净空是否满足通车、通航要求，当净空允许情况下，可采用主梁下缘设置预应力拉杆，并相应喷射混凝土进行防护。加固设计时可采用粗钢筋作为拉杆，根据计算机现场情况也可采用其他预应力筋。拉杆两端在粱头锚固，中间根据主梁情况设单点或多点支撑，后喷射5～8 cm厚的混凝土作为保护层。
2.1.1 横向拉紧、张拉法
在粱底两侧布置两层钢拉杆，在粱底支座处附近弯起，用短柱进行支撑，根据粱的实际情况每隔一定间距设置支撑及锁紧螺栓，最后与粱端设置的U形锚固板焊接。施工程序如下。
(1)粘贴锚固板:保护层凿除，使主筋外露，并将碎屑和浮尘清除。然后用环氧树脂砂浆将锚固板粘贴在梁端上。
(2)焊接拉杆:待锚固板粘结牢固，环氧树脂砂浆达到一定强度后，先将拉杆的弯起段按设计斜度焊在锚固板上，然后用夹杆将拉杆水平段与弯起段焊接在一起。
(3)安装张拉装置:焊接好拉杆后，再在弯起点安放好短柱，然后安装撑棍和锁紧螺栓，紧贴锁紧螺栓安好收紧群。
(4)预拉:对拉杆进行张拉前，先检查拉杆地焊接质量，检查的方法是先进行预先张拉来检查。预张拉力按设计张拉力的80% ～90%控制，预拉张力保持12 h后卸除。
(5)张拉:待一切准备工作就绪后进行张拉。张拉时旋紧收紧器，使两侧拉杆向中间收拢，按设计收紧量对称地分次收紧。打到设计收紧量，再收紧1～2 mm，然后拧紧锁紧螺栓，用双螺母锁住后，再卸除收紧器。
(6)喷护处理:张拉完毕后，即喷射一层5～8cm厚的混凝土一方面保护拉杆和锚固板防止锈蚀，另一方面也起到增强结构性能，提高原桥承载能力的作用。
各段拉杆横向收紧的距离根据设计预应力数值，计算出拉杆的总变形值，再以几何体系进行计算。
2.1.2 纵向张拉法
在粱底纵向布置预应力拉杆，在靠近隔板处向上起弯，穿过翼板至桥面，拉杆端部套有丝扣，锚固在梁顶位置。施加预应力的方法有。
(1)旋紧螺帽。
(2)端部用千斤顶张拉。
(3)拉杆中阀安装法兰螺帽张拉。
2.1.3 竖向顶撑张拉法
沿粱底方向安装拉杆，拉杆两端焊在粱端的U形板上，三个施力夹具布置在粱的L/4处与跨中处，给拉杆施加预应力。
有不少地力采用上述三种下撑式预应力拉杆加固法加固桥梁时，没有在加固杆件外加一层保护层，从而使加固杆件暴露在结构外面，造成拉杆锈蚀，或梁下支撑位移，影响加固效果，，特别是采用横向收紧张拉法时，撑棍的变形，锁紧螺栓在行车振动作用下可能发生松弛等，都会造成拉杆中的预应力损失，影响加固效果。不仅如此，而且还需随时采取防锈措施，进行定期检查、维护，相当烦琐，且效果还不理想。因此，必须在预应力拉杆表面增一层保护层，通常采用现浇混凝土的方式，单施工不方便，较难浇筑成5～8 cm的薄层，而且现浇混凝土与原桥粘结不好，难以保证施工质量，达到设计效果。
采用喷射混凝土做保护层的方法，即易于施工，又能保证施工质量，保证混凝土与原桥和拉杆之间有良好的粘结力，减少预应力损失，同时还能防止拉杆锈蚀，增大梁的截面积，原桥的承载力得到提高。
2.2 预应力钢丝束－喷射混凝土加固
在粱腹板侧面按一定线型布设预应力筋，线型由腹板上的定位箍圈控制，定位箍圈一般每隔50～100 cm一道，最后锚固至粱端。
对预应力进行张拉，保护层采用喷射混凝土方式完成。该方式会增加粱上缘压应力，当桥面板强度不足时，可适当增加桥面板厚度，增加原桥面板强度，以达到受力要求。其工艺如下。
(1)钻孔:在梁端顶面先凿出锚固槽，再沿梁腹两侧按设计斜度钻孔。
(2)安装锚固板:锚固板用15mm厚的钢板制成，在钢丝束的位置上钻出穿丝孔，并用环氧砂浆将锚固板固定在锚固槽内。
(3)安装箍圈或定位梢:U型箍圈用Φ12～Φ16钢筋焊制，顶端没有穿钢丝束用的套环。采用定位梢时，先在梁腹上按设计位置凿孔，再用环氧砂浆埋值钢制定位梢。
(4)布设钢丝束一般用Φ5的冷拔钢丝，在主梁两侧各设一束，丝数通过计算确定。锚丝由一端锚固板穿入，经过各箍圈，再经过另一锚固板穿出。然后再收紧各丝，用轧丝锚头临时锚固。
(5)张拉在一端用千斤顶张拉，也可用绞车张拉。待达到设计预应力值后，再进行锚固，浇筑混凝土封口。
(6)喷护处理张拉完毕后，在钢丝束上涂上一层红丹防锈漆，然后喷射一层5～8cm厚的混凝土作为保护层，防止钢丝束锈蚀，并增大了梁的截面积，补强效果进一步得到提高。
3 结论
(1)桥梁维修加固，限于一定的工作条件(桥下通车等)可采用喷射混凝土的方法。
(2)下撑式预应力拉杆—喷射混凝土加固主要有三种方法，横向拉紧张拉法、纵向张拉法、竖向顶撑张拉法，阐述了其施工特点，即易于施工，又能保证施工质量，保证混凝土与原桥和拉杆之间有良好的粘结力，减少预应力损失，同时还能防止拉杆锈蚀，增大梁的截面积，提高原桥的承载力。
(3)预应力钢丝束—喷射混凝土加固方法所需仪器设备较少，对桥下净空基本没有要求，采用合理的施工方案喷射混凝土可使钢丝束具有良好的保护层，且加固补强时可不中断交通。
U445.7
C
1008－3383(2014)04－0104－01
2013－10－16
孙桂芹(1966－)，女，高级工程师，从事公路桥梁设计工作。
