張珺璟

(甘肅省隴南公路總段，甘肅隴南746000)

1 概述

1.1 橋梁原設(shè)計(jì)技術(shù)狀況

國(guó)道212線(甘川公路)羊兒壩大橋位于甘肅省隴南市文縣境內(nèi)，建成于1965年4月，是國(guó)道212線跨越白龍江的一座重要公路橋梁。橋梁正交，全長(zhǎng) 128 m，橋面寬為凈(7+2×1.0)m，孔徑(8.5+5×22.2+8.5)m，設(shè)計(jì)橋面縱坡0%，為雙懸臂梁橋。大橋主梁截面高度沿縱向依二次拋物線變化，橋墩處梁高1.85 m，跨中梁高1.5 m。下部結(jié)構(gòu)為片石混凝土橋墩，沉井基礎(chǔ)。

大橋原設(shè)計(jì)荷載:汽－13級(jí)，拖－60級(jí)。主要構(gòu)件材料:橋面鋪裝2 cm厚200#水泥砂漿+6 cm厚200#水泥混凝土;橋頭搭板200#混凝土;主梁、橋面系和欄桿系250#水泥混凝土;直徑不小于12 mm的鋼筋采用Ⅱ級(jí)鋼筋，其余為Ⅰ級(jí);全橋支座為鋼支座。

1.2 交通狀況

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和當(dāng)?shù)厮?、礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)速度加快，羊兒壩大橋通行的交通量日益劇增，且大型載重車輛比重的增加十分顯著，甚至總質(zhì)量超過(guò)50 t的超限運(yùn)輸(不可拆卸的水利水電設(shè)備等)也時(shí)有發(fā)生。

1.3 地震因素

羊兒壩大橋位于我國(guó)南北地震帶的武都—馬邊地震帶上。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306－2001)，橋位處地震動(dòng)峰值加速度為0.2 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.4 s，基本烈度為Ⅷ度?！?·12”汶川大地震波及文縣，對(duì)大橋產(chǎn)生了不利影響。

2 橋梁鑒定結(jié)論

大橋養(yǎng)護(hù)管理部門(mén)委托甘肅省公路工程質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)中心，對(duì)橋梁進(jìn)行了全面的檢測(cè)和荷載試驗(yàn)。結(jié)果表明:大橋橋面損壞嚴(yán)重，其截面強(qiáng)度已不滿足汽－13級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)力性能也不能達(dá)到現(xiàn)行《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60－2004)的規(guī)定;隨著材料的進(jìn)一步老化、交通量和超重車輛的倍增，橋梁的既有病害將進(jìn)一步迅速惡化，行車安全隱患極大。

橋梁加固建議:(1)加固前對(duì)大橋?qū)嵭邢掭d通行管理，確保行車、行人安全。(2)處理梁體裂縫，重做橋面鋪裝，修復(fù)伸縮縫、泄水孔和欄桿扶手。(3)加強(qiáng)主梁正、負(fù)彎矩區(qū)段的正截面強(qiáng)度，提高橋梁的荷載等級(jí)并增大其安全儲(chǔ)備。

3 橋梁加固

3.1 加固目標(biāo)

(1)橋梁加固目標(biāo)技術(shù)等級(jí):公路Ⅰ級(jí)。

(2)提高舊橋上部結(jié)構(gòu)承載能力，使橋梁滿足正常使用的要求。

(3)注膠密閉大橋主要承重結(jié)構(gòu)的裂縫，修復(fù)破損混凝土。

(4)增大主梁強(qiáng)度儲(chǔ)備。

(5)恢復(fù)橋面平整度指標(biāo)，改善橋面行車性能。

3.2 加固措施

3.2.1 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)

(1)每片主梁負(fù)彎矩區(qū)段梁頂增設(shè)13φ32加強(qiáng)鋼筋，增加負(fù)彎矩抵抗鋼筋面積10 456 mm2。同區(qū)段主梁的受壓區(qū)兩側(cè)粘貼8 mm厚60 cm高的錳鋼板，增加的抗壓鋼板面積為9 600 mm2(圖1)。

(2)在主梁跨中正彎矩區(qū)段和掛梁處的梁底粘貼碳纖維片材，以加強(qiáng)該區(qū)段抵抗正彎曲變形的能力(圖2)。

3.2.2 牛腿加固

主梁牛腿兩側(cè)粘貼12 mm厚鋼板，增強(qiáng)其抗拉、抗剪能力。

3.2.3 全橋病害處理

主梁和掛梁梁體裂縫進(jìn)行注膠封閉;重做鋼筋混凝土橋面鋪裝，其厚度最薄處不小于10 cm;更換鋼伸縮縫;50#環(huán)氧砂漿修復(fù)混凝土缺損;更換全橋欄桿扶手。

3.3 橋梁加固材料

3.3.1 全橋主要加固材料數(shù)量

全橋主要加固材料數(shù)量參見(jiàn)表1。

圖1 主梁加固斷面

圖2 掛梁加固立面(含牛腿加固)

表1 全橋主要加固材料數(shù)量表

3.3.2 混凝土

梁體加高部分和橋面鋪裝采用C40防水混凝土，其余部位采用C30混凝土，施工水灰比不應(yīng)大于0.43，最大水泥用量不應(yīng)超過(guò)450 kg/m3。主要構(gòu)件的混凝土用水泥不低于42.5#，初凝時(shí)間不宜太久;砂石材料的質(zhì)量和級(jí)配須滿足規(guī)范要求。

3.3.3 鋼筋

加固工程采用的鋼線材為:負(fù)彎矩補(bǔ)強(qiáng)φ32鋼筋;橋頭搭板縱φ14、橫φ12鋼筋;錨固鋼筋采用HRB335級(jí)φ12熱軋帶肋鋼筋。采用的鋼筋的技術(shù)指標(biāo)均須滿足《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》(GB1499.2－2007/XG1－2009)和《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》(GB1499.1－2008)等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.3.4 鋼板

粘貼用鋼板采用8 mm和12 mm厚16#錳鋼板。

3.3.5 植筋膠

橋梁加固用植筋膠采用A級(jí)膠黏劑，凝膠時(shí)間不大于10 min，固化時(shí)間不大于60 min。其技術(shù)指標(biāo)須符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(GB50367－2006)的規(guī)定(表2)。

表2 錨固用A級(jí)膠黏劑安全性能指標(biāo)

3.3.6 碳纖維

碳纖維技術(shù)性能指標(biāo)參見(jiàn)表3。

表3 碳纖維技術(shù)性能指標(biāo)

3.3.7 灌封膠

密閉裂縫用膠須滿足的性能要求:無(wú)毒性，不含揮發(fā)性溶劑，可灌性、滲透性和擴(kuò)散性良好，可常溫固化，固化后無(wú)收縮，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高，抗老化和耐介質(zhì)性能良好，施工注漿工藝簡(jiǎn)單。

4 加固施工要點(diǎn)

4.1 加固施工順序

橋梁加固施工的環(huán)節(jié)順序?yàn)?(1)注膠封閉裂縫;(2)鑿除主梁正彎矩區(qū)段的橋面鋪裝，修補(bǔ)主梁底面，粘貼正彎矩區(qū)段碳纖維;(3)鑿除掛梁橋面鋪裝，粘貼掛梁底部碳纖維;(4)鑿除其余橋面鋪裝及主梁頂部混凝土保護(hù)層;(5)布置負(fù)彎矩補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，粘貼鋼板;(6)安裝伸縮縫，預(yù)埋泄水孔，現(xiàn)澆橋面鋪裝和橋頭搭板;(7)維修欄桿扶手。

4.2 混凝土的鑿除和澆筑

原橋面鋪裝裂縫先注膠灌縫，膠液完全固化后方可鑿除施工。舊混凝土的碳化層應(yīng)徹底清除，且保證鑿除面的粗糙程度，使新舊混凝土形成共同受力的整體。鑿除施工應(yīng)遵循小錘輕擊的原則，避免損傷主梁體;鑿除區(qū)原結(jié)構(gòu)的構(gòu)造鋼筋不能剪斷，確需剪斷的，澆筑混凝土前應(yīng)予以原樣修復(fù)。

混凝土應(yīng)在梁外集中拌合、泵送，以盡量減小施工荷載對(duì)大橋的不利影響。各加固構(gòu)件的混凝土應(yīng)一次澆筑成形;就地鉆孔取樣時(shí)，應(yīng)采用微膨脹C50混凝土填孔。

4.3 鉆孔植筋

采用小振動(dòng)工藝鉆孔，以防振傷梁體?？v向分散鉆孔、植筋，嚴(yán)格控制鉆孔與植筋的時(shí)間差，嚴(yán)禁超前鉆孔?？孜痪_放樣，除避讓梁體原有配筋外，其偏移量不得大于5 cm。植筋前，采用壓縮空氣和丙酮擦拭的方法徹底清潔已成型孔，孔內(nèi)注滿膠液后旋轉(zhuǎn)插入鋼筋，以確?？變?nèi)膠體密實(shí)、無(wú)空隙。

4.4 鋼筋施工

準(zhǔn)確放樣并可靠固定補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，主筋放樣容許位移偏差5 mm，且應(yīng)嚴(yán)格控制施工中的二次位移。原有主筋和補(bǔ)強(qiáng)鋼筋、補(bǔ)強(qiáng)鋼筋之間的連接均采用φ12鋼筋幫焊，鋼筋搭接長(zhǎng)度必須滿足要求;現(xiàn)場(chǎng)焊接應(yīng)避免灼傷梁體原有主筋和混凝土。鋼筋保護(hù)層厚度須采取可靠措施予以保證。

4.5 裂縫注膠

注膠前，徹底清除縫隙兩側(cè)25 mm范圍內(nèi)混凝土表面的翻沫、灰塵等附著物。牢固粘貼注入座，并確保座下無(wú)氣孔。裂縫封閉層的刮抹應(yīng)一次完成，待封口膠自然固化后，再利用注漿槍填充裂縫內(nèi)部。最后的注膠過(guò)程要嚴(yán)格控制密閉性，注入壓力保持在0.4 MPa左右，確保膠液完全充滿裂縫空隙。

4.6 鋼板粘貼

鋼板粘貼面須進(jìn)行打磨除銹和粗糙處理，打磨的紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，打磨完成后用丙酮脫脂棉擦拭干凈?；炷琳迟N面須打磨出新鮮面，用環(huán)氧砂漿找平，清洗，擦拭干凈。粘貼鋼板完成后，在膠液固化前采用超聲波法探測(cè)粘貼密實(shí)度，不符合要求的，要?jiǎng)冸x重粘。粘貼合格的鋼板，張緊螺帽，涂抹環(huán)氧樹(shù)脂防銹層。鋼板粘結(jié)劑的施工配合比，應(yīng)按照說(shuō)明書(shū)的要求根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度確定。

4.7 碳纖維粘貼

粘貼前，處理混凝土的蜂窩、麻面等病害，將表面打磨平整，清除浮灰并擦拭干凈，涂抹打底膠和找平膠。碳纖維從跨中向兩側(cè)粘貼，采用特制的滾筒沿纖維縱向多次滾壓，擠除氣泡，使浸潤(rùn)膠充分浸透片材。碳纖維與混凝土之間的總有效粘貼面積不得低于95%。施工中出現(xiàn)的空鼓面積小于10 cm2時(shí)，采用針管注膠的方法補(bǔ)救;空鼓面積大于10 cm2時(shí)，應(yīng)將空鼓處的碳纖維布切除后粘貼補(bǔ)丁。碳纖維粘貼縱向搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于10 cm，橫向搭接寬度不應(yīng)小于2 cm，同一截面上不允許出現(xiàn)二道以上搭接縫。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)羊壩大橋加固后的跟蹤觀測(cè)，以增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋、粘貼鋼板和碳纖維為主要措施的加固方案，取得了良好的工程效果，完全達(dá)到了加固設(shè)計(jì)目標(biāo)。鑒于碳纖維片材所具有的無(wú)以比擬的自身優(yōu)點(diǎn)，隨著其研究的更進(jìn)一步深入，以提高結(jié)構(gòu)承載力為目的的粘貼片材技術(shù)的應(yīng)用也必將得到進(jìn)一步的拓展。

［1］JTG/T H21－2011公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］

［2］陳開(kāi)利，王邦楣，林亞超.橋梁工程鑒定與加固手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2005:140－152， 303－329

［3］http://www.233.com/jzs2/gcsw/fudao/20081127/092639609.html［OL］