許白楊

(四川交投建設(shè)工程股份有限公司，四川成都 610041)

預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁橋維修加固施工

許白楊

(四川交投建設(shè)工程股份有限公司，四川成都 610041)

文章結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁維修加固施工，介紹了簡支空心板梁結(jié)構(gòu)典型病害及維修加固方案、粘貼鋼板和粘貼碳纖維布承載力加固施工工藝以及新材料、新技術(shù)和新工藝在裂縫修補(bǔ)、鋼材和纖維布粘貼及防腐中的應(yīng)用情況。

先張法預(yù)應(yīng)力； 簡支空心板梁； 粘貼鋼板； 粘貼碳纖維布； 施工

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁橋結(jié)構(gòu)在我國中小路徑的城市橋梁結(jié)構(gòu)中具有廣泛應(yīng)用。然而近年來隨著車流量的加大以及貨車超載、橋面堵車等問題日益突出，部分簡支空心板梁橋結(jié)構(gòu)由于承載能力不足而出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，亟需進(jìn)行針對性維修加固治理。

簡支空心板梁橋結(jié)構(gòu)常用的加固方法包括增大截面法、粘貼鋼板、粘貼纖維片材、改變結(jié)構(gòu)體系以及體外預(yù)應(yīng)力加固等[1-4]，一般需結(jié)合結(jié)構(gòu)病害特征、鑒定結(jié)論、使用要求和經(jīng)濟(jì)性等選用適當(dāng)?shù)募庸谭桨?。本文以成都王賈橋結(jié)構(gòu)維修加固項目為背景，介紹粘貼鋼板和粘貼碳纖維布法在先張法預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁結(jié)構(gòu)承載力加固中的應(yīng)用以及關(guān)鍵施工工藝和施工要點。

1 工程概況

王賈橋位于四川省成都市三環(huán)路北二段，上部結(jié)構(gòu)除跨鐵路線附近橋跨采用現(xiàn)澆異形空心板梁外，其余各跨均采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁結(jié)構(gòu)，板式橡膠支座，全橋共44跨，每片梁長19.96 m，截面高度為830 mm，配置17根φS15.2標(biāo)準(zhǔn)鋼絞線，按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計，混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級C40，端部無封端、變截面或彎起鋼筋。左右幅采用分離式，各幅橋面寬度均為21 m，橋面布置為0.5 m防撞護(hù)欄+20 m行車道+0.5 m防撞護(hù)欄，單向5車道，無人行道，橋面鋪裝采用瀝青混凝土，設(shè)計荷載等級為城-A級。下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土蓋梁、三柱式圓形橋墩、重力式橋臺和樁基礎(chǔ)。

該橋周邊區(qū)域有多個在建工地、批發(fā)市場等大型物資集散地，車流量大，堵車現(xiàn)象嚴(yán)重，且以重載超限車輛偏多，導(dǎo)致梁體長期處于滿載甚至超載工作狀態(tài)。

2 典型病害

根據(jù)王賈橋預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁結(jié)構(gòu)檢測報告，全橋1 170片板梁在靠近支座位置出現(xiàn)了不同程度地開裂，部分橡膠支座脫空。其中，裂縫類型包括腹板斜向裂縫、底板橫向裂縫等，最大裂縫位于板底，寬度達(dá)1.0 mm。腹板部分裂縫與底板裂縫貫通。

3 維修治理方案

該橋預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁的設(shè)計高跨比較小(約1/24，經(jīng)濟(jì)高跨比為1/15～1/25)，穩(wěn)定性控制要求高；近支座梁段截面剪力較大但抗剪承載力儲備與內(nèi)部一般截面相同，以上結(jié)構(gòu)特點決定了超載條件下簡支空心板梁的梁端容易首先發(fā)生破壞。

為消除安全隱患，避免開裂梁體的裂縫進(jìn)一步發(fā)展影響其他梁體受力或?qū)е鹿こ淌鹿剩斜匾獙κ軗p梁體進(jìn)行維修加固，一方面通過修補(bǔ)梁體裂縫進(jìn)行耐久性加固，另一方面以提高梁體承載能力為主要目標(biāo)進(jìn)行承載力加固，包括斜截面受剪承載力和正截面受彎承載力。具體維修加固方案為：

(1)寬度0.15 mm以下的裂縫采用表面涂刷封閉膠進(jìn)行處理，然后刷用聚氨酯面漆；0.15 mm及以上的裂縫采用壓力灌膠修補(bǔ)。

(2)梁端腹板4.0 m范圍內(nèi)外貼厚度6 mm、寬度15 cm的Q345C斜向鋼板條，壓力注膠改性環(huán)氧樹脂類膠粘劑粘貼，并用M12×160倒錐形定型化學(xué)錨栓進(jìn)行錨固，化學(xué)錨栓用膠采用改性乙烯基類粘結(jié)膠。

(3)板底粘貼雙層SSTC-Sheet 240型碳纖維布。

4 施工要點

通過研究設(shè)計圖紙等文件，明確了王賈橋簡支空心板梁橋維修加固施工主要內(nèi)容，包括梁體裂縫和破損部位修補(bǔ)、腹板粘鋼、梁底粘貼碳纖維布以及氟碳漆涂裝等。

施工前對梁體表面進(jìn)行打磨，去除1～2 mm表層。裂縫寬度0.15 mm及以上的部位采取先灌注后整體打磨。

4.1 裂縫修補(bǔ)

自上而下將梁體裂縫周邊3～4 cm范圍內(nèi)的灰塵、浮漿等清理干凈，并用丙酮擦洗。在裂縫端部、交叉處及較寬處等位置用膠粘結(jié)設(shè)置注膠嘴進(jìn)行壓力注膠(圖1)。

圖1 注膠嘴布置及注膠順序

加壓灌注施工時(圖2)，根據(jù)裂縫寬度大小合理調(diào)整灌注壓力，直至同一條裂縫上相鄰灌注器溢膠為止，取下灌注器，用快封膠封閉灌膠嘴，貫通裂縫兩側(cè)同時進(jìn)行封閉，然后移至相鄰注膠嘴進(jìn)行注膠。

圖2 加壓灌注施工

4.2 腹板粘鋼

簡支空心板梁兩端腹板各4.0 m范圍內(nèi)粘貼施工是整個加固工程的重點內(nèi)容，主要工序包括基底清理、鋼板粘貼面處理、鉆孔植栓、鋼板安裝和封邊、壓力注膠、鋼板表面防腐處理(鋼板涂裝和噴氟碳漆)等。

鋼板安裝前對粘貼面除銹和打磨，粗糙度40～80 μm，待化學(xué)錨栓粘貼劑硬化并驗收合格后將鋼板臨時固定于化學(xué)錨栓，并沿螺栓孔周邊塞墊3 mm厚墊片，以保證注膠層厚度，每塊鋼板條布置4根塑料管用以注膠和封邊完成后吹氣檢查注膠管是否被堵(圖3)。

圖3 鋼板臨時固定

壓力注膠(圖4)采用可調(diào)壓力注膠機(jī)將膠由注膠嘴從最低位置開始注入，注膠壓力控制在0.2～0.4 MPa，當(dāng)鄰近注膠嘴有膠液流出時，將當(dāng)前的注膠嘴封閉。注膠過程中通過敲擊鋼板等判斷膠劑是否注滿，防止灌注鋼板出現(xiàn)空鼓。

圖4 鋼板壓力灌膠

鋼板粘貼施工完成后進(jìn)行防腐處理，包括環(huán)氧富鋅底漆2遍80 μm、云鐵環(huán)氧中間漆1遍40 μm、聚丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆2遍80 μm，腹板粘鋼施工完成后的最終效果如圖5所示。

圖5 梁端腹板粘貼鋼板

4.3 梁底粘貼碳纖維布

按照CECS 146：2003(2007年版) 《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求進(jìn)行粘貼碳纖維布施工，關(guān)鍵工序包括基底處理、刷底涂樹脂、混凝土基面找平、涂浸漬膠、粘貼首層碳纖維片材、涂面膠、粘貼第2層碳纖維片材、防腐處理等。

碳纖維布粘貼完成后纖維布表面均勻涂抹一層浸漬樹脂，自然風(fēng)干后再采用氟碳漆分兩道對整個梁底纖維布表面和梁端4.5 m范圍內(nèi)的腹板進(jìn)行涂裝以保證耐久性等，梁底氟碳漆涂刷長18.6 m，寬0.75 m。梁底碳纖維布最終施工效果如圖6所示。

為保證加固效果，整個施工過程中需重點控制梁體基底處理、化學(xué)錨栓鉆孔深度及植栓膠飽滿度、鋼板粘貼面粗糙 度、鋼板灌膠飽滿度、碳纖維布粘貼效果等。

5 結(jié)束語

先張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板梁結(jié)構(gòu)承載力儲備水平一般較低，超載條件下梁體容易開裂,本文以成都王賈橋維修加固項目為背景，介紹了簡支空心板梁橋結(jié)構(gòu)典型病害、維修治理方案、外貼鋼板條和碳纖維布承載力加固施工工藝和施工要點以及新材料、新工藝在結(jié)構(gòu)耐久性加固中的應(yīng)用等，可為進(jìn)一步完善預(yù)應(yīng)力簡支空心板梁結(jié)構(gòu)加固施工和研究提供參考。

[1] 黃偉，林靜，汪濤，等. 碳纖維加固PC空心板簡支梁橋應(yīng)用研究[J]. 世界橋梁，2014，42(4)：89-93.

[2] 諶潤水，胡釗芳，帥長斌. 公路舊橋加固技術(shù)與實例[M]. 北京：人民交通出版社，2002.

[3] 尚光明，周和勝，王茂和. 公路簡支板梁橋的病害特征及維修加固措施[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009(1)：134-137.

[4] 李貴炳. 鋼筋混凝土簡支空心板橋粘鋼加固試驗研究[J]. 建筑技術(shù)，2009，40(1)：82-84.

U445.7+2

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[定稿日期]2017-05-22

許白楊(1985～)，男，本科，工程師，主要從事道路建設(shè)工程管理工作。