許萬貴 王 森 周東波

（1.寧波順和路橋設(shè)計(jì)有限公司 寧波 315192；2.寧波市鄞州區(qū)交通投資有限公司 寧波 315192）

桐廬縣富春江一橋是桐（廬）義（烏）公路上的一座大橋，位于桐廬城區(qū)西部，是溝通桐廬縣江南與江北兩大區(qū)塊的主要通道之一。橋梁全長659m，主橋?yàn)?0m＋3×25m＋52m＋3×80m＋52m＋8×25m＋20m，其中，中間的主孔為52m＋3×80m＋52m的3向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，兩側(cè)25m跨為簡支T梁橋，20m跨為空心板梁橋。主橋橋面為1.75m（人行道）＋10.0m（行車道）＋1.75m（人行道），總寬13.5m。橋梁設(shè)計(jì)荷載為：汽－20，掛－100，人群3.5kN／m2。該橋于1991年建成通車。

隨著交通流量的急劇增加，特別是在超載超重車輛的作用下，該橋已出現(xiàn)了較多病害，主橋全橋結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況綜合評(píng)分為59.0分，評(píng)定為三類橋梁，連續(xù)箱梁評(píng)為四類。該橋兩側(cè)引橋病害近幾年也發(fā)展明顯。

1 主橋箱梁現(xiàn)狀

（1）箱梁。①箱梁裂縫。箱梁結(jié)構(gòu)開裂比較嚴(yán)重，數(shù)量多，寬度大，相當(dāng)一部分裂縫寬度超限；裂縫在數(shù)量、走向兩方面基本對(duì)稱箱梁軸線；腹板內(nèi)側(cè)斜向裂縫為豎向正應(yīng)力和剪應(yīng)力組合作用下產(chǎn)生的受力裂縫；腹板外側(cè)裂縫與內(nèi)側(cè)斜裂縫對(duì)稱分布，且多為斜向裂縫，主要分布在各跨6號(hào)塊至11號(hào)塊范圍和支架施工節(jié)段；箱內(nèi)頂板橫向中部出現(xiàn)較多的縱橋向受力裂縫；②箱梁材質(zhì)。具有95%保證率的混凝土強(qiáng)度推定值為52.1 MPa，混凝土強(qiáng)度為良好狀態(tài)。

綜合腹板混凝土碳化深度、保護(hù)層厚度、鋼筋有銹蝕活動(dòng)性等檢測結(jié)果表明，對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性有較大影響［1］。

（2）橋面線形。橋面線形起伏變化較大，不夠平整，可以推斷箱梁發(fā)生了一定的下?lián)献冃巍⑾噜彾沼幸欢ǖ牟痪鶆虺两怠?/p>

（3）荷載試驗(yàn)表明，箱梁各控制截面在最不利試驗(yàn)荷載工況作用下，實(shí)測結(jié)構(gòu)撓度、應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)大多介于0.70～1.05之間，基本滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》對(duì)頂?shù)念A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)荷載試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)［0.7，1.05］的限值，跨中最大正彎矩控制截面和支點(diǎn)最大負(fù)彎矩截面強(qiáng)度滿足汽車－20 級(jí)、掛車－100 的要求。箱梁個(gè)別測點(diǎn)的撓度、應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)大于1.05，表明大橋的剛度由于箱梁的開裂嚴(yán)重導(dǎo)致一定程度的降低。

（4）次邊跨和中跨L／4附近截面抗剪承載力不滿足汽車－20 級(jí)、掛車－100 的要求。這與箱梁L／4截面附近斜裂縫數(shù)量多，縫寬大的檢查結(jié)果和承載能力評(píng)定結(jié)果相吻合。

（5）通過質(zhì)量檢測、荷載試驗(yàn)和極限承載能力評(píng)定表明，箱梁結(jié)構(gòu)存在較多的病害，對(duì)橋梁的承載能力和耐久性均有較大影響；大橋的剛度由于箱梁的開裂嚴(yán)重導(dǎo)致一定程度的降低，儲(chǔ)備量不足，對(duì)橋梁的正常運(yùn)營存在一定的安全隱患；L／4截面抗剪承載力不滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)汽－20級(jí)、掛車－100的要求。

2 箱梁維修加固與應(yīng)力計(jì)算

2.1 維修加固內(nèi)容及目的

通過橋梁承載能力檢測、病害狀況檢查及結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，針對(duì)富春江一橋主橋連續(xù)箱梁腹板裂縫較多，且開裂較為嚴(yán)重；頂、底板縱向裂縫較多、裂縫較為細(xì)微；跨中底板外表面存在少量橫向裂縫及箱內(nèi)頂、腹板存在滲漏；引橋空心板底開裂，梁板外移，橋墩擋塊損壞；全橋橋面破損嚴(yán)重等情況，該橋的整修工作分為以下幾個(gè)方面［2］。

（1）鏟除全橋橋面鋪裝層，修補(bǔ)各類缺陷，提高橋梁的耐久性。

（2）修補(bǔ)主橋連續(xù)箱梁及引橋空心板的裂縫，限制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，恢復(fù)橋梁上部結(jié)構(gòu)的正常使用，提高橋梁整體的耐久性。

（3）對(duì)主橋連續(xù)箱梁腹板、頂板和底板的裂縫進(jìn)行封閉與補(bǔ)強(qiáng)，引橋開裂空心板補(bǔ)強(qiáng)與部分梁板更換，將移位嚴(yán)重的引橋空心板吊裝歸位，恢復(fù)橋梁的使用安全性。

（4）修復(fù)橋面鋪裝、伸縮縫等部件以維持橋梁正常使用，增加行車舒適性。

2.2 主橋箱梁主應(yīng)力計(jì)算

對(duì)主橋連續(xù)箱梁以通用橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工計(jì)算系統(tǒng)“橋梁博士”進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

2.2.1 原橋結(jié)構(gòu)

主橋成橋階段在荷載組合II（1期恒載＋2期恒載＋溫度應(yīng)力＋支座沉降＋汽車－20級(jí)＋人群荷載）作用下，主要截面應(yīng)力圖見圖1。

對(duì)比兩計(jì)算結(jié)果可知，張拉體外預(yù)應(yīng)力后，箱梁各截面主拉應(yīng)力值分布較為均勻，跨中主拉應(yīng)力降低了很多，特別是次邊跨跨中（34號(hào)截面）由2.27 MPa降低至1.69MPa。

圖1 加固前箱梁主應(yīng)力圖（不計(jì)豎向預(yù)應(yīng)力）（單位：MPa）

2.2.2 增加體外預(yù)應(yīng)力后

在箱梁各80m 跨的跨中底板內(nèi)側(cè)，增加3道8Φj15.2體外預(yù)應(yīng)力索后，在荷載組合II（1期恒載＋2期恒載＋溫度應(yīng)力＋支座沉降＋汽車－20級(jí)＋人群荷載）作用下，主要截面應(yīng)力圖見圖2。

圖2 增加體外預(yù)應(yīng)力后箱梁主應(yīng)力圖（不計(jì)豎向預(yù)應(yīng)力）（單位：MPa）

3 維修加固實(shí)施方案

3.1 更換橋面鋪裝、伸縮縫

橋面鋪裝采用10cm C50 混凝土＋3cm 瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA），混凝土中鋪設(shè)D8的定型焊接鋼筋網(wǎng)片。主橋新鋪裝層與原橋結(jié)構(gòu)應(yīng)采用植筋連接。植筋采用直徑12mm 筋，單根長度11cm，按間距為50cm 的梅花型布置。鋼筋植入深度為6cm，頂面與鋼筋網(wǎng)焊接。引橋鋪裝無需植筋。

更換主橋梳齒伸縮縫及兩引橋的型鋼伸縮縫。更換前，應(yīng)做一定檢查，對(duì)情況較好的伸縮縫可請(qǐng)?jiān)a(chǎn)廠商進(jìn)行修整后予以留用。

對(duì)全橋泄水管進(jìn)行清理。

3.2 箱梁豎向預(yù)應(yīng)力體系的檢查與處治

打開主橋鋪裝后，對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行檢查，特別對(duì)腹板3號(hào)塊至合龍段之間范圍的豎向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行檢查，如不符合設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行補(bǔ)張拉，補(bǔ)灌漿，以達(dá)到原設(shè)計(jì)要求［3］。

3.3 主橋連續(xù)箱梁開裂區(qū)段的補(bǔ)強(qiáng)

根據(jù)桐廬一橋主橋箱梁裂縫的發(fā)展特點(diǎn)，對(duì)箱梁不同部位的裂縫采用以下的加固方案：

3.3.1 主橋箱梁腹板外側(cè)裂縫

主橋箱梁腹板外側(cè)裂縫主要分布在6～11號(hào)塊之間范圍，基本為斜向裂縫。采用裂縫壓漿封閉的方法處理：裂縫寬度小于0.1 mm 的進(jìn)行封閉，寬度大于等于0.1mm 的進(jìn)行灌漿處理。

3.3.2 主橋箱梁腹板內(nèi)側(cè)裂縫

主橋箱梁腹板內(nèi)側(cè)裂縫主要分布在3號(hào)塊至合龍段之間，基本為斜向裂縫。采用裂縫灌漿封閉和粘貼扁鋼條的方法處理。

（1）裂縫寬度小于0.1 mm 的進(jìn)行封閉，寬度0.1～0.2mm 的進(jìn)行灌漿處理。

（2）對(duì)于裂縫寬度大于等于0.2mm 集中區(qū)域，針對(duì)腹板內(nèi)裂縫的分布與走向，在垂直于裂縫方向粘貼60mm×6mm 的扁鋼條進(jìn)行加固，扁鋼條垂直中心間距25cm，扁鋼條延伸至梗腋，在端部以扁鋼進(jìn)行壓邊。

3.3.3 主橋箱梁頂板內(nèi)側(cè)裂縫

主橋箱梁頂板內(nèi)側(cè)裂縫在全橋范圍內(nèi)基本都存在且為縱橋向裂縫。采用粘貼扁鋼條和裂縫灌漿封閉的方法處理。

（1）裂縫寬度小于0.1 mm 的進(jìn)行封閉，寬度在0.1～0.2mm 的進(jìn)行灌漿處理。

（2）對(duì)于裂縫寬度大于等于0.2mm 集中區(qū)域，在頂板內(nèi)側(cè)橫向粘貼60mm×6mm 的扁鋼條，扁鋼條垂直中心間距25cm，在端部以扁鋼進(jìn)行壓邊。

3.3.4 主橋箱梁底板內(nèi)側(cè)

本次檢測時(shí)，由于箱梁內(nèi)存在大量積水及建筑垃圾，未能對(duì)箱梁底板裂縫進(jìn)行檢測，要求施工時(shí)對(duì)底板進(jìn)行清理，如發(fā)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)裂縫，再另行設(shè)計(jì)處理方法。

3.3.5 主橋箱梁底板外側(cè)裂縫

主橋箱梁底板外側(cè)裂縫主要分布在7號(hào)塊至合龍段之間，裂縫方向主要為縱橋向，處理方法如下：

（1）裂縫寬度小于0.1 mm 的進(jìn)行封閉，寬度在0.1～0.2mm 的進(jìn)行灌漿處理。

（2）對(duì)于裂縫寬度大于等于0.2mm 集中區(qū)域，在開裂箱梁底板處橫向粘貼2層寬250mm、厚0.167 mm 的碳纖維條，中心間距45cm。碳纖維條延伸至腹板，并在底板兩邊緣用縱向碳纖維條進(jìn)行壓邊。

4 施工工序及主要工藝

4.1 加固維修施工工序

本次橋梁上部結(jié)構(gòu)加固維修分階段進(jìn)行，其順序如下：

（1）第一階段。橋面鋪裝鑿除及主橋箱梁豎向預(yù)應(yīng)力檢修。

（2）第二階段。裂縫封閉、灌漿；主橋箱梁腹板內(nèi)側(cè)、頂板內(nèi)側(cè)粘貼扁鋼條，箱梁底。板外側(cè)粘貼碳纖維片；引橋裂縫寬度大于等于0.2 mm 的梁板吊除，外移嚴(yán)重的梁板吊裝歸位，新梁板、橋墩擋塊的澆注。

（3）第三階段。主橋箱梁底板內(nèi)側(cè)體外預(yù)應(yīng)力的張拉。

（4）第四階段。更換伸縮縫，橋面鋪裝，橋梁附屬設(shè)施修整。

4.2 橋面卸載及豎向預(yù)應(yīng)力管道檢修

本次橋梁整修采用封閉施工。先清除全橋（主橋＋引橋）橋面鋪裝，拆除橋上路燈，卸除部分橋梁二期恒載，為橋梁結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)做準(zhǔn)備。

（1）第一步。清除原橋面鋪裝。先找出并標(biāo)記豎向預(yù)應(yīng)力管道位置范圍，然后采用人工鑿除原橋面鋪裝，施工時(shí)應(yīng)避免損傷箱梁頂板混凝土及豎向預(yù)應(yīng)力錨具，引橋鉸縫更應(yīng)小心。

（2）第二步。豎向預(yù)應(yīng)力檢測、補(bǔ)張拉、管道壓漿，頂板頂面裂縫壓漿。采用填充樹脂混凝土的方式修補(bǔ)頂板空洞。

4.3 裂縫封閉及箱梁腹板粘貼碳纖維片及扁鋼條

4.3.1 裂縫壓漿及封閉

（1）寬度小于0.1mm 的裂縫，表面開V 形槽，采用環(huán)氧水泥表面封閉。在對(duì)裂縫壓漿的過程中同時(shí)進(jìn)行封閉，其表面不必作特別處理。

（2）寬度大于等于0.1 mm 的裂縫進(jìn)行壓漿。將環(huán)氧漿液壓入結(jié)構(gòu)物內(nèi)部裂縫中，以達(dá)到封閉裂縫，恢復(fù)并提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性、抗?jié)B性的目的，使混凝土構(gòu)件恢復(fù)整體性。其表面可不開V 形槽處理。

（3）裂縫壓漿施工順序：裂縫的檢查及標(biāo)注→鉆灌漿導(dǎo)向孔→清孔及裂縫表面處理→粘貼灌漿嘴及裂縫表面封閉→壓氣實(shí)驗(yàn)→灌注環(huán)氧漿操作→灌漿嘴拆除→粘貼灌漿嘴處用環(huán)氧樹脂膠泥抹平→每道裂縫表面再涂一層環(huán)氧水泥漿。

4.3.2 箱梁及空心板表面缺陷修補(bǔ)

（1）施工澆筑縫缺陷修補(bǔ)。

（2）原頂板、腹板缺陷（空洞、滲漏水）修補(bǔ)。

（3）清除殘留的錨固絲桿、施工木模。

4.3.3 粘貼箱梁腹板碳纖維片或扁鋼條

（1）粘貼碳纖維片。在各跨L／4至3L／4范圍內(nèi)箱梁底板橫向粘貼2層寬250mm、厚0.167 mm 的碳纖維條進(jìn)行抗彎加固。

施工順序：施工準(zhǔn)備（裂縫的檢查及標(biāo)注）→構(gòu)件表面處理→貼片前基層處理→涂底層涂料→用環(huán)氧樹脂對(duì)構(gòu)件表面殘缺修補(bǔ)→貼碳纖維片→養(yǎng)護(hù)→涂裝。

（2）粘貼扁鋼條。工藝流程為：粘鋼區(qū)域混凝土表面處理→鉆孔植埋螺桿→粘貼扁鋼帶現(xiàn)場配套打孔與扁鋼帶粘貼面處理→配置環(huán)氧膠砂粘貼扁鋼帶→加壓固定→固定檢驗(yàn)→扁鋼帶表面防腐處理。

4.3.4 澆筑新增混凝土錨固齒板、增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力鋼束

（1）新舊混凝土結(jié)合面鑿毛，鑿毛面和鑿除面清洗。

（2）底板開剪力槽，鉆孔埋植錨筋。

（3）布設(shè)齒板鋼筋，澆筑齒板混凝土。

（4）安裝體外預(yù)應(yīng)力鋼束。

（5）張拉體外縱向預(yù)應(yīng)力鋼束。

5 施工注意事項(xiàng)

（1）加固施工中應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行復(fù)查，注意觀測結(jié)構(gòu)變形。如發(fā)現(xiàn)新的缺陷或病害及時(shí)與有關(guān)單位聯(lián)系，以便采取措施進(jìn)行處理。

（2）在箱內(nèi)進(jìn)行灌縫及粘貼扁鋼條時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的排氣通風(fēng)措施，保證箱內(nèi)空氣暢通，以防中毒。

（3）各植筋施工時(shí)，需查明鉆孔處各鋼筋的位置，避免損壞原結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋。

（4）做好主箱內(nèi)外的通風(fēng)，防止箱內(nèi)外出現(xiàn)過大的溫差。

（5）主橋箱梁加固完成后，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，以檢驗(yàn)加固效果。

（6）對(duì)箱梁進(jìn)行定期觀測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

6 結(jié)語

近年來，由于交通量的迅速發(fā)展，出現(xiàn)病害的橋梁也越來越多，橋梁結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作，需要結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際病害的調(diào)查結(jié)果，制定合理的加固方案，并對(duì)加固前后橋梁的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行全面的計(jì)算分析。橋梁損傷狀況的檢測和評(píng)定是進(jìn)行橋梁加固設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，橋梁加固設(shè)計(jì)分析計(jì)算是確保橋梁加固成功的重要依據(jù)，橋梁加固施工質(zhì)量則是保證橋梁承載能力的關(guān)鍵。

［1］JTG／T J22－2008公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2008.

［2］GB 50367－2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］GD62－2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.