蘇超云， 鄧敏捷

(湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院，湖南 長沙 410007)

棖沖大橋維修加固工程設(shè)計(jì)及施工技術(shù)分析

蘇超云， 鄧敏捷

(湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院，湖南 長沙 410007)

橋梁作為公路交通的重要組成，有力地提高了陸地交通質(zhì)量，但橋梁建設(shè)具有技術(shù)高、耗資大等特點(diǎn)，必須要盡可能延長其使用壽命。以棖沖大橋維修加固工程為實(shí)例，介紹了橋梁現(xiàn)狀，對(duì)橋梁各個(gè)節(jié)點(diǎn)受力進(jìn)行了分析，以此制訂了裂縫灌漿、鋼筋種植、拱圈和橋墩加固的方案和技術(shù)等內(nèi)容，為以后類似的工程提供技術(shù)參考。

橋梁工程；棖沖大橋；維修加固；施工技術(shù)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止到2015年，我國境內(nèi)有大小各類橋梁超過70萬座，且超過60%的橋梁其使用年限大于30 a，超過80%存在各類病害。所以針對(duì)橋梁的維修加固工作已成為當(dāng)前保證我國陸地交通安全順暢的重要措施之一。由于橋梁的結(jié)構(gòu)、所處位置等存在很大區(qū)別，因此必須要針對(duì)每個(gè)橋梁的特點(diǎn)設(shè)計(jì)維修加固方案[1]。

1 工程概況

棖沖大橋地處湖南省瀏陽市棖沖鎮(zhèn)境內(nèi)，該橋修建于1979年，距今已有37 a。原橋面寬度為9.0 m(7.0 m行車道+2×1.0 m人行道)，橋梁總長162.39 m，橋梁跨徑：3-凈45 m雙曲拱，拱圈為變截面(見圖1)。老橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)：汽 — 15級(jí)、掛-80。該橋由于設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較低，在通過幾十年的運(yùn)營后出現(xiàn)了較多的問題，維修加固工作勢(shì)在必行。

圖1 棖沖大橋?qū)嵕皥D

2 橋梁病害現(xiàn)狀

根據(jù)有關(guān)部門的專業(yè)鑒定，將瀏陽市棖沖大橋歸為四類橋，其主要病害有以下幾點(diǎn)：

1)該橋兩側(cè)護(hù)欄構(gòu)件脫落、缺失，個(gè)別構(gòu)件出現(xiàn)剝落、露筋、裂縫；人行道出現(xiàn)少量缺失現(xiàn)象，出現(xiàn)較多坑槽、松動(dòng)現(xiàn)象。

2)橋面砼局部松散、露骨；局部出現(xiàn)淺坑槽，影響安全及舒適行車。

3)各跨腹拱圈出現(xiàn)縱向貫通裂縫，裂縫寬度超限，部分腹拱拱頂出現(xiàn)橫向貫通裂縫并伴有泛堿，各腹拱圈內(nèi)均出現(xiàn)滲水病害。

4)主拱圈第2、第3跨出現(xiàn)滲水病害，各跨跨中位置橫系梁出現(xiàn)豎向開裂，拱波有縱向裂縫。

5)橋梁下部構(gòu)造采用重力式墩臺(tái)，經(jīng)檢測(cè)，河床出現(xiàn)明顯的沖刷下切現(xiàn)象。

3 加固方案和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 加固方案

本工程遵循《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》(JTG D60 — 2004)要求，將棖沖大橋按照公路 — Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提高承載能力維修加固設(shè)計(jì)。具體維修加固方案如下：

1)拆除原有混凝土橋面及人行道欄桿，拱上砂礫填料松散部分進(jìn)行換填，填料上新做FYT — 1防水層，并使用18 cm厚防水鋼筋混凝土對(duì)橋面進(jìn)行鋪裝，橋面寬度調(diào)整為8.8 m，新做防撞欄桿和橋面泄水孔。

2)對(duì)主拱圈、拱波、橫撐、橫墻、腹拱圈及側(cè)墻裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿封縫處理，在主拱圈拱肋底面增加20 cm厚，拱肋側(cè)面增加15 cm厚C40鋼筋混凝土。在立墻位置處設(shè)置橫隔板，跨中老橫系梁處增設(shè)1道橫隔板[2]。

3)在主拱圈拱腳第1腹拱部分，填實(shí)腹拱上部，再增厚20 cm，拱腳部分漸變至30 cm厚。

4)腹拱圈采用碳纖維棒網(wǎng)涂抹5 cm厚聚合物砂漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

3.2 工程設(shè)計(jì)分析

1)本工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)見表1所示。

2)對(duì)原結(jié)構(gòu)的復(fù)算分析。

本工程的主拱圈結(jié)構(gòu)計(jì)算模型見圖2所示。本橋不考慮拱上建筑與主拱圈的聯(lián)合作用，主拱圈按照無鉸裸拱計(jì)算；拱上建筑、橋面鋪裝和欄桿作為均布荷載施加[3]。

表1 棖沖大橋維修加固工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

圖2 棖沖大橋主拱圈結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

根據(jù)相關(guān)規(guī)定：按公路 — Ⅱ級(jí)車道荷載計(jì)算拱圈的正彎矩時(shí)，應(yīng)乘以各截面相應(yīng)的折減系數(shù)；計(jì)算拱圈的溫度變化時(shí)，溫度作用效應(yīng)可乘以0.7的系數(shù)。在此重點(diǎn)分析圖2中的1、7、11號(hào)節(jié)點(diǎn)加固前和加固后的受力情況(具體數(shù)據(jù)見表2～表4所示)。

表2 加固前、后1號(hào)節(jié)點(diǎn)受力(拱腳)

表3 加固前、后7號(hào)節(jié)點(diǎn)受力(1/4截面)

續(xù)表3 加固前、后7號(hào)節(jié)點(diǎn)受力(1/4截面)

表4 加固前、后11號(hào)節(jié)點(diǎn)受力(拱頂)

本項(xiàng)目采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)(midas FEA)對(duì)加固前后的這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析，結(jié)果如下：在加固前，棖沖大橋的拱腳、1/4截面和拱頂截面均有不能滿足規(guī)范要求的參數(shù)，經(jīng)加固后再進(jìn)行驗(yàn)算，各項(xiàng)參數(shù)均可滿足要求，可以說明加固方案是可行的。

4 施工技術(shù)分析

4.1 裂縫灌漿

本工程采用壓力注漿法施工，材料為專業(yè)環(huán)氧灌漿膠，灌漿范圍有拱圈裂縫、腹拱圈裂縫、橫撐裂縫、橫墻裂縫等。具體施工流程為：表面處理→粘貼注漿和出漿嘴→封縫和密封檢查→灌漿→檢查[4]。

本項(xiàng)目要求裂縫灌漿膠漿液的粘度小、滲透性好、可灌性好；施工前應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行全面調(diào)查，核實(shí)裂縫數(shù)量、長度、寬度等，并對(duì)裂縫進(jìn)行編號(hào)，以確保施工時(shí)不遺漏；裂縫縫口表面應(yīng)平順、干燥、無油污；注漿嘴沿裂縫走向布置，間距視縫寬度一般為20～40 cm；壓力注漿修補(bǔ)裂縫應(yīng)根據(jù)漿液流動(dòng)性選擇注漿壓力，本項(xiàng)目范圍一般為0.1～0.4 MPa；表面封縫材料固化后應(yīng)均勻、平整，不出現(xiàn)裂縫；當(dāng)注入裂縫膠達(dá)到7 d固化期時(shí)，采用取芯法對(duì)注漿效果進(jìn)行檢驗(yàn)。

4.2 鋼筋種植

本項(xiàng)目的鋼筋種植施工流程見圖3。鉆孔前用鋼筋探測(cè)儀確定鋼筋位置，不得與原鋼筋位置重合。鉆孔若遇到鋼筋應(yīng)立即停鉆，并做適當(dāng)調(diào)整；利用壓縮空氣和硬毛刷清理鉆孔；植筋前用丙酮或工業(yè)酒精擦拭孔壁、孔底和植入鋼筋；膠黏劑采用專用灌注器進(jìn)行灌注，灌注量一般為孔深的2/3，并應(yīng)保證在植入鋼筋后有少許膠黏劑溢出；注入膠黏劑后應(yīng)立即單向旋轉(zhuǎn)插入鋼筋，直至到達(dá)設(shè)計(jì)的深度，并保證植入鋼筋與孔壁間的間隙基本均勻，校正鋼筋的位置和垂直度；膠黏劑完全固化前，不得觸動(dòng)或振動(dòng)已植鋼筋，以免影響其黏結(jié)性能[5]。

4.3 拱圈加固

圖3 鋼筋種植施工流程

本工程拱圈加固包括主拱圈和腹拱圈，其基本步驟相近。首先對(duì)損壞嚴(yán)重的原表面進(jìn)行鑿除處理；然后在表面噴涂強(qiáng)化劑，目的是用于增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)表面材料的密室性，提高與聚合物砂漿的粘結(jié)力；其次，在表面安裝碳纖維筋，本項(xiàng)目采用螺栓固定，錨栓孔間距以1 000 mm為宜，錨栓孔深度應(yīng)在40 mm左右，錨栓直徑Φ6 mm；之后在表面噴涂高粘高強(qiáng)聚合物砂漿，施工溫度適宜在10～35 ℃；養(yǎng)護(hù)期為3 d，之后涂抹表面防腐材料，分2次分別涂抹表面防腐材料A、B，2次涂抹方向應(yīng)相同[6]。

4.4 橋墩基礎(chǔ)加固

本工程在橋墩基礎(chǔ)周邊2.0 m范圍內(nèi)先壓注水泥漿固結(jié)河床面，再拋鋼筋石籠，阻止河床沖刷下切。

5 結(jié)束語

橋梁的維修加固可有效提高橋梁使用情況和壽命，但該類工程對(duì)施工技術(shù)要求較高，而且技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)每座橋梁的具體情況設(shè)計(jì)出不同的加固方案，這樣才能保證經(jīng)濟(jì)適用。棖沖大橋的加固措施充分結(jié)合了橋梁本身特點(diǎn)，通過除險(xiǎn)加固后各項(xiàng)指標(biāo)均滿足使用安全要求，取得了較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

[1] 代晉，余瓊.峨邊大渡河維修加固工程施工控制[J].佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009(1)：32-35.

[2] 翁輝，徐健.長興港大橋維修加固工程吊桿更換設(shè)計(jì)[J].西南公路，2013(4)：41-44.

[3] 黃彪.東莞石碣大橋維修加固工程施工技術(shù)總結(jié)[J].山西建筑，2010(15)：37-40.

[4] 孫志雄，林明星.大南沙大橋引橋維修加固實(shí)例分析[J].公路交通技術(shù)，2012(3)：26-30.

[5] 彭申凱，王潔.五河淮河大橋維修加固的設(shè)計(jì)和施工[J].安徽建筑，2007(4)：72-76.

[6] 梁展凡，韋景光，李宗文.百色百林大橋舊橋維修加固技術(shù)[J].西部交通科技，2009(6)：21-25.

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