宋宇辰 沈彩琴

（浙江華匯加固技術(shù)有限公司，浙江 上虞 312300）

一、研究背景、目的。上三高速公路（上虞-三門(mén)）在杭甬高速公路（K60+600）沽渚樞紐與杭甬高速公路相連，全長(zhǎng)142km，其中紹興段（K0+000-K65+054）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為平原微丘，雙向四車(chē)道，橋梁寬度24.5m。路線穿越平原軟土地帶，地質(zhì)情況復(fù)雜，沿線地段土壤含水層主要為潛水層和承壓水層兩種。潛水層表部為亞砂土、粉細(xì)砂為主，水位埋深1.5～2.5m，主要受大氣降水補(bǔ)給，枯水位受季節(jié)性變化控制，年變化幅度0.6～1.0m。承壓水層埋藏于地層深部，主要為砂礫石，頂板埋深50m左右，水位埋深一般為1.5～4.5m。

（一）簡(jiǎn)介。東關(guān)公鐵立交分兩期建設(shè)，右半幅為一期工程，左半幅為二期工程，但跨越鐵路的一孔橋在一期全幅實(shí)施，1998年3月開(kāi)始施工，到2001年1月通車(chē)，橋梁全長(zhǎng)854.74m。

橋梁分上下行兩幅橋，橋面橫向布置為0.50m（防撞護(hù)欄）+10.75m（車(chē)行道）+2.0m（中央分隔帶）+10.75m（車(chē)行道）+0.50（防撞護(hù)欄）。該橋?yàn)楹?jiǎn)支多跨斜支撐橋梁，單幅橫向由11塊板組成，主梁為50號(hào)混凝土，空心板與路線成45°角布置，上跨蕭甬鐵路，橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，上部按2×13+29×25+4×12.75+2×24.5布置。橋梁下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩臺(tái)、單排鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，為摩擦樁，樁柱一體，樁直徑為1.5m，立柱直徑為1.3m。橋面設(shè)2.0%的橫坡，通過(guò)蓋梁頂面斜坡和支座上鋼板高差來(lái)形成。

（二）病害現(xiàn)狀

1該橋每跨橋面均出現(xiàn)通長(zhǎng)縱向裂縫。開(kāi)裂位置位于距外側(cè)防撞墻下緣5m位置附近，對(duì)應(yīng)橫向第5、6＃板的接縫位置，也對(duì)應(yīng)于重車(chē)外側(cè)輪載作用的位置，見(jiàn)下圖。2、橋面鋪裝破損嚴(yán)重，橋面鋪裝經(jīng)過(guò)了多次修補(bǔ)，破損位置的橋面鋪裝厚度僅有2、3cm。3、檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，該橋的橋面連續(xù)段都做過(guò)改造，但部分橋面連續(xù)段在墩頂中心線處出現(xiàn)橫向貫通裂縫。

4、各梁板底面錯(cuò)臺(tái)嚴(yán)重，個(gè)別梁間錯(cuò)臺(tái)達(dá)7、8公分；下鉸縫間距較大，最大可達(dá)4cm左右，5、支座偏壓、脫空現(xiàn)象較普遍，蓋梁與梁板間雜物多，個(gè)別位置蓋梁與空心板間無(wú)空隙，未見(jiàn)支座。

（三）病害原因分析

1、橋面鋪裝布置鋼筋偏弱，板梁間用小鉸縫聯(lián)結(jié)，再加上鉸縫施工質(zhì)量欠缺，導(dǎo)致空心板橫向荷載分配作用差，這與橋面鋪裝層在鉸縫位置出現(xiàn)縱向裂縫，板跨中下?lián)线^(guò)大等單板受力現(xiàn)象是對(duì)應(yīng)的。

2、橋面鋪裝由于調(diào)坡變更設(shè)計(jì)，部分橋面鋪裝達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度，加上施工時(shí)空心板頂板最小厚度控制不好，頂板厚度不夠，容易出現(xiàn)穿孔。

3、斜交板的最大縱向彎矩一般比斜板相同跨徑的正交板要小，而橫向彎矩則要大得多，并隨斜交角的增大而增大。

4、施工中蓋梁頂面支座墊石高差不均，再加上板梁落梁后跨中撓度不一，進(jìn)一步削弱了梁板的橫向聯(lián)系。

5、支座頂面傾斜、脫空不利于板梁的整體受力，加速了橋面系破壞。

綜合上三高速公路的車(chē)流和公路的養(yǎng)護(hù)狀況，我們希望探索和發(fā)展一種先進(jìn)的、高效、適合實(shí)際狀況的加固方案以解決橋面維修問(wèn)題，它能夠安全高效，經(jīng)濟(jì)合理地解決問(wèn)題，并且施工簡(jiǎn)單快捷、對(duì)交通影響小，從而較徹底的解決這類(lèi)橋面系維修問(wèn)題，為以后的處理積累經(jīng)驗(yàn)。

二、研究?jī)?nèi)容

（一）以往鉸縫維修經(jīng)驗(yàn)

1、重做鉸縫。鑿除破損混凝土，重新鋪設(shè)鋼筋骨架，澆注混凝土的方案。采用該方案即使翻修的鉸縫質(zhì)量較好能維持幾年，但一處補(bǔ)強(qiáng)造成別處應(yīng)力集中，鉸縫處于動(dòng)態(tài)破損當(dāng)中。

2、板梁頂部和底部粘貼鋼板條法。先重做鉸縫，然后在板梁頂部和底部間粘貼橫向鋼板條，以加強(qiáng)板梁整體受力。但該方案對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件要求較高，施工質(zhì)量較難保證。

（二）新的維修方案-板梁體外預(yù)應(yīng)力張拉方案：

1、在板頂板下緣和底板上緣附近穿孔布置橫向預(yù)應(yīng)力，在設(shè)有橫向預(yù)應(yīng)力位置附近的鉸縫用環(huán)氧膠壓實(shí)充填，使梁底板部分連接形成整體，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、錨固施工。

2、在清潔后的板梁頂面沿縱向按60cm間距橫橋向粘貼寬8cm、厚6mm的Q235鋼板條，并用M16膨脹螺栓加壓固定。

3、用C40小石混凝土重新澆注鉸縫。

（三）方案比選

方案比選

方案一：(施加橫向預(yù)應(yīng)力和粘貼鋼板條)

方案二：(粘貼碳纖維板)

設(shè)計(jì)特點(diǎn)分析

加固效果：

屬主動(dòng)加固，有效的增加了板梁橫向剛度，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)整體性，效果較好。 屬被動(dòng)加固，在活載作用下能夠發(fā)揮其增強(qiáng)橫向剛度的作用。

施工難易程度：

復(fù)雜、含多種加固工藝

相對(duì)簡(jiǎn)單、但需要專(zhuān)業(yè)加固單位完成對(duì)原結(jié)構(gòu)影響：

在板梁頂、底面鉆孔（粘貼鋼板）

對(duì)原結(jié)構(gòu)有一定破壞 對(duì)原構(gòu)破壞小對(duì)交通影響程度：

要中斷交通，封閉半幅交通時(shí)間長(zhǎng)，約6個(gè)月

要中斷交通，半幅封閉交通的時(shí)間長(zhǎng)，約4個(gè)月

工程概算 273.76萬(wàn)元312.14萬(wàn)元

進(jìn)行施工難易及經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較可以看出，加固方案一更合理，作為第一推薦方案。

三、主要施工技術(shù)

（一）板梁底面張拉橫向預(yù)應(yīng)力施工工藝

1、施工前詳細(xì)檢查所有支座的變形和支撐情況。根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)破損支座進(jìn)行更換，對(duì)偏壓、脫空的支座重新安裝，保證支座受力均勻。

2、封閉半幅橋梁交通，拆除橋面鋪裝層混凝土。將不密實(shí)、松散、有孔洞等問(wèn)題的鉸縫混凝土清除掉，然后植鉸縫連接錨固鋼筋，重新澆筑鉸縫混凝土；拆除橋面鋪裝層后，對(duì)發(fā)現(xiàn)的空心板梁頂面穿孔必須進(jìn)行修補(bǔ)處理。

3、在清潔后的板梁頂面沿縱向按40cm間距橫橋向粘貼寬8cm、厚6mm的Q235C鋼板條，并用M12植埋螺桿加壓固定。

4、在板頂板下緣和底板上緣附近穿孔布置橫向預(yù)應(yīng)力，在設(shè)有橫向預(yù)應(yīng)力位置附近的鉸縫用環(huán)氧膠壓實(shí)充填，使梁底板部分連接形成整體，然后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、錨固施工。板梁底面體外預(yù)應(yīng)力采用IV級(jí)Φ25粗鋼筋，冷拉力為750Mpa，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值1040Mpa，張拉控制應(yīng)力為184KN，兩端張拉，伸長(zhǎng)量為23.3mm。2布設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，每跨共設(shè)置2道；

5、預(yù)應(yīng)力定位后，在空心板梁底面設(shè)有橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋附近1m范圍內(nèi)，沿梁板縱向?qū)q縫用環(huán)氧膠壓實(shí)充填，使梁底板部分連接形成整體；

6、在重鋪橋面鋪裝施工前，完成下鉸縫灌漿和壓實(shí)工作，并張拉預(yù)應(yīng)力筋至100%的控制張拉力，重鋪橋面鋪裝。

7、澆注40號(hào)聚丙稀纖維混凝土橋面鋪裝層。對(duì)外露鋼構(gòu)件除銹后，做防腐防護(hù)處理。

（二）施工注意點(diǎn)

由于預(yù)應(yīng)力存在松弛現(xiàn)象，為確保梁板橫向連接效果，因此每3-4年必須進(jìn)行預(yù)應(yīng)力檢測(cè)、校正。

四、維修加固效果。自2006年維修加固以來(lái)，對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)和觀察，加固效果較好，基本消除了橋面鋪裝縱向裂縫與梁板單板受力等病害，特別是行車(chē)道重車(chē)外側(cè)輪載處自加固后沒(méi)有新裂縫出現(xiàn)、經(jīng)受了上三高速公路超限超載車(chē)眾多的考驗(yàn)，初步認(rèn)定梁板底面施加橫向預(yù)應(yīng)力張拉方案要優(yōu)于在"板梁底面粘貼鋼板條"等其他方案。作為一項(xiàng)新技術(shù)，工藝簡(jiǎn)單、加固壽命長(zhǎng)、效果好，節(jié)省費(fèi)用，能有效的解決舊橋梁板間高差大、鉸縫破損及單板受力等病害具有切實(shí)可靠的效果。

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