田 改 枝

(山西路橋第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

斜拉橋鋼箱梁維修加固施工

田 改 枝

(山西路橋第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

介紹了海河大橋的工程概況，分析了該大橋鋼箱梁內(nèi)與開(kāi)口段的主要病害類型，并從鋼箱梁橫隔板加固、U肋腹板開(kāi)裂加固、現(xiàn)場(chǎng)焊接等方面，闡述了鋼箱梁的維修加固方案，以延長(zhǎng)橋梁的使用年限。

斜拉橋，鋼箱梁，橋面板，U型肋，維修加固

1 工程概況

海河大橋主橋?yàn)殇摶旖雍狭邯?dú)塔斜拉橋，為310 m(主跨)+190 m(邊跨)=500 m，主塔墩為21號(hào)墩，兩邊墩分別為17號(hào)、22號(hào)墩，邊跨設(shè)3個(gè)輔助墩，墩號(hào)分別為18號(hào)、19號(hào)、20號(hào)，將邊跨分為4孔，跨徑組合為(3×48+46)m，橫向橋面全寬23 m。

圖1為橋位布置圖。

鋼箱梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要尺寸：鋼箱梁按索距劃分標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)16 m，共劃分為20個(gè)節(jié)段，節(jié)段與節(jié)段間采用螺栓連接，鋼箱梁大部分梁段處于5 000 m半徑的豎曲線上。

鋼箱梁橫斷面為雙箱并列，中間以橫梁連接，順橋向橫梁間距3.2 m，橋梁中線處梁高3.0 m，到人行道外緣減為1 m。人行道外緣設(shè)導(dǎo)風(fēng)嘴以提高抗風(fēng)性能。箱梁頂寬23.0 m，斜拉索中距22.3 m，鋼箱梁橋面板頂板一般段鋼板厚度14 mm。梁體橫向分3塊，中塊寬7.3 m為底面開(kāi)口段，兩側(cè)箱梁寬9.077 m。

橋面板U肋橫向布置36道，上下游側(cè)箱室內(nèi)頂板各布置12道，中間開(kāi)口段布設(shè)12道，U肋開(kāi)口30 cm，間距30 cm，板材厚6 mm，見(jiàn)圖2。

主塔：主塔外觀為鉆石形，總高167.3 m，塔柱采用中空形式，具體塔柱形式見(jiàn)圖3，圖4。

2 鋼箱梁病害

1)鋼箱梁內(nèi)主要病害：橫隔板開(kāi)裂、U型肋開(kāi)裂、焊縫開(kāi)裂、橋面板開(kāi)裂。

a.橫隔板開(kāi)裂。橫隔板開(kāi)裂均出現(xiàn)在中空式普通橫隔板上，裂縫主要出現(xiàn)在U肋穿橫隔板掏空弧段處及橫隔板豎向加勁肋上端。

b.U型肋與橫隔板間焊縫開(kāi)裂。U型肋與橫隔板間焊縫開(kāi)裂主要出現(xiàn)在中空式普通橫隔板上，拉索錨固的實(shí)心橫板上出現(xiàn)的焊縫開(kāi)裂病害較少，U肋與橫隔板間的裂縫開(kāi)裂出現(xiàn)在掏空弧段起焊段，箱梁內(nèi)行車(chē)道范圍內(nèi)U肋與橫隔板間腳趾焊縫均存在開(kāi)裂病害。

橫隔板上裂縫出現(xiàn)位置示意圖見(jiàn)圖5。

c.U型肋與頂板間焊縫開(kāi)裂。U型肋與頂板間焊縫開(kāi)裂出現(xiàn)位置見(jiàn)圖6。

d.U型肋腹板開(kāi)裂。

e.橋面板鋼板開(kāi)裂。橋面板頂板開(kāi)裂順橋向出現(xiàn)在橫隔板交接處。

2)鋼箱梁開(kāi)口段主要病害：U型肋開(kāi)裂、焊縫開(kāi)裂。

3 鋼箱梁維修加固施工方案

鋼箱梁分為箱室內(nèi)維修和開(kāi)口段維修，維修時(shí)所用的鋼夾板、U肋在加工廠內(nèi)進(jìn)行。開(kāi)口段利用檢車(chē)天車(chē)搭設(shè)平臺(tái)進(jìn)行維修。

1)鋼箱梁橫隔板加固施工方案。本次橫隔板加固采取夾板方式進(jìn)行加固，栓接方式采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。鋼夾板在加工廠內(nèi)制作，打孔采用激光切割工藝，保證孔精準(zhǔn)度。現(xiàn)場(chǎng)栓接時(shí)先將鋼夾板固定在設(shè)計(jì)的加固位置，再用磁力鉆進(jìn)行橫隔梁打孔作業(yè)，最后進(jìn)行高強(qiáng)螺栓的施擰，見(jiàn)圖7。

2)U肋與橋面板間焊縫開(kāi)裂加固施工方案。U肋與橋面間焊縫開(kāi)裂病害，應(yīng)對(duì)相應(yīng)開(kāi)裂部位的橋面鋪裝剔除后，檢查相應(yīng)部位的橋面板母材是否開(kāi)裂，確定對(duì)應(yīng)U肋與橋面間焊縫開(kāi)裂病害維修方法。

對(duì)于U肋與橋面板間焊縫開(kāi)裂的病害，采用箱梁內(nèi)角焊縫焊接。

3)U肋腹板開(kāi)裂加固施工方案。

a.U肋與橫隔板連接處。U肋與橫隔板連接處U肋腹板開(kāi)裂病害，采用外貼“L”形鋼板局部加固，加固鋼板的連接設(shè)計(jì)為“L”形鋼板與橫隔板和U肋均采用高強(qiáng)螺栓連接。

b.U肋腹板開(kāi)裂。U肋腹板開(kāi)裂及U肋與橋面板焊縫開(kāi)裂延伸至腹板開(kāi)裂病害，采用局部U肋重新制作，并與原有U肋焊接。

4)U肋與橫隔板連接處焊趾焊縫開(kāi)裂施工方案。U肋橫隔板間腳趾焊縫開(kāi)裂病害，采用局部焊縫清理，重新焊接維修。

5)橋面板母材開(kāi)裂加固施工方案。橫隔板頂端橋面板母材開(kāi)裂病害，采用橋面貼鋼板局部加固。

6)鋼箱梁開(kāi)口段維修加固施工方案。施工部位位于橋下，橋梁底板距海河河面凈高40多米，工程施工部位無(wú)施工工作面。施工部位只能通過(guò)僅有的一部檢修小車(chē)進(jìn)行人員、設(shè)備、材料等輸送。檢修小車(chē)距離需維修焊縫凈高為5 m。河面經(jīng)常有船通過(guò)，施工期間需做好防墜落措施。風(fēng)力大，需做好相應(yīng)焊接質(zhì)量措施及施工安全措施。

我單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有施工環(huán)境，考慮施工工期及施工安全等因素制定了以下施工方案：

在施工區(qū)域范圍內(nèi)T字腹板之間搭設(shè)井字架腳手架，架子寬度為橫梁檔距3 200 mm。長(zhǎng)度為8 000 mm，橫橋向通長(zhǎng)布置。腳手架上方滿鋪50 mm跳板，并在跳板上方鋪設(shè)防火布即作為作業(yè)施工平臺(tái)又作為安全防護(hù)平臺(tái)使用。并利用兩側(cè)鋼箱梁做支點(diǎn)，鋪設(shè)高空作業(yè)防墜落安全網(wǎng)。平臺(tái)的鋪設(shè)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度進(jìn)行。在施工第一階段，只鋪設(shè)第一階段施工作業(yè)平臺(tái)，待第一階段施工完成后，再鋪設(shè)第二階段施工平臺(tái)。

a.U肋與橋面板間焊縫開(kāi)裂。U肋與橋面間焊縫開(kāi)裂病害，應(yīng)對(duì)相應(yīng)開(kāi)裂部位的橋面鋪裝剔除后，檢查相應(yīng)部位的橋面板母材是否開(kāi)裂，確定對(duì)應(yīng)U肋與橋面間焊縫開(kāi)裂病害維修方法。對(duì)于U肋與橋面板間焊縫開(kāi)裂的病害，采用箱梁內(nèi)角焊縫焊接。

b.U肋腹板開(kāi)裂。U肋腹板開(kāi)裂及U肋與橋面板焊縫開(kāi)裂延伸至腹板開(kāi)裂病害，采用局部U肋重新制作，并與原有U肋焊接。

7)現(xiàn)場(chǎng)焊接。本次施工焊接采用CO2氣體保護(hù)焊，焊接變形小，焊接質(zhì)量較高。對(duì)鐵銹敏感性小，焊縫含氫量相對(duì)來(lái)講大大減少，抗裂性提高。由于焊接施工作業(yè)時(shí)焊接電流密度較大，這樣施焊時(shí)電弧熱量的利用率就相對(duì)較高，以及焊后不需清渣，因此提高了生產(chǎn)率。與普通的焊條電弧焊相比較而言，CO2焊的生產(chǎn)率要高2倍～4倍?？勺畲蟪潭瓤s短施工工期。

焊接殘余應(yīng)力消除的工藝有很多種，常用的有焊件整體/局部高溫回火、機(jī)械振動(dòng)消應(yīng)力法、超聲波錘擊消應(yīng)力法等，根據(jù)本橋鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求及施工特點(diǎn)，對(duì)比幾種常用的消除殘余應(yīng)力方法，采用超聲波錘擊法進(jìn)行焊接殘余應(yīng)力的消除。

焊接完成后，進(jìn)行100%無(wú)損檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)合格后，進(jìn)行防腐刷漆。并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工垃圾進(jìn)行清理。

8)高強(qiáng)螺栓的施工。

9)鋼結(jié)構(gòu)施工注意事項(xiàng)。

a.鋼箱梁各項(xiàng)維修工作應(yīng)做好統(tǒng)籌安排，避免相互干擾，影響施工質(zhì)量和進(jìn)度。

b.焊接焊縫、打鋼夾板施工時(shí)，應(yīng)禁止車(chē)輛通行。

c.焊條應(yīng)采用低氫性或超低氫性焊條，焊條在使用前必須烘干。

d.高強(qiáng)螺栓的栓桿長(zhǎng)度按下式計(jì)算：

L=∑δ+H1+2δ1+(5mm～7mm)。

其中，∑δ為被連接鋼板的總厚度；H1為螺母高度；δ1為墊圈高度；5mm～7mm為預(yù)留量。

e.高強(qiáng)螺栓穿孔施工時(shí)，應(yīng)人工穿入孔內(nèi)，不得使用器械強(qiáng)行敲入，螺栓穿入方向應(yīng)保持一致，以便操作和養(yǎng)護(hù)檢查。安裝高強(qiáng)螺栓采用扭矩法進(jìn)行，高強(qiáng)螺栓施工前應(yīng)進(jìn)行螺栓扭矩系數(shù)的試驗(yàn)，求出數(shù)理統(tǒng)計(jì)值作為施擰依據(jù)。節(jié)點(diǎn)中心附近的螺栓應(yīng)優(yōu)先予以緊固，使之承受部分恒載，后以此為中心向周?chē)鷼埐钸M(jìn)行緊固，四周端部螺栓在其余螺栓全部緊固完成后最后擰緊，使受力均勻。施工中，必須確保其達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力值。M22高強(qiáng)螺栓預(yù)應(yīng)力要求190kN。

f.施工期間應(yīng)在箱梁內(nèi)安裝通風(fēng)、照明、防火等安全設(shè)備，保證人員安全。

[1]JTG/TJ23—2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50661—2011，鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范[S].

[4] GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[5] JGJ—91，鋼結(jié)構(gòu)高強(qiáng)螺栓連接的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)程[S].

Maintenance reinforcement construction of steel-box girder of cable-stayed bridge

Tian Gaizhi

(ShanxiHighwayBridge3rdEngineeringCo.,Ltd,Xinzhou034000,China)

The thesis introduces Haihe bridge engineering conditions, analyzes major diseases types of the bride steel box girder inner and opening section, and illustrates the steel-box girder maintenance reinforcement scheme from aspects of steel-box girder horizontal-isolation board reinforcement, U-style rib board cracking reinforcement and filed wielding, with a view to prolong the bridge serving life.

cable-stayed bridge, steel-box girder, deck board, U-style rib, maintenance reinforcement

1009-6825(2017)03-0178-03

2016-11-14

田改枝(1976- )，女，工程師

U445.7

A