谈濠江大桥旧桥抢险加固设计

刘 裕 娥

(汕头市公路勘察设计院，广东 汕头 515041)

谈濠江大桥旧桥抢险加固设计

刘 裕 娥

(汕头市公路勘察设计院，广东 汕头 515041)

以濠江大桥旧桥抢险加固为例，探讨了抢险加固设计方案，根据濠江大桥桥梁上部结构、墩台与基础水下检测报告、现场调查、原结构复算、病害原因分析，提出了旧桥的抢险加固设计方案，以期使旧桥承载能力达到原设计荷载标准和确保交通运输安全的目的。

桥梁病害，原结构复算，抢险加固方案，效果

0 引言

处于海洋环境的桥梁，由于受海风夹带氯离子的侵蚀以及20世纪 90年代初设计的海洋环境桥梁未对构件进行耐久性设计，造成使用数年后即出现混凝土剥落，钢筋外露锈蚀、裂缝等严重病害。90年代初设计的混凝土保护层偏薄，加上车辆超载严重，对桥梁造成严重损伤。对旧桥的加固，提高桥梁结构的耐久性和安全性，是目前和今后面临的艰巨任务。

1 桥梁概况

濠江大桥位于汕头市濠江区中部，横跨濠江，连接濠城与马滘，是濠江区内的一座重要桥梁。濠江大桥全长606 m，1994年春竣工通车。

桥梁上部结构由16×16 m(普通钢筋混凝土简支T梁)+3×30 m(预应力混凝土简支T梁)+16×16 m(普通钢筋混凝土简支T梁)组成，共35跨。桥面全宽13 m，双向两车道，横向布置为0.5 m(防撞护栏)+12 m(行车道)+0.5 m(防撞护栏)。

桥梁下部结构16 m跨采用双柱式墩，钻孔灌注桩基础，桩柱径均为120，桩顶设系梁。30 m跨设双柱墩，柱径为150，四根钻孔灌注桩基础配承台，桩径为120。所有桩均为摩擦桩，桩长为34 m～41 m。

设计荷载标准：汽车—20级、挂车—100。

大桥经检测，被评定为四类桥。因该桥存在较大的安全隐患，该桥已启用临时交通管制。

2 主要病害及病害原因分析

上部构造：T梁部分。

检测中发现，T梁出现不同程度的斜向、竖向、U形、L形、横向等裂缝，裂缝宽度δ=0.04 mm～0.26 mm。局部位置混凝土保护层厚度不足以及受海风夹带氯离子的侵蚀，钢筋发生锈蚀膨胀，混凝土剥落，钢筋外露锈蚀等。根据检测报告，16 m钢筋混凝土T梁腹板钢筋保护层合格率仅为43%，30 m预应力混凝土T梁腹板钢筋保护层合格率为50%。检测结论为钢筋易失去碱性保护，发生锈蚀。

引起上述病害的原因为：

1)由于超载车辆较多，桥梁处于长期的超负荷运营；

2)温度和湿度的变化和混凝土收缩引起的；

3)施工过程混凝土振捣不密实，混凝土保护层不够等；

4)本桥处于海水环境中，加速了混凝土的老化和钢筋锈蚀；

5)混凝土碳化作用使得混凝土对钢筋的保护作用逐渐减弱，当出现露筋后，空气中腐蚀性气体使梁内钢筋锈蚀。

下部构造：立柱部分。

立柱部分混凝土已剥落，松散，用手轻触即可剥离。立柱存在严重竖向裂缝、开裂，且部分裂缝贯穿整根立柱。在桩头位置出现破损、锈胀露筋，混凝土离析露粗骨料。根据检测报告，立柱混凝土强度12.9 MPa～20.9 MPa，远低于设计强度25号，如图1所示。

引起上述病害的原因：

该桥处于海水环境中，混凝土保护层不够，混凝土受海风夹带氯离子侵蚀，氯离子作用使得钢筋锈蚀，开始锈蚀后，钢筋与混凝土之间形成一层铁锈层，随着锈蚀物聚集，膨胀导致混凝土保护层开裂。形成的锈蚀层随着锈蚀物的聚集，膨胀导致混凝土保护层开裂。形成的锈蚀层体积比被腐蚀掉的金属体积大3倍～4倍。使混凝土保护层出现沿钢筋方向的纵向裂缝，钢筋锈蚀速度加快，变形也会加大，就出现保护层鼓起及脱落现象，影响结构的正常使用。混凝土中的钢筋连续锈蚀后，钢筋的有效截面面积减少，钢筋与混凝土粘结性退化。

3 上部结构原结构复算

根据检测报告，16 m T梁梁体出现了裂缝，30 m预应力T梁未发现明显裂缝，因此，仅对16 m T梁进行原结构复算。

原结构复算依照原设计采用的荷载等级(汽—20，挂—100)和原JTG 023—85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(后简称《规范》)要求进行，采用桥梁博士V3.0建立平面杆系模型，计算模型见图2。

1)承载能力极限状态验算。

横向分布系数见表1，混凝土与普通钢筋材料指标如表2，表3所示，荷载组合见表4。

从表5验算结果可以看出，在原设计荷载最不利组合作用下，承载能力满足《规范》(JTJ 023—85)要求。

表1 横向分布系数

表2 混凝土材料指标

表3 普通钢筋材料指标

表4 荷载组合表

表5 16 m T梁跨中正截面抗弯强度

2)正常使用极限状态验算见表6。

表6 跨中截面裂缝宽度验算 mm

根据计算，在正常使用状态下，T梁跨中截面下缘裂缝宽度均小于规范极限值，满足《规范》(JTJ 023—85)要求。

3)上部结构验算结论。根据原结构验算结果，在原设计荷载最不利组合作用下，承载能力满足《规范》(JTJ 023—85)要求。在正常使用状态下，T梁跨中截面下缘裂缝宽度均小于规范极限值，满足《规范》(JTJ 023—85)要求。故只需对裂缝进行修复即可。

4 抢险加固方案

1)T梁部分。

T梁裂缝的修复：对于裂缝宽度δ<0.15 mm的裂缝可采用表面封闭处理，对于裂缝宽度δ≥0.15 mm的裂缝采用“壁可法”压注修复。

T梁裂缝的修复工艺：

a.裂缝的表面封闭处理。用钢丝刷清除缝口表面涂料、浮渣，然后用压缩空气吹尽缝口浮尘，压涂裂缝密封胶进行裂缝封闭，固化后磨平。

b.“壁可法”压注胶修复裂缝主要工艺流程：裂缝的检查和标定→裂缝表面混凝土的处理→固定注射器基座→裂缝处的表面封闭→注入灌注胶→灌注胶的固化→混凝土表面磨修。

2)立柱部分。

在桥墩立柱外侧外包15 cm厚的钢筋混凝土，具体方案如下：对松散、破损、纵向开裂的裂缝周边混凝土进行凿除，直到露出坚硬密实的基面，部分表面完好的四周凿毛，凿毛深度6 mm，用压缩空气或高压水冲洗将表面粉尘彻底清除；对于锈蚀面积达到钢筋面积20%以上的主筋，必须将其切断，在侧面焊接相同直径的接长钢筋，外露锈蚀钢筋进行除锈；在立柱、盖梁、承台及系梁位置植筋；制作钢筋骨架；立模之前涂刷界面处理剂；浇筑C35混凝土(外加添加剂)，在柱顶模板50 cm位置预留混凝土输送管和振捣空间，浇筑C35微膨胀混凝土；外包混凝土浇筑完成后，洒水养生；再进行防腐涂装。桥墩立柱处理一般构造图如图3所示。

3)大桥表观防腐涂装。

对桥梁下部结构以及T梁部分进行防腐涂装，以提高桥梁的耐久性。混凝土表观涂装系统由底层、中间层和面层等配套涂料涂膜组成。底层涂料(封闭漆)应具有低粘度和高渗透能力，能渗透到混凝土内起封闭孔隙和提高后续涂层附着力的作用；中间层涂料应具有较好的防腐蚀能力，能抵抗外界有害介质的入侵；面层涂料应具有抗老化性，对中间层和底层起保护作用。考虑到大桥设计使用寿命长为50年～100年，防腐涂装投入大，耗时长，要求防腐涂装使用寿命在15年～20年以上。

a.涂料涂刷要求及施工方法。封闭底漆：底漆采用环氧封闭漆，采用辊涂、刷涂或喷涂方式涂装，涂装1道～2道，直至底材完全封闭，厚度为20 μm。渗透型底漆找平腻子：找平腻子采用环氧腻子刮平，混凝土表面难免会因为气泡等原因留有小的孔洞和缺陷。采用刮涂方式满刮1道，要求表面平整顺滑。中间层：中涂采用环氧中涂漆，采用辊涂，刷涂或无空气喷涂方式，涂装2道，干膜厚度为80 μm。面漆：面漆采用脂肪族聚氨酯面漆，采用辊涂、刷涂或喷涂方法涂装2道，干膜厚度为70 μm。

b.在涂刷之前需对表面进行处理。搭设脚手架，安装吊船，经安全检查后用电动角磨机打磨混凝土表面，除去表面疏松层。凿除胀缝或松动的混凝土，用高压水枪喷射冲洗墩柱混凝土表面，冲洗后自然干燥。质量要求为：冲洗后混凝土表面应洁净、牢固密实无松动，局部混凝土凸面磨平。

5 结语

裂缝的修复，有利于延缓外界的腐蚀介质对混凝土、钢筋的侵蚀作用，提高结构的耐久性；对立柱进行外包混凝土，在地基承载能力富余的情况下，增大立柱的面积，有利于提高立柱的承载能力，从而提高桥梁的承载能力；大桥表观的防腐涂装，有利于提高桥梁的耐久性。本桥通过以上方法抢险加固后，汽车荷载等级提到原汽—20，挂—100的荷载标准。通车运营半年后，对T梁进行检测，裂缝未见发展以及新的裂缝产生；立柱未发现混凝土剥落，钢筋锈蚀外露、裂缝等桥梁病害，达到预期的效果。

[1] JTG/T J22—2008，公路桥梁加固设计规范[S].

[2] JTG/T J23—2008，公路桥梁加固施工技术规范[S].

[3] JTG/T B07—01—2006，公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S].

[4] 广东省公路管理局.广东省公路桥梁维修加固技术指南[M].北京：人民交通出版，2011.

On rescuing and consolidation design for old bridges at Haojiang Bridge

Liu Yu’e

(ShantouRoadSurveyandDesignInstitute,Shantou515041,China)

Taking the rescuing and consolidation at old bridge of Haojiang Bridge as the example, the paper explores the design schemes for rescue and consolidation, and points out the rescue and consolidation design scheme according to the upper structure, pier and foundation underwater test reports, site investigation, double calculation of former structures, and analyzes of reasons for diseases of the Bridge, so as to ensure the former bridge’s loading capacity to meet the demands of formal design loading standards and guarantee the transportation safety.

bridge disease, double calculation of former structure, rescue and consolidation scheme, effect

2015-01-16

刘裕娥(1982- )，女，工程师

1009-6825(2015)09-0186-03

U445.72

A