潘浩君

（惠州市天虹道路橋梁工程監(jiān)理有限公司，廣東 惠州 516007）

我國(guó)橋梁維修加固的研究最早可追溯到上世紀(jì)70年代。上世紀(jì)80年代，我國(guó)對(duì)這一領(lǐng)域的研究主要集中在舊橋檢測(cè)、狀態(tài)評(píng)估和維修加固技術(shù)上，積累了一定工程經(jīng)驗(yàn)；到了90年代，我國(guó)有關(guān)部門加強(qiáng)了對(duì)這一研究領(lǐng)域的重視，相關(guān)課題被列入了1989-1990年的交通部科技進(jìn)步“通達(dá)計(jì)劃”[1]。在這些措施的大力推動(dòng)下，我國(guó)的橋梁維修加固研究取得了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)，也有一些維修加固改造成功的范例[2]。大量工程實(shí)踐表明，在原有橋梁基礎(chǔ)上進(jìn)行加固相對(duì)于拆除新建有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，直接減少投資比例可達(dá)10%～30%，壓縮近半工期，成倍加速投資回收[3-4]。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)歷橋梁建設(shè)高峰后，大量既有橋梁迫切需要加固，這使得這些國(guó)家的橋梁建設(shè)重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到舊橋的維修加固。橋梁建設(shè)作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要部分，與國(guó)家的發(fā)展水平直接相關(guān)，通常包括新建為主、新建與維修共存、舊橋維修加固為主三個(gè)發(fā)展階段，我國(guó)己經(jīng)發(fā)展到了第二階段[5-8]。日本在上世紀(jì)80年代的統(tǒng)計(jì)資料表明，約有5500座橋梁存在承載力低等不適應(yīng)正常使用要求的橋梁。美國(guó)做為世界上最大的發(fā)達(dá)國(guó)家，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已很完善，故其針對(duì)橋梁建設(shè)的投資主要用于舊橋的維修加固，每年僅有百分之十左右的投資適用于新建橋梁的[9]。

綜上所述，世界各國(guó)交通管理部們已經(jīng)對(duì)此給予了充分重視，舊橋的維修加固研究仍有很大的發(fā)展空間[10-11]。本文以?shī)涞滓粯驗(yàn)槔?，?duì)變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋病害情況進(jìn)行了分析，提出了一套維修加固設(shè)計(jì)方案。

1 工程概況

婁底市婁底一橋位于婁底市婁星區(qū)，是中心城區(qū)連接婁星南路與婁星北路的主要橋梁，跨越漣水河。橋梁全長(zhǎng) 202.12m，跨徑布置：27m+43.5m+73m+43.5m，上部結(jié)構(gòu)為變截面懸臂澆筑連續(xù)箱梁，單幅橋?yàn)閱蜗鋯问?，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩，組合式橋臺(tái)，基礎(chǔ)為嵌巖樁。根部梁高為4m，中部梁高為2m，梁高按拋物線變化，橋面縱坡小于 3%，主橋立面和橫截面布置如圖1、圖2示。

橋跨型式：主橋?yàn)殡p幅連續(xù)箱梁，跨徑布置：27+43.5+73+43.5m；橋面寬度：全寬32m，橫向布置為3.0m人行道+11.75m行車道+0.5m防撞護(hù)欄+1.5m中央分隔帶+0.5m防撞護(hù)欄+11.75米行車道+0.5m防撞護(hù)欄；橋面縱坡：小于3%；橋面橫坡：1.5%（單幅單向坡）；活載等級(jí)：城-A級(jí)（CJJ77—98）；通航等級(jí)：Ⅵ-（2）。

圖1 主橋立面布置圖（單位：cm）

圖2 主橋橫截面布置圖（單位：cm）

2 老橋質(zhì)量現(xiàn)狀

2.1 主要病害

（1）主梁施工質(zhì)量差，跑模、漏漿現(xiàn)象嚴(yán)重，混凝土澆筑質(zhì)量較差，箱梁內(nèi)外部均有較多的孔洞、空洞、露筋、施工垃圾澆筑入梁體等病害，甚至有部分節(jié)段因澆筑質(zhì)量差，豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋及錨具外露。

（2）左幅3號(hào)跨跨中部分梁段底板出現(xiàn)縱向裂縫；右幅3號(hào)跨跨中部分梁段底板因漏漿嚴(yán)重，形成二次混凝土表層，該混凝土薄層出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫。

（3）箱梁內(nèi)出現(xiàn)較多的裂縫，其中較為典型的是出現(xiàn)在支座附近及跨中四分點(diǎn)附近的斜裂縫，寬度普遍較大，在本次檢測(cè)的邊跨中載荷試驗(yàn)工況當(dāng)中，對(duì)左幅編號(hào)為XLF10的裂縫進(jìn)行了觀測(cè)，加載前0.37mm，加載后0.43mm，卸載后為0.39mm。

（4）箱梁內(nèi)出現(xiàn)較多的裂縫，另一個(gè)較為典型的是橫隔板及橫隔板附近頂板出現(xiàn)較多的抗扭裂縫，裂縫規(guī)律較明顯。

（5）右幅第一跨梁端頂板中部出現(xiàn)較密集的縱向裂縫。

（6）防撞欄桿鋼筋保護(hù)層偏薄，出現(xiàn)較大區(qū)域的鋼筋銹脹。

（7）人行道枋座鋼筋保護(hù)層偏薄，全橋均有不同程度的鋼筋銹脹，人行道欄桿柱全橋出現(xiàn)不同程度的銹蝕。

（8）臺(tái)后填土沉降明顯，橋臺(tái)搭板處出現(xiàn)裂縫，左幅0號(hào)臺(tái)人行道板沉降明顯，4號(hào)臺(tái)兩側(cè)擋土墻出現(xiàn)裂縫。

（9）主梁裂縫超限，屬于D級(jí)橋梁。

（10）靜載試驗(yàn)過(guò)程中，溫度、應(yīng)變、撓度、裂縫等數(shù)據(jù)均滿足理論計(jì)算及設(shè)計(jì)的要求，各工況的殘余應(yīng)變（變位）均滿足規(guī)定小于等于 0.2的要求，橋梁整體在試驗(yàn)荷載作用下尚處于彈性工作狀態(tài)，且現(xiàn)場(chǎng)無(wú)異?，F(xiàn)場(chǎng)發(fā)生。

（11）動(dòng)載試驗(yàn)過(guò)程中，所測(cè)結(jié)構(gòu)頻率均大于理論計(jì)算值，實(shí)測(cè)模態(tài)與理論模態(tài)基本吻合，橋梁結(jié)構(gòu)反應(yīng)平穩(wěn)，無(wú)異?，F(xiàn)象發(fā)生。

2.2 病害情況及分析

婁底一橋部分病害示意圖如圖3所示：

圖3 婁底一橋主要病害

對(duì)婁底一橋的主要病害進(jìn)行分析，其可能產(chǎn)生的原因如下：

（1）主梁裂縫較多，支座附近、四分點(diǎn)附近及腹板變厚段附近出現(xiàn)多條斜裂縫：因施工質(zhì)量較差，豎向預(yù)應(yīng)力損失較大；

（2）主梁裂縫較多，橫隔板及橫隔板附近頂板出現(xiàn)較多裂縫：跨中及梁端橫隔板抗扭剛度偏弱，再加上施工質(zhì)量較差，橫隔板中橫豎向預(yù)應(yīng)力損失較大；

（3）右半幅第一跨梁端頂板中部出現(xiàn)較密集縱向裂縫：施工質(zhì)量差，橋面板橫向預(yù)應(yīng)力損失導(dǎo)致頂板中部下緣受拉開裂；

（4）混凝土空洞、孔洞、露筋：施工缺陷；

（5）護(hù)欄、欄桿破損及裂縫：鋼筋保護(hù)層偏薄，鋼筋銹脹所致；

（6）臺(tái)后人行道塌陷錯(cuò)位：臺(tái)后填土沉降所致；

（6）對(duì)護(hù)欄及欄桿進(jìn)行修補(bǔ)或更換；

（7）在橋梁營(yíng)運(yùn)過(guò)程中嚴(yán)格按照《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范CJJ99-2003》[12]的要求，定期進(jìn)行橋梁檢查、養(yǎng)護(hù)工作，加強(qiáng)橋梁的管理。

3 主要維修加固措施

針對(duì)此橋的相關(guān)病害情況，本次維修加固采用下列措施進(jìn)行：

3.1 腹板粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

對(duì)0～3L/8、5L/8～L處腹板采取的粘鋼加固中，鋼板條采用8mm厚的鋼板，壓條采用6mm厚的鋼板。斜向鋼板條的軸線間距為35cm。

（1）粘貼鋼板前，須對(duì)砼表面的常規(guī)損傷先行處理，砼表面清理干凈并找平后粘貼鋼板。

（2）鋼板采用5.8級(jí)高強(qiáng)化學(xué)錨栓（M12）固定，錨栓布置間距為20cm。

（3）避免在種植螺栓過(guò)程中對(duì)原結(jié)構(gòu)鋼筋造成破壞，在鉆孔前先對(duì)原有結(jié)構(gòu)部位鋼束和鋼筋探測(cè)、內(nèi)定位，對(duì)孔道位置進(jìn)行調(diào)整，避開鋼筋位置。

（4）粘貼完鋼板之后需做好防護(hù)（腐）和防火處理，防護(hù)可采用鋼絲網(wǎng)高強(qiáng)抗裂砂漿涂刷。

（5）施工順序：a.裂縫等常規(guī)損傷修復(fù)；b.砼表面清理，找平，露出新面；c.植入螺栓；d.鋼板安裝；e.表面防護(hù)（腐）及防火處理。

（6）箱梁內(nèi)腹板粘貼鋼板構(gòu)造，鋼板條寬15cm、厚8mm，凈間距20cm，鋼板條與水平向斜向 45°粘貼，鋼板位置可根據(jù)腹板斜向裂縫位置適當(dāng)調(diào)整，裂縫在鋼板粘貼范圍之內(nèi)，外觀整齊，美觀。全橋部分梁腹板粘貼鋼板補(bǔ)強(qiáng)示意見圖4至圖6。

圖4 0#臺(tái)-1號(hào)墩腹板粘貼鋼板加固示意圖

圖5 1號(hào)墩-2號(hào)墩腹板粘貼鋼板加固示意圖

圖6 2號(hào)墩-3號(hào)墩腹板粘貼鋼板加固示意圖

3.2 頂板及橫隔板碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

圖7 橫隔板頂板加固立面示意圖

圖8 橫隔板頂板加固平面示意圖

圖9 橫隔板頂板加固 橫斷面示意圖

圖10 橫隔板加固立面示意圖

圖11 橫隔板加固 平面示意圖

頂板及橫隔板采取的粘貼碳布加固中，均采用20cm寬碳纖維布，碳布的主、次要受力方向軸向間距均為30cm，且均為2層粘貼。全橋部分頂板及橫隔板碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)見圖7至圖11。

4 加固結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

4.1 加固驗(yàn)算說(shuō)明

對(duì)該橋進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)核，結(jié)果表明：婁底一橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和應(yīng)力均滿足原設(shè)計(jì)規(guī)范要求?？紤]病害現(xiàn)狀，按《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)考慮各種折減后進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)亦滿足原設(shè)計(jì)規(guī)范要求。此橋主要結(jié)構(gòu)性病害為箱梁腹板斜裂縫，采用粘貼鋼板進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，提高抗剪承載力和耐久性；其他病害均為常規(guī)損傷。結(jié)構(gòu)維修加固后，結(jié)構(gòu)上的荷載增量主要是粘貼鋼板重量，約為1.5kN/m。經(jīng)計(jì)算，荷載增量對(duì)結(jié)構(gòu)受力影響較小，結(jié)構(gòu)整體計(jì)算滿足規(guī)范要求，本節(jié)不再列出詳細(xì)結(jié)果，僅對(duì)粘貼鋼板加固后結(jié)構(gòu)斜截面抗剪承載力進(jìn)行計(jì)算。

4.2 抗剪加固承載力驗(yàn)算

考慮到箱梁腹板主拉應(yīng)力超出規(guī)范限值較小，正應(yīng)力滿足規(guī)范要求及未出現(xiàn)箱梁跨中下?lián)线^(guò)大等病害。本加固設(shè)計(jì)未采用體外預(yù)應(yīng)力等主動(dòng)加固方式，采用箱梁腹板粘貼鋼板進(jìn)行斜截面抗剪加固補(bǔ)強(qiáng)，具體鋼板粘貼方式及尺寸見加固設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T J22-2008）5.2.8條及6.2.7條規(guī)定進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算內(nèi)力從前述計(jì)算模型提取，加固后主梁控制截面抗剪強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果如下表1所示，由計(jì)算結(jié)果可知加固后抗剪承載力滿足要求。

表1 加固后主梁截面抗剪計(jì)算

（續(xù)表1）

5 結(jié)論

通過(guò)計(jì)算和分析，可得出以下結(jié)論：

（1）加固設(shè)計(jì)方案的提出是建立在病害情況的基礎(chǔ)上的。本文在對(duì)于每一處病害，認(rèn)真分析其原因的基礎(chǔ)上，提出了一套可行的加固設(shè)計(jì)方案。

（2）本文給出了針對(duì)腹板和橫隔板的加固設(shè)計(jì)方案，包含詳盡的施工流程和示意圖，對(duì)同類型橋梁的維修加固工程有一定參考價(jià)值。

（3）對(duì)加固后結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，結(jié)果表明：驗(yàn)算后橋梁結(jié)構(gòu)承載能力良好，加固設(shè)計(jì)方案合理。

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