劉明

消除交通隱患 提高通行能力
——談小園排干橋體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

劉明

Point

隨著時間的推移和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展越來越多的橋梁不適應(yīng)交通的需要。橋梁的加固和維修是解決這個問題的主要方法之一。所以橋梁的加固和維修已經(jīng)成為工程的熱點問題。本文總結(jié)了一些橋梁的常見病害和加固方法，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)通過運(yùn)用體外預(yù)應(yīng)力加固法加固后的橋梁加固之前靜載試驗與動載試驗的橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行了對比分析和研究。結(jié)果表明，對現(xiàn)有的橋梁出現(xiàn)的病害，進(jìn)行科學(xué)的檢測和研究分析，并進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力方法的加固改造，可以有效地恢復(fù)其承載能力，對消除交通隱患、提高通行能力和服務(wù)水平都具有重要的意義。

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，過去年代修建的橋梁，還在肩負(fù)著十分沉重的交通荷載及繁重的交通量。由于歷史的種種原因，如建橋當(dāng)時的資金緊缺、設(shè)計荷載及泄洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，技術(shù)力量的缺乏，設(shè)計、施工管理的粗放，設(shè)計施工技術(shù)水平較低和設(shè)備、手段、材料的落后等等，一直在設(shè)計上或多或少的存在考慮把步驟的缺點，施工也留下大小不同的缺陷。面對如此之多的舊橋，需要需找一種能讓舊橋再次安全啟用的方法，那就是加固改造。

一、橋梁簡介

某小園排干橋，橋梁全長32m，橋梁上部構(gòu)造為16m跨徑簡支鋼筋混凝土T形梁，橋面全寬3.9m。主梁高1.60m，單片梁寬為1.89m，橋跨內(nèi)有橫隔板。由于交通壓力很大致使小園排干橋在現(xiàn)役期間一直處于超載狀態(tài)。導(dǎo)致小園排干橋出現(xiàn)很多病害，急需進(jìn)行加固維修。

二、橋梁加固前的檢測試驗與數(shù)據(jù)

1.動載試驗

（1）測點布置

本橋為四跨簡支梁橋，實驗在第一跨上進(jìn)行，振動測點共6個，均布置在跨中，其中北側(cè)一號梁4個（橫向2個，豎向2個），南側(cè)二號梁2個（橫向1個，豎向1個）。拾振器在橋面上的布置如圖1所示。

圖1 2#－小園排干橋第一跨測點布置圖

（2）測試工況

主要測試列車通過時橋梁的振動情況，每次均測試列車按不同時速通過橋梁時的振動。列車為東風(fēng)4型柴油機(jī)車（DF4），測試工況如下：

表1 列車測試工況

表2 DF4動載測試結(jié)果（L=16m，B=1.8m，H=3.1）

2.測試結(jié)果

（1）列車測試結(jié)果

從上表中可知：

①實測邊跨的橫向固有頻率為8.31Hz，橫向自振頻率大于規(guī)范值5.99Hz，說明該橋的動剛度基本滿足要求。

②跨中橫向振動加速度比規(guī)范限值稍大，說明橋梁橫向剛度較差。

③實測邊跨最大沖擊系數(shù)為1.8。沖擊系數(shù)較大。

（2）列車作用下橋梁各部分最大振動幅值

從橫豎向振動幅值可知：

①橫行振動在低速時兩片梁振動一致，速度增大后，兩片主梁的振幅差別較大，說明橫向連接系較差，和現(xiàn)場觀測的橫隔板開裂一致。

②兩片梁的豎向振動差別較大，說明兩片梁豎向剛度差別較大，南側(cè)二號梁比北側(cè)一號梁剛度差很多，也說明橫隔板基本沒有起作用，這與靜載測試結(jié)果吻合。

三、橋梁加固

1.采取體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)對主梁進(jìn)行加固

（1）體外預(yù)應(yīng)力加固工藝流程

搭設(shè)工作支架→模板定位放線→梁體內(nèi)鋼筋探測、錨板下混凝土強(qiáng)度回彈評定→鉆孔→清孔、干孔→安裝鋼錨板→植筋→養(yǎng)護(hù)→無粘結(jié)鋼絞線下料、安裝→張拉→封錨→安裝保護(hù)盒→檢查驗收。

2.小園排干橋支座加固

（1）搭設(shè)臨時軍用墩，用100t千斤頂將鋼筋混凝土梁頂起，設(shè)置支撐裝置，回落千斤頂使支撐裝置受力。

（2） 橋臺預(yù)處理

①用風(fēng)鎬將既有破損支承墊石混凝土清除至下墊板內(nèi)約20mm處，平面原則清理至未受損混凝土。若遇鋼筋將其用電焊清除，但保留4根錨固鋼筋（直徑25mm的二級鋼筋）及下鋼墊板下混凝土。

②在臺背鋼筋混凝土梁兩側(cè)各布置2個直徑20mm橫向限位錨筋。

（3）暖棚，保證棚內(nèi)溫度零上5～10℃之間。

（4）支座加固

安放加強(qiáng)鋼板（加強(qiáng)鋼板固定錨栓孔預(yù)先鉆好），加強(qiáng)鋼板頂用水平尺抄平。灌注無收縮早強(qiáng)砂漿（高速鐵路支座固結(jié)專用），養(yǎng)護(hù)3h，測量支座及臨時墩垂直位移。加強(qiáng)鋼板與原下墊板之間采用10mm角焊縫圍焊，焊縫等級為三級。鉆固定栓孔，采用橋梁加固工藝植入錨栓并固定。

(5) 后期處理

① 用千斤頂再次將鋼筋混凝土梁頂起，拆除臨時墩土支撐裝置，千斤頂回油至橋梁支座受力且可卸下千斤頂位置，卸下千斤頂，拆除臨時墩。

② 恢復(fù)正常運(yùn)營。

綜上所述，本次就該線橋梁不同程度病害采取針對性措施進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)處理，施工中嚴(yán)格以理論計算為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和具體情況，組織到位，落實到位，嚴(yán)把每道工序質(zhì)量關(guān)，徹底解決了梁部各種病害，改善了整體運(yùn)營環(huán)境，為正常運(yùn)營提供了有利條件。

結(jié)論

靜載試驗結(jié)果表明，試驗所選橋跨主控斷面的應(yīng)力、撓度等主要測量參數(shù)均滿足《鐵路橋梁檢定規(guī)范》等規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，但梁體跨中有較多裂縫。橫隔板開裂，南側(cè)主梁強(qiáng)度及豎向剛度較北側(cè)主梁小。

動力性能測試結(jié)果表明，該試驗橋橋跨橫豎向剛度均較低，超過了《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的限值要求，同時兩片主梁的豎向剛度差別較大影響行車安全。

通過采用體外預(yù)應(yīng)力對小園排干橋進(jìn)行加固，解決了靜載試驗中南側(cè)主梁強(qiáng)度及豎向剛度較北側(cè)梁小的問題，使得南北兩側(cè)梁的強(qiáng)度與剛度達(dá)到平衡使得橋梁能夠達(dá)到運(yùn)營要求。而且通過回彈數(shù)據(jù)和張拉數(shù)據(jù)可以看出該橋加固后解決了橋跨橫豎向剛度較低和兩片主梁的豎向剛度差別較大的問題，使得加固后的橋梁橫豎向剛度能夠符合《鐵路橋梁檢定規(guī)范》的限值要求以及兩主梁的豎向剛度達(dá)到平衡從而滿足了《鐵路橋梁檢定規(guī)范》等規(guī)范的相關(guān)規(guī)定和運(yùn)營要求。

（作者單位：河北省第二建筑工程有限公司）