黃英軍

（廣東中天市政工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東佛山 528000）

0 引言

我國(guó)的舊橋加固改造工程與日俱增。據(jù)交通部2008年統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前有六千余座公路危橋。尤其在西部地區(qū)，由于近年公路運(yùn)輸超載嚴(yán)重，公路橋梁不堪重負(fù)，危橋比例大幅攀升。交通部計(jì)劃從2008年起，力爭(zhēng)用3 a時(shí)間基本完成國(guó)省干線上的所有危橋、縣道中橋以上、鄉(xiāng)道大橋以上的危橋改造。為確保公路橋梁加固工程質(zhì)量，由西部交通科技項(xiàng)目管理中心立項(xiàng)并開(kāi)展了對(duì)橋梁維修加固質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法的研究工作。結(jié)合該項(xiàng)研究工作，筆者在鋼-混組合梁橋加固工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定方法方面進(jìn)行了相關(guān)探索和研究。

對(duì)于鋼-混組合梁橋這一類橋梁進(jìn)行維修加固質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定的研究，涉及到的維修措施和加固方法并非單一，采用何種處理措施要視舊橋?qū)嶋H狀況、環(huán)境條件、現(xiàn)場(chǎng)施工條件及經(jīng)濟(jì)條件等因素而定。加固施工過(guò)程也是一項(xiàng)比較復(fù)雜的工作，涉及因素較多。為了能夠較為全面細(xì)致地對(duì)一項(xiàng)鋼-混組合梁橋的維修加固工程進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定，本文從對(duì)該類橋梁的病害分析及維修措施研究入手，歸納出鋼梁結(jié)構(gòu)的防腐及重新涂裝，鋼梁構(gòu)件連接的更換及處理，混凝土橋面板的更換，桿件、構(gòu)件的尺寸檢查及矯正，以及鋼梁裂紋的修復(fù)，這五項(xiàng)基本能代表當(dāng)前階段鋼-混組合梁橋維修加固措施的內(nèi)容，然后針對(duì)各項(xiàng)處理措施進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定的研究。

1 鋼-混組合梁橋常見(jiàn)病害及維修措施

鋼-混組合梁橋是一種由鋼板梁（或鋼箱梁、鋼桁架等）與混凝土橋面板通過(guò)剪力連接件組合在一起，共同承受外荷載作用的結(jié)構(gòu)形式，其充分發(fā)揮了鋼材受拉性能好與混凝土受壓性能好的力學(xué)特點(diǎn)。鋼-混組合梁橋在我國(guó)屬于“年輕”的結(jié)構(gòu)形式，但在公路和城市橋梁建設(shè)中已得到了廣泛的應(yīng)用，自1992年在北京修建了第一座車行組合梁橋——積水潭橋開(kāi)始，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅北京市的立交橋建設(shè)中，就有五十多座采用了這種橋型。經(jīng)過(guò)20 a左右的營(yíng)運(yùn)使用，早期修建的這些組合梁橋已經(jīng)進(jìn)入了生命周期的第一個(gè)階段點(diǎn)。該階段點(diǎn)主要性能特征包括：橋面板局部破損甚至開(kāi)裂、結(jié)合面處受到侵蝕；鋼梁表面防腐措施失效；鋼梁構(gòu)件連接(鉚接、栓接、焊縫等)松動(dòng)、銹蝕、疲勞，出現(xiàn)裂紋；鋼梁局部損傷、疲勞裂紋等[1-4]。

鋼-混凝土組合梁橋，不管是簡(jiǎn)支梁還是連續(xù)梁，均為RC（或PC）板與鋼結(jié)構(gòu)由剪力鍵組合成一整體。因此檢測(cè)、維修、加固可由上述三部分入手；此外，鋼-混組合梁的特有的施工過(guò)程，也會(huì)形成不同的內(nèi)力分布特點(diǎn)和缺陷及病害。鑒于上述原因，進(jìn)行鋼-混組合梁橋檢測(cè)、維修、加固時(shí)，混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板的病害及其處理方法，可參考鋼筋混凝土梁、板的方法；鋼梁的缺陷及處理方法可遵照鋼結(jié)構(gòu)的方法；鋼-混組合梁橋特有的缺陷及病害，例如剪力鍵的銹蝕、疲勞及剪斷等，可在分析缺陷及病害成因的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的加固措施。另外，眾多的橋梁破壞事故表明，每個(gè)破壞實(shí)例往往并不是由單一因素引起的，而是多個(gè)因素相互誘發(fā)共同作用的結(jié)果，就鋼-混組合梁橋而言，漏水導(dǎo)致腐蝕或銹蝕、疲勞、應(yīng)力集中，焊接殘余應(yīng)力，以及焊接缺陷可能是最主要的。因此進(jìn)行鋼-混組合梁橋維修加固時(shí)，可以視橋梁狀況，采取幾種加固措施相結(jié)合的方法，重視預(yù)防，提倡變被動(dòng)加固為主動(dòng)加固的設(shè)計(jì)理念[5-7]。

筆者借鑒文獻(xiàn)[8]對(duì)鋼-混組合梁橋進(jìn)行常見(jiàn)病害分析及加固策略的研究，結(jié)合上文分析，考慮工程實(shí)際情況，將鋼-混組合梁橋的維修加固歸納為以下幾項(xiàng)：（1）鋼梁結(jié)構(gòu)的防腐及重新涂裝；（2）鋼梁構(gòu)件連接的更換及處理；（3）混凝土橋面板的更換；（4）桿件、構(gòu)件的尺寸檢查及矯正；（5）鋼梁裂紋的修復(fù)。

2 維修加固質(zhì)量的檢驗(yàn)評(píng)定

2.1 鋼梁結(jié)構(gòu)的防腐及涂裝[9-11]

銹蝕是鋼結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中不可避免的自然現(xiàn)象，自然環(huán)境的影響、橋面系滲漏水、橋下鋼料積存塵土、垃圾、涂裝配套選擇不當(dāng)、涂層厚度不足、涂裝施工質(zhì)量問(wèn)題等因素都有可能引起鋼梁的銹蝕。

2.1.1 涂裝或復(fù)涂前的加固補(bǔ)強(qiáng)和表面處理

為保證鋼梁結(jié)構(gòu)的完整和承載能力，在涂裝前，在認(rèn)真全面檢查的基礎(chǔ)上，針對(duì)已銹蝕損害的鋼梁進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)施工，應(yīng)委托專業(yè)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行鋼梁加固補(bǔ)強(qiáng)工程設(shè)計(jì)。如果已損壞嚴(yán)重的鋼梁不進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，損壞將繼續(xù)發(fā)展，且很危險(xiǎn)，不能安全運(yùn)行。

為保證涂層的附著力和使用壽命，在鋼梁涂裝前應(yīng)將鋼梁表面的舊涂膜，氧化皮和銹跡除凈，鋼梁表面處理可根據(jù)涂裝施工方法和鋼梁的新舊進(jìn)行施工。對(duì)于新構(gòu)件可按照現(xiàn)行規(guī)范、條例進(jìn)行涂裝施工前的表面處理，除銹質(zhì)量等級(jí)、表面潔凈度及處理程序應(yīng)滿足現(xiàn)行要求。對(duì)舊鋼梁結(jié)構(gòu)，在涂裝前首先應(yīng)組織人員對(duì)鋼梁結(jié)構(gòu)銹蝕狀況進(jìn)行全面檢查，再確定施工范圍、部位、面積及施工方法（見(jiàn)表1）。

表1 鋼梁表面處理標(biāo)準(zhǔn)及程序一覽表

2.1.2 涂裝施工

鋼結(jié)構(gòu)涂裝防腐施工質(zhì)量的優(yōu)劣在于“三分材料，七分施工”，鋼梁涂裝施工的質(zhì)量對(duì)漆膜的壽命影響極大。涂裝施工時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：

（1）加固構(gòu)件涂裝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，若需變更應(yīng)征得設(shè)計(jì)單位同意。面漆應(yīng)盡量選用原型號(hào)產(chǎn)品，外觀色澤應(yīng)基本一致。

（2）加固構(gòu)件采用現(xiàn)場(chǎng)涂裝時(shí)，應(yīng)將相近加工區(qū)的受損舊涂裝全部清除，并且每邊擴(kuò)大范圍不少于50 mm。

（3）加固構(gòu)件一般應(yīng)采用廠內(nèi)涂裝。運(yùn)輸、安裝過(guò)程中應(yīng)采取保護(hù)措施，防止涂裝損壞。若發(fā)生損壞，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)涂裝時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。

（4）若加固范圍較大，可將加固構(gòu)件的涂裝除去，并與全橋更換涂裝一并進(jìn)行。

在涂裝施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行，施工工序嚴(yán)格按照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，涂層遍數(shù)和漆膜厚度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)及時(shí)測(cè)定濕膜厚度并保證干膜厚度。

2.1.3 涂裝完成后的檢驗(yàn)

（1）鋼梁防護(hù)涂裝的檢測(cè)指標(biāo)和檢查方法可參考表2所列。

表2 鋼梁防護(hù)涂裝實(shí)測(cè)項(xiàng)目一覽表

（2）涂裝完成后外觀應(yīng)滿足下列要求：a.涂層表面完整光潔，均勻一致，無(wú)破損、氣泡、裂紋、針孔、凹陷、麻點(diǎn)、流掛和皺皮等缺陷；b.涂后的新、舊漆膜顏色一致。

（3）由焊接質(zhì)量檢驗(yàn)、螺栓連接質(zhì)量檢驗(yàn)等加固質(zhì)量檢驗(yàn)后評(píng)定出因種種原因造成的防護(hù)涂裝損壞，必須予以修復(fù)。

2.2 構(gòu)件的連接的更換及處理[9-12]

2.2.1 栓接連接

鋼梁構(gòu)件螺栓出現(xiàn)松動(dòng)、銹蝕、裂紋等情況時(shí)，應(yīng)對(duì)螺栓連接進(jìn)行相應(yīng)的處理或者更換，其質(zhì)量控制應(yīng)滿足以下基本要求：

（1）鋼結(jié)構(gòu)橋梁加固時(shí)，進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓的更換，對(duì)于大型節(jié)點(diǎn)，更換數(shù)量不宜超過(guò)10%；對(duì)于螺栓數(shù)量較少的節(jié)點(diǎn)，則要逐個(gè)更換，以防止節(jié)點(diǎn)滑動(dòng)，如板面（摩擦面）不滿足要求，應(yīng)進(jìn)行處理。

（2）恒載下采用栓接加大截面加固構(gòu)件，加固件與被加固件相互壓緊后，應(yīng)從加固件中間向端部逐次鉆孔、安裝，并擰緊螺栓，盡可能減少加固過(guò)程中截面的過(guò)大削弱。

（3）螺栓連接質(zhì)量檢驗(yàn)造成防護(hù)涂層系統(tǒng)損壞時(shí)必須進(jìn)行修復(fù)。

（4）高強(qiáng)度螺栓緊固時(shí)的技術(shù)要求應(yīng)滿足現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）中的規(guī)定。其施工質(zhì)量的檢驗(yàn)指標(biāo)體系見(jiàn)圖1所示，其中各項(xiàng)指標(biāo)的具體檢查方法，檢查頻率及指標(biāo)限值可參見(jiàn)相關(guān)規(guī)范。

圖1 螺栓連接質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)體系示意圖

2.2.2 焊接連接

恒載下用焊接加固鋼結(jié)構(gòu)橋梁，應(yīng)盡量避免采用長(zhǎng)度垂直于受力方向的焊縫，否則應(yīng)采取專門措施和施焊工藝，確保橋梁安全。焊接連接質(zhì)量檢驗(yàn)造成防護(hù)涂層系統(tǒng)損壞時(shí)必須進(jìn)行修復(fù)。焊接連接的技術(shù)要求應(yīng)滿足現(xiàn)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）中的規(guī)定。其施工質(zhì)量的檢驗(yàn)指標(biāo)體系見(jiàn)圖2所示，其中各項(xiàng)指標(biāo)的具體檢查方法，檢查頻率及指標(biāo)限值可參見(jiàn)相關(guān)規(guī)范。

圖2 焊接連接質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)體系示意圖

2.2.3 環(huán)氧樹(shù)脂粘接

鋼-混組合梁橋加固，采用環(huán)氧樹(shù)脂系列粘接劑粘接鋼板、纖維復(fù)合材料時(shí)，對(duì)其加固質(zhì)量的驗(yàn)收可從以下幾方面入手：

（1）加固用材料要求：橋梁加固用膠粘劑的安全性能指標(biāo)應(yīng)符合《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/TJ22-2008）第4.6節(jié)中的規(guī)定。

（2）粘結(jié)面處理要求及檢查：加固構(gòu)件結(jié)合面應(yīng)該按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理（見(jiàn)表3）。對(duì)于混凝土粘結(jié)面和鋼板粘合面應(yīng)分別采取相應(yīng)的處理措施和處理程序。

表3 環(huán)氧樹(shù)脂系列粘接效果檢測(cè)項(xiàng)目一覽表

（3）粘貼質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定可按照表3所列進(jìn)行。

2.3 混凝土橋面板的更換

2.3.1 混凝土橋面板的加固補(bǔ)強(qiáng)及檢驗(yàn)

鋼-混凝土組合梁橋的混凝土橋面板，通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。當(dāng)混凝土橋面板出現(xiàn)損傷或破損后，可對(duì)其進(jìn)行表層缺陷處理、加固補(bǔ)強(qiáng)或更換?；炷翗蛎姘暹M(jìn)行表層缺陷修理時(shí)，其檢驗(yàn)指標(biāo)體系與方法可參見(jiàn)混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?；炷翗蛎姘甯鼡Q后的檢驗(yàn)指標(biāo)體系與方法可參照新建混凝土橋梁的相關(guān)內(nèi)容。修補(bǔ)完成后，組合梁橋面板的允許偏差和檢驗(yàn)方法可參照表4進(jìn)行[13,14]。

表4 組合梁允許偏差和檢驗(yàn)方法一覽表

2.3.2 栓釘剪力鍵的更換及檢驗(yàn)

將破損的混凝土橋面板鑿掉后，應(yīng)檢查剪力鍵的使用情況。對(duì)于出現(xiàn)損傷或銹蝕的剪力鍵進(jìn)行更換，更換的剪力鍵的材料、尺寸不得低于原有剪力鍵。當(dāng)鋼-混凝土組合梁橋的栓釘剪力鍵需要全部更換時(shí)，所需栓釘?shù)馁|(zhì)量、數(shù)量及構(gòu)造要求應(yīng)根據(jù)加固后的設(shè)計(jì)荷載等級(jí)按即將出臺(tái)的《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T D64-2009）（目前為征求意見(jiàn)稿）中的第11.4條進(jìn)行設(shè)計(jì)確定。

栓釘剪力鍵可采用專用的焊接設(shè)備及焊接瓷環(huán)進(jìn)行焊接，亦可以采用經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的人工栓釘焊接工藝。更換后的栓釘剪力鍵焊接部位的檢驗(yàn)方法一般可分為外觀檢驗(yàn)和破壞試驗(yàn)兩種。

（1）栓釘?shù)耐庥^檢查應(yīng)滿足以下三點(diǎn)：

a.焊釘?shù)撞康暮改_應(yīng)完整、密實(shí)并均勻分布；

b.焊釘焊接后的長(zhǎng)度應(yīng)正確，其長(zhǎng)度公差在±2 mm以內(nèi)；

c.焊釘應(yīng)垂直于母材。

（2）焊釘?shù)钠茐脑囼?yàn)有彎曲、反復(fù)彎曲、拉伸和剪切等四項(xiàng)。

當(dāng)焊釘?shù)耐庥^檢驗(yàn)合格后，采用同樣條件連續(xù)焊接30個(gè)焊釘，然后進(jìn)行彎曲試驗(yàn)、反復(fù)彎曲試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)。試驗(yàn)合格后，再重新焊接30個(gè)焊釘進(jìn)行同樣的試驗(yàn)，又都合格后，即可按著焊接程序正式施焊。

a.彎曲試驗(yàn)：可用錘擊使其從原來(lái)軸線彎曲30°，或采用特制的導(dǎo)管將焊釘彎成30°，若焊釘縫完好，方為合格。

b.反復(fù)彎曲試驗(yàn)：焊釘?shù)姆磸?fù)彎曲檢驗(yàn)在專門的雙控拉壓裝置上進(jìn)行，直到焊釘反復(fù)彎曲30°斷裂為止，裂縫不在焊縫處，方為合格。

c.拉伸試驗(yàn)：應(yīng)在拉力機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)，焊釘斷裂應(yīng)在焊接區(qū)之外，并應(yīng)保證屈服點(diǎn)抗拉強(qiáng)度、延伸率符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

d.剪切試驗(yàn)：用以檢驗(yàn)焊縫的抗剪強(qiáng)度。若剪切面不在焊縫區(qū)，即為合格。

2.4 桿件、構(gòu)件的尺寸檢查及矯正

鋼-混凝土組合梁橋維修加固中，若原橋鋼結(jié)構(gòu)部分有桿件或構(gòu)件更換時(shí)，由于殘余應(yīng)變釋放或局部變形和損傷，鋼結(jié)構(gòu)部分會(huì)發(fā)生總體或局部變形；若安裝新的加固桿件或構(gòu)件時(shí)，新桿件或部件也會(huì)有由于加工制造中產(chǎn)生局部變形。上述變形需通過(guò)矯正工藝加以減小或消除。鋼材的矯正，對(duì)于鋼板而言就是矯平，對(duì)于型材而言就是矯直。

鋼結(jié)構(gòu)零件矯正后的容許偏差應(yīng)符合表5的要求。

2.5 鋼梁裂紋的修復(fù)[15]

（1）鋼梁構(gòu)件上發(fā)現(xiàn)裂紋時(shí)，作為臨時(shí)應(yīng)急措施，可于板件裂紋端外（0.5～1.0）倍板厚處鉆孔，防止其進(jìn)一步擴(kuò)展，并及時(shí)根據(jù)裂紋性質(zhì)及擴(kuò)展走向采取適當(dāng)措施修復(fù)加固。

表5 零件矯正容許偏差一覽表

（2）修復(fù)裂紋應(yīng)優(yōu)先采用焊接的方法，一般按如下順序進(jìn)行：

a.清洗裂紋兩邊80 mm以上范圍內(nèi)板面油污至露出潔凈的金屬面；

b.用碳弧氣刨、風(fēng)鏟或砂輪將裂紋邊緣加工出坡口，直達(dá)紋端的鉆孔，坡口的形式應(yīng)根據(jù)板厚和施工條件按現(xiàn)行《氣焊、手工電弧焊及氣體保護(hù)等焊縫坡口的基本型式與尺寸》的要求選用；

c.將裂紋兩側(cè)及端部金屬預(yù)熱至100℃～150℃并在焊接過(guò)程中保持此溫度；

d.用與鋼材相匹配的低氫型焊條或超低氫型焊條施焊；

e.盡可能地用小直徑焊條以分段分層逆向焊法施焊，每一焊道焊完后宜即進(jìn)行錘擊；

f.按設(shè)計(jì)要求檢查焊縫質(zhì)量，對(duì)承受動(dòng)力荷載的構(gòu)件，堵焊后其表面應(yīng)磨光，使之與原構(gòu)件表面齊平，磨削痕跡線應(yīng)大體與裂紋切線方向垂直；

g.對(duì)重要結(jié)構(gòu)或厚板構(gòu)件 堵焊后應(yīng)立即進(jìn)行退火處理。

（3）對(duì)網(wǎng)狀分叉裂紋區(qū)和有破裂、過(guò)燒或燒穿等缺陷的梁、柱、腹板部位，宜采用嵌板補(bǔ)修。修補(bǔ)順序?yàn)椋?/p>

a.檢查確定缺陷的范圍；

b.將缺陷部位切除，宜切帶圓角的矩形孔，切除部分的尺寸均應(yīng)比缺陷范圍的尺寸大100 mm；

c.用等厚度同材質(zhì)的嵌板嵌入切除部位，嵌入板的長(zhǎng)寬邊緣與切除孔間二個(gè)邊應(yīng)留有2～4 mm的間隙，并將其邊緣加工成對(duì)接焊縫要求的坡口形式；

d.嵌板定位后，將孔口四角區(qū)域預(yù)熱至100℃～150℃并按圖所示順序采用分段分層逆向焊法施焊；

e.檢查焊縫質(zhì)量打磨焊縫余高使之與原構(gòu)件表面齊平。

（4）修復(fù)完成后檢查焊縫質(zhì)量，若焊縫質(zhì)量不合格，應(yīng)刨去焊縫、清根，重新施焊。焊縫質(zhì)量合格后，打磨焊縫余高，使之與原構(gòu)件表面齊平。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）我國(guó)早期修建的鋼-混凝土組合梁橋經(jīng)過(guò)二十余年的運(yùn)營(yíng)使用，步入生命周期的第一個(gè)階段。該階段主要性能特征包括：橋面板局部破損甚至開(kāi)裂、結(jié)合面處受到侵蝕；鋼梁表面防腐措施失效；鋼梁構(gòu)件連接(鉚接、栓接、焊縫等)松動(dòng)、銹蝕、疲勞，出現(xiàn)裂紋；鋼梁局部損傷、疲勞裂紋等。

（2）鋼梁結(jié)構(gòu)的防腐及重新涂裝，鋼梁構(gòu)件連接的更換及處理，混凝土橋面板的更換，桿件、構(gòu)件的尺寸檢查及矯正，以及鋼梁裂紋的修復(fù)這五項(xiàng)內(nèi)容基本能夠涵蓋針對(duì)該階段鋼-混組合梁橋常見(jiàn)病害的維修加固處理措施。

（3）從基本要求，施工工序，施工完成后的質(zhì)量檢驗(yàn)等方面提出了各分項(xiàng)維修加固措施的檢驗(yàn)指標(biāo)體系及相應(yīng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和檢查方法，能夠?qū)︿?混組合梁橋的維修加固質(zhì)量進(jìn)行系統(tǒng)的控制和檢驗(yàn)評(píng)定。

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