增大截面法在珠海大桥加固工程中的应用

卢小伟

(中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司，湖北 武汉 430050)

1 工程概况

2 原主航道桥实施情况及主要病害

2.1 原桥实施情况

主航道连续刚构桥跨径组成为(70+2×125+70)m，50 号混凝土，单箱单室箱形截面，墩顶梁高为680 cm，跨中梁高为250 cm。主梁采用纵、竖、横三向预应力体系，采用悬臂浇筑施工工艺。

2.2 主航道桥主要病害情况

1)跨中下挠。左幅桥两主跨跨中分别下挠13.3 cm，12.6 cm;右幅桥两主跨跨中分别下挠9.7 cm，13.0 cm。

2)混凝土裂缝。左幅桥共发现673 条裂缝，其中腹板斜向裂缝528 条、裂缝宽度0.04 mm～0.5 mm，顶板纵向裂缝145 条、裂缝宽度0.02 mm～0.24 mm;右幅桥共发现727 条裂缝，其中腹板斜向裂缝436 条、裂缝宽度0.04 mm～0.56 mm，顶板纵向裂缝291 条、裂缝宽度0.02 mm～0.24 mm。

3)施工遗留质量问题。箱梁底面保护层过薄，梁底距腹板10 cm～50 cm 范围内分布钢筋普遍外露、锈胀较严重;左幅桥局部底板出现空鼓及混凝土分层现象。

3 主航道桥加固方案

针对主航道桥病害类型及现状形态，为恢复桥梁承载力和结构刚度、抑制跨中下挠进一步恶化的趋势、保证桥梁的使用安全，采用增大箱梁腹板截面并设置体内预应力的加固处理方案。

在腹板内侧增加18 cm 厚C50 自密实聚丙烯纤维混凝土，腹板每侧新增混凝土范围内，布置5 孔纵向预应力钢束。原腹板变厚度区域根据部位不同，新增厚度为44 cm～70 cm，腹板增厚结构示意图见图1。

4 主航道桥腹板增厚加固施工

4.1 总体施工工艺流程

主航道桥增大截面加固施工总体工艺流程为:腹板表面缺陷处理→测量放样、新老混凝土接触面凿毛→过横梁预应力钻孔→植筋放样、钻孔植筋→分段绑扎钢筋、安装预应力管道→分段安装模板，浇筑自密实混凝土、养护→预应力张拉、锚固，孔道压浆→锚头防护。

图1 主航道桥腹板增厚结构示意图（单位：cm）

4.2 腹板表面缺陷处理及凿毛

在腹板加厚混凝土施工前，对既有裂缝及露筋等病害问题先进行处理。对腹板范围内的原混凝土表面宽度不小于0.15 mm的裂缝进行压力灌胶封闭处理，对较小裂缝采取开槽并进行表面封闭处理;凿除露筋部位的松散混凝土，对暴露的钢筋进行除锈、阻锈处理，然后采用环氧砂浆进行覆盖修补。

（191）宽片叶苔 Riccardia latifrons（Lindb.）Lindb.杨志平（2006）

为保证新浇混凝土与原结构混凝土结合良好并共同受力，凿除面保持毛面，凿毛后，表面清刷干净。

4.3 过横梁预应力钻孔、埋设钢管

新增腹板内设各束预应力均要穿过中横梁，各横梁厚度较大、内部配筋密集，纵向钻孔前提前对预应力孔道位置进行准确放样，并采用钢筋探测仪对横梁内既有钢筋进行探测。

横梁钻孔完成后，穿入钢制衬管，并对钢衬管端头进行打磨倒圆弧处理，避免预应力穿束及张拉过程中钢绞线束触碰管端棱角受损断裂。

4.4 植筋放样、钻孔植筋

为了使新老混凝土结合紧密，形成共同受力体系，且为普通钢筋及预应力孔道定位提供支承骨架，采用对既有腹板进行钻孔植筋的方案。

对分区凿毛完毕后的腹板表面进行弹线定位，确定预应力孔道线形及投影位置，每隔0.5 m～0.8 m 设置一道U 形定位箍，曲线段适当加密;腹板植筋水平间距10 cm、纵向间距20 cm;锚固齿块区域，根据齿块放样情况及钢筋设计图确定植筋位置。

植筋孔弹线定位后，在钻孔前需对原竣工图中的预应力体系进行现场放样定位，并作出标记，遇有植筋孔位与既有预应力孔道冲突的，适当平移植筋孔位，防止植筋钻孔损伤既有预应力体系。

4.5 分区段安装钢筋、预应力管道及模板

因新增腹板属典型的板式体，新老混凝土接触面较大，但新增腹板厚度较薄，为降低新浇混凝土前期收缩徐变受接触面约束、减少新增腹板出现约束裂缝，根据现场实验选择合适的分区尺寸。经场外模拟实验及箱内实体验证，分段长度超过10 m 时，新增腹板出现大量裂缝;分段长度控制在4 m～6 m 左右，裂缝数量可大大降低。混凝土浇筑则可采取间隔分段施工的方式，以保证每一浇筑段的分块长度控制在适当的范围内。

4.6 分段浇筑自密实混凝土、养护

新增腹板采用C50 自密实聚丙烯福塔纤维混凝土，每立方米纤维掺量1.0 kg，采用强制式混凝土搅拌机生产，为保证纤维分散均匀，搅拌时间较普通混凝土延长20 s～30 s。

腹板自密实混凝土浇筑完成后，及时在模板外挂设土工布并持续洒水保湿，进行初期养护;拆模后对新混凝土表面挂设覆盖土工布并洒水保湿养护，持续养护期不少于7 d。混凝土浇筑及养护期间禁止重型车辆通行，防止因车辆振动造成混凝土凝固期间的扰动，形成内部开裂。

4.7 预应力张拉、压浆

张拉前对新增腹板及张拉齿块混凝土表面进行外观检查，对腹板加厚出现的裂缝进行封闭处理。1)张拉设备准备:提前对千斤顶、压力表进行配套标定，并根据标定数据对分级张拉控制力进行核算;校核设计张拉延伸量理论值，如有不符，及时与设计单位沟通、重新核算确认。2)预应力张拉:养护至规定龄期7 d，且现场同条件养护试块强度达到100%设计强度时方可开始预应力张拉施工;张拉顺序为先长束、后短束，两端同步对称张拉;张拉作业按照0%→15%→30%→80%(稳定30 min，检查)→100%的程序进行张拉;量测每级张拉时的实测延伸量，两端随时进行复核，确认两端张拉的同步性。3)张拉过程监控:在新增腹板预应力张拉过程中，密切关注锚固齿块、新增腹板混凝土表面、中支点横梁过孔位置等关键部位，出现异常响动时应立即停止张拉，查明原因;在张拉至80%的设计张拉力时，暂停张拉，再次检查确认各关键部位结构外观情况，检查有无变形或开裂，同时有利于体外索张拉力的自平衡分配;待体系变形稳定后再张拉到100%设计张拉力。4)张拉、锚固:张拉至100%时，记录实测伸长量，并计算累计实测伸长量，与设计理论伸长量进行对比，确认实测伸长量与理论伸长量偏差在±6%以内;如超出限值，应停止张拉，并分析原因、妥善处理;张拉力及实测伸长量符合要求后，持荷5 min，锚固。5)压浆、封锚:锚固完成并稳定后，用砂轮机切除锚头两端的多余钢绞线，钢绞线外露长度为3 cm～5 cm，并用封锚胶泥对锚头钢绞线进行封闭;预应力孔道采用真空辅助压浆工艺，利用侧面检查孔检查孔道内浆体是否密实、饱满。压浆完毕后，采用环氧砂浆对齿块锚固区域进行封闭、防护。

5 施工监控

增厚腹板加固施工过程中，为确保桥梁安全，及时了解结构实际行为并检验加固效果，需对腹板加厚混凝土浇筑及新增预应力张拉施工进行应力和变形监控。

1)挠度监测。在腹板加厚混凝土浇筑期间及新增预应力张拉施工中，根据施工进度情况选取各状态进行桥面挠度监测，并绘制曲线图。

腹板加厚混凝土浇筑完毕后，左、右幅桥梁实测挠度曲线见图2。

图2 混凝土浇筑后挠度曲线图

腹板加厚混凝土内新增预应力张拉完毕后，左、右幅桥梁实测挠度曲线见图3。

图3 预应力张拉后挠度曲线图

2)应力监测。腹板混凝土浇筑前后及预应力张拉前后，各监测点应力变化情况均处于正常状态。应力变化主要监测数据见表1。

表1 应力监测主要数据统计表

3)监测结论。施工期间监测情况表明，腹板增厚混凝土浇筑及新增预应力张拉加固施工期间，主梁变形及应力变化均较少，没有出现大挠度、大应力的现象，施工过程桥梁结构处于安全状态。

6 结语

随着运营时间的增加、车辆荷载的不断提高，既有大跨度预应力混凝土桥梁病害问题日趋突出［1］，增大截面法是预应力混凝土桥梁加固的重要手段之一［2］。珠海大桥主航道桥连续刚构采用增大截面法进行加固处理，整个加固施工过程较为顺利;施工监控数据表明，施工过程中，桥梁结构处于安全状态［3］。

对加固完成后桥梁通车状态进行监测，表明加固后的主航道桥桥梁结构整体刚度有了较大提高，达到了加固设计及施工的预期效果。增大截面法在珠海大桥主航道桥中的成功应用，可以为同类桥梁结构的加固设计与施工提供有益的借鉴。

［1］张开鹏，蒋玉龙，曾雪芳.桥梁加固的发展与展望［J］.公路，2005(8):299-301.

［2］沈 华.增大截面加固梁的正截面抗弯性能试验［J］.辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2013，32(12):1639-1645.

［3］郭智刚，叶见曙，陶海峰.受拉区增大截面加固后相对界限高度系数研究［J］.苏州科技学院学报(工程技术版)，2008，21(4):9-12.