城市桥梁裂缝加固维修设计与施工研究

彭河星

（济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司，山东济南 250002）

1 工程概况

合肥市某跨线桥梁共全长480m，宽18m，共五联，为双向四车道，其中跨越路口处一联为主桥，跨径组合为36m+51m+36m，主梁为预应力混凝土变截面连续箱梁，中支点处梁高3.0m，中跨跨中梁高1.8m，梁底为二次抛物线变化；其余四联为引桥，跨径组合均为31m+31m+31m，主梁为预应力混凝土等截面连续箱梁，梁高1.8m；下部采用柱形桥墩，一字墙式桥台；基础采用承台加钻孔灌注桩基础，桥面铺装采用10cm 沥青混凝土+8cmC40 防水混凝土。

自2013 年该桥建成并投入使用以来，根据每年定期进行的技术状况监测评估报告，并结桥梁病害检测报告，总结主桥箱梁主要病害及发展情况如表1 所示。

主桥现浇箱梁腹板出现多道竖向及斜向裂缝，箱梁底板出现多道纵向贯通裂缝和多道由腹板延伸至底板的横向裂缝，箱室内顶板出现多道纵向贯通裂缝。

2 病害分析

2.1 主梁有限元分析

主桥上部结构纵向计算采用平面杆系理论，利用MIDAS CIVIL 2019 建模，计算模型共分为130 个单元，147 个节点，如图1 所示。

2.2 主梁计算结果

按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）相关规定，图2 显示主梁抗弯承载能力满足规范要求；图3 显示主梁斜截面抗剪承载能力满足规范要求。

按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》第6.3.1 条规定，在频遇值组合下主梁的正截面抗裂验算满足规范要求，斜截面抗裂验算除支点附近位置部分截面不满足规范要求外，其余斜截面验算满足规范要求；在准永久组合下主梁的抗裂验算满足规范要求。

2.3 桥面板计算

桥面板计算采用平面框架体系，取箱室跨径最大断面建模计算，共划分182 个节点，180 个单元，桥面板按钢筋混凝土构件验算。根据计算结果，桥面板抗弯承载力满足规范要求，桥面最大裂缝为0.1mm，满足规范

2.4 主桥箱梁裂缝病害原因分析

根据上述计算结果可知主桥上部结构箱梁的强度、刚度、抗裂验算均满足规范要求，除箱梁桥面板计算出现缝宽0.10mm 的纵向裂缝外，其余位置并无出现纵向裂缝及横向裂缝。计算表明主桥箱梁受力满足规范要求，针对检测出现的箱梁裂缝病害，结合施工日志及专家组相关意见，初步判定为施工前期混凝土收缩徐变及温度变化等因素引起的变形裂缝。

表1 桥梁主要病害

图1 有限元模型

图2 主桥抗弯承载能力验算（单位：kN·m）

图3 主桥抗剪承载能力验算（单位：kN）

表2 桥梁主要病害处理

3 裂缝加固维修方案

主桥箱梁梁体开裂，将影响结构耐久性，需对主桥箱梁开裂位置进行加固维修处理。针对箱室底板的纵向及横向裂缝根据裂缝宽度和深度进行灌缝或封闭处理；箱室顶板内侧纵向裂缝进行灌缝或封闭后，采用粘贴碳纤维布进行补强处理；箱室腹板竖向及斜向裂缝进行灌缝或封闭后，采用粘贴钢板进行补强处理，即在腹板内侧粘贴横向钢板条，通过与补强结构共同作用，提高其刚度，限制裂缝开展，改善钢筋及混凝土的应力状态,如表2 所示。

4 施工工艺及要求

4.1 裂缝封闭

首先对裂缝进行全面的调查，现场标注裂缝数量、长度、宽度等；然后用钢丝刷、锤子及钢钎对裂缝缝口表面进行处理；最后再用丙酮擦洗干净的裂缝及裂缝两侧50mm 左右范围内混凝土表面上，涂抹一薄层环氧树脂基液，待其初凝后，用环氧树脂胶泥抹压进行封闭处理，再用橡皮刮板将表面刮抹平整，防止产生小孔和气泡，待环氧树脂胶泥初凝后，表面涂刷二度环氧树脂基液封闭完成。

4.2 灌缝

首先按封闭程序对裂缝进行封闭，然后进行压力试验，确保不漏气后进行压力灌胶法注胶，灌注胶固化后，拆除灌胶嘴。

4.3 粘贴碳纤维布

在开裂的箱梁顶板内侧粘贴横向碳纤维布，碳纤维布与桥梁轴向夹角为90°，碳纤维布横向中心间距为25cm，采用胶结连接，并在横向碳纤维布两侧及中间部位分别设置一道碳纤维布压条；横向碳纤维布及压条幅宽均为10cm。

4.4 粘贴钢板

在开裂的箱梁腹板外侧粘贴纵向钢板，钢板与桥梁轴向平行，钢板条纵向中心间距为40cm，采用胶结及化学锚栓与箱梁连接，并在纵向钢板条左端、中间及右端部位分别设置一道钢板压条；纵向钢板条宽为25cm，厚度为6mm，纵向钢板压条宽为18cm，厚度为6mm；同时，钢板压条与纵向钢板在交叉位置采用锚栓连接，在压条端部设置附加锚栓群，使纵向钢板与纵向钢板压条形成有效刚架

5 总结

本次桥梁箱室出现的裂缝形式及位置都跟常规不一样，有限元分析也未得出明确的结论，经过长期观察，裂缝数量及宽度基本稳定，结合施工日志及专家组相关意见，初步判定为施工前期混凝土收缩徐变及温度变化等因素引起的变形裂缝。为减小裂缝长期暴漏对结构耐久性的影响，同时保障交通的正常通行，通过对腹板外侧竖向裂缝粘贴钢板，箱室内裂缝下粘贴碳纤维布，其余裂缝均灌缝封闭的措施，保证施工快速顺利的实施，并取得非常好的经济和社会效益。