桥墩加固中外包钢板法应用技术分析

杨桥庭、肖华文

（1.井冈山市综合交通运输事业发展中心，江西井冈山343600；2.井冈山市农村公路管理所，江西井冈山343600）

1 桥梁加固技术

桥梁加固主要是在补强桥梁结构体系的基础上实施的一种技术操作，以起到提升桥梁承载力的现实效果。对于那些存在严重缺损的桥梁，通常可采用粘贴钢板和复合纤维材料的方式处理。如果桥梁抗弯能力较弱或是桥梁挠度较大，则可通过体外预应力的方式得以改善。对于那些年久失修的简支体系桥梁，则采用简支转连续加固较为适宜。此外，还有改变结构体系和减轻恒载等方式的加固处理。本文主要对严重缺损部件的加固进行分析，相应的处理方法主要有增大截面和外包钢板等，具体的处理方式将根据现实的情况合理选择。

2 工程实例

本文所引述的案例是一处上部结构采用7～30m装配式简支和连续预应力处理的桥梁，下部结构则是通过钢筋混凝土独柱实心墩进行。右幅下部结构和桥台等也是遵照既定的处理方式实施。整体来看，该桥梁左幅1-4 号桥墩和右幅1-4 号桥墩都是通过滑模处理，而其他桥梁则是翻模施工。通过前期的检查发现，滑模施工的矩形实心墩存在着诸多的缺陷，例如竖向、横向裂缝，且一些部位存在较为严重的空洞现象。鉴于这样的现实情况，后续的处理就应做出具有针对性的加强操作。

3 主要病害及原因分析

3.1 主要病害

通过对存在问题桥墩的调查和分析，确定这些桥梁的墩柱部位有着较多的竖向裂缝，宽度普遍在0.5mm，甚至一些区域呈现出超过6m 的向下延伸情况。从地面部位起，墩柱上有着较多的竖向裂缝，横向裂缝相对较少，且并未出现闭合，相应的裂缝宽度处在0.1～0.15mm 之间。对于墩柱部位的主筋来说，其保护作用较弱，而下部区域的保护作用也不突出。对于墩身部位出现的竖向裂缝，其与主筋部位的情况基本一致，唯一不同的是深度更深。通常来看，竖向主钢筋的定位情况并不理想，且墩身周围主筋的分布间距较大，不管是稀疏区域还是密集区域都有着很大的差异。主筋外露部分的箍筋和横向约束的钢筋，在数量上都不符合既定的设计要求，同时复合箍筋也未能得到有效地设置。在对空鼓区域凿除处理以后，并未发展完整的箍筋，且一些部分存在着长度小于2m的横向钢筋，尽管其被设置在主筋内侧，但是并未能起到既定的设计要求。对于下部区段的主筋，其并未与周围的混凝土形成较高的黏结性，且一些部位存在着完全脱离的不良情况[1]。

根据以上前期专项检查所得到的数据，在对空鼓区域凿除完成以后，经由初步分析确定该墩柱表面的损伤程度为33%，已经凿除的90%部分并未见到箍筋和定位钢筋；而在墩柱表层损伤最为严重的顺桥方向，混凝土截面折减的情况比较突出，相对来说横桥方面并不严重。在对墩柱表层空鼓最为严重的区域进行分析，确定钢筋与混凝土解离的钢筋有118 根，原先设计的主筋为152 根，由此能够看出破坏的严重性。

3.2 原因分析

由以上分析确定了基本的病害情况，对于相应的原因，初步分析认为是因滑模施工提升间隔时间较长而引起。鉴于该桥梁处在冲沟区域，通过前期的精细调查，该区域有过泥石流等地质灾害，为防范相应的地质灾害，决定实施加固处理。但是其所采取的加固处理并未能高效地设置箍筋，且竖向钢筋的定位等并未能达到既定的要求，进而出现了以下不良的情况。通常情况下，如果钢筋间距变小，墩柱保护层的混凝土骨料即会减少，而当钢筋向内出现变形时，混凝土保护层的厚度就会出现不均匀的情况。根据公路钢筋混凝土以及预应力桥梁相关的施工标准，以上涉及的桥墩应设置复合箍筋，且应落实好其他部位的优化处理。对于相应的施工来说，如果下层混凝土强度较低，上层混凝土的浇筑会因缺少箍筋无法抵抗变形，而混凝土空鼓和相应的裂缝即是因此而引起[2]。

4 方案比选

4.1 外包钢板加固

通过对凿除处理后的墩柱实施环氧树脂修复，而后在外部施加钢板补强。需要注意的是，钢板与墩柱之间应留出10cm 的空隙，为C40 微膨胀混凝土的浇筑等提供有利的条件。另外，涉及到承台加厚，一般应通过法兰盘与桥墩外包钢板联合进行，以达到较为高效的处理效果。

4.2 增大桥墩截面加固

将原墩柱空洞部位的混凝土清除以后，就应着手推进这些部位的混凝土浇筑。通常来看，相应的浇筑应分布在墩柱的四周区域，为增加桥墩截面提供有利的条件。例如顺桥方向应加大到4.8m，相应的操作都应严格遵照既定的标准实施。另外，还应确保新浇筑混凝土与原墩柱形成一个较为稳固的结构，二者之间的连接一般可通过植筋进行[3]。

4.3 方案比较

在对桥墩承载力复核计算以后，确定外包钢板和增大桥墩截面等的加固都能起到提升桥墩承载力和抗弯强度的现实效果。相对来说，外包钢板的加固处理成本较低，且外观层面表现比较突出，但其中需要较为专业且精细的技术支持。而尽管增大桥墩截面的操作处理方式比较便捷，但整体的投入成本较高，且外形外观并不理想，综合以上情况分析，采用外包钢板进行加固则更为高效。

5 维修方案

5.1 病害维修思路

5.1.1 修补原有墩柱

对于桥梁工程来说，为了能够将原有墩柱的作用效果发挥出来，在维修的过程中需要把原有墩柱存在的混凝土孔洞病害做相应处理，而后采取环氧树脂砂浆以及相关维修材料进行修补，保证混凝土能够与钢筋有效连接在一起。

5.1.2 外包钢板补强

在原有墩柱修复的过程中，单单采取修复方式难以保证混凝土空鼓区域的受力情况。因此在修复完毕之后，需要采取外包钢板的方式对补强的位置进行保护，提升整体性能。

5.2 主要板件的焊接

作为传力构件，外包钢板在焊接制作的过程中，针对纵向和横向的焊接位置需要达到熔透的焊接需求，并且焊缝不能过大，要控制变形情况。操作时要做好焊缝表面的打磨处理，避免出现应力集中问题。

钢板在焊接中需要按照桥梁招标文件的需求以及技术规范进行施工，设计图中需要明确钢板的参数、尺寸等有关数据。钢板锻造时，需要对压缩弹性变形补偿值进行分析，同时在焊接操作时需要将收缩量考虑其中，做好阶段顶板拼接和宽度拼接的控制。

因为钢板采取的是全焊接的方式，因此焊接的缝隙是非常多的，在具体制作时需要在保证质量的基础上，做好焊接缝隙的控制，所有的焊接具备一定的溶透性。

6 结语

综合以上分析，在本项目工程实践中，通过对桥墩病害分析从设计层面、施工层面以及养护维修层面进行了综合探讨，首先，通过对桥墩病害分析后发现桥墩在滑模工程施工中，滑模的间隔时间必须要做好控制，施工周期过长会导致模板变形情况出现，导致钢筋混凝土表面存在裂缝问题。其次，桥墩加固方式具备施工方便、成本低、施工效果明显等优势，操作时不会增加原始构建的自重和截面尺寸，但是能够将承载能力提升，值得推广应用。最后，外包钢板法适用范围比较广，不仅能够针对桥墩进行加固，同时针对桥梁局部结构病害问题也能够处理。