胡 鷹，盧孟陽(yáng)

(1.中交二航局建筑科技有限公司，武漢 430040；2.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430040)

開(kāi)封黃河公路大橋位于開(kāi)封市東北30公里處的黃河干流上，是S213上一座跨越黃河的特大型橋梁，大橋于1988年2月開(kāi)工建設(shè)，于1989年12月建成并通車(chē)。該橋由北引道、主橋、南引道三部分組成，北引道全長(zhǎng)195 m，主橋全長(zhǎng)4 475 m，南引道全長(zhǎng)852 m，總長(zhǎng)5 522 m。

主橋上部結(jié)構(gòu)為20 m、50 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁，橋面連續(xù)，橋孔布置由北向南為：1×(10×20 m)+1×(11×20 m)+12×(5×50 m)+1×(9×50 m)+1×(8×50 m)+1×(10×20 m)，共108孔。其中50 m T梁梁高2.6 m，腹板厚18 cm，馬蹄底寬50 cm，每跨共7片梁，梁間距2.5 m，縱向設(shè)6道中橫隔板和2道端橫隔板，梁間采用鋼板連接。

開(kāi)封黃河公路大橋修建的年代較早，同時(shí)車(chē)流量較大、特別是重載車(chē)較多，50 mT梁腹板普遍存在開(kāi)裂現(xiàn)象，以斜向裂縫和豎向裂縫為主，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁來(lái)說(shuō)，此種裂縫為嚴(yán)重的受力裂縫[1]。為保證橋梁安全運(yùn)營(yíng)，需要對(duì)50 mT梁進(jìn)行加固。

1 加固方案

針對(duì)S213線開(kāi)封黃河公路大橋50 mT梁，隨機(jī)選取該橋三跨T梁作為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)合試驗(yàn)過(guò)程中的裂縫觀測(cè)情況，檢測(cè)結(jié)果表明大橋50 m T梁橋各試驗(yàn)跨原設(shè)計(jì)狀態(tài)下橋梁承載能力能夠滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)要求，而橋梁現(xiàn)狀的承載能力不能滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)要求。

通過(guò)權(quán)衡各加固方案，最終選擇采用體外預(yù)應(yīng)力法對(duì)50 m T梁實(shí)施加固，以提高梁體的抗彎和抗剪承載能力，改善梁體的應(yīng)力狀態(tài)，使梁體承載能力滿足規(guī)范要求，并具有適當(dāng)?shù)陌踩珒?chǔ)備。

體外預(yù)應(yīng)力索布置于50 m T梁的腹板上，腹板兩側(cè)各布置1束體外預(yù)應(yīng)力索。體外預(yù)應(yīng)力索的線型位置如圖1所示。

體外預(yù)應(yīng)力索的轉(zhuǎn)向塊和錨固塊均采用鋼結(jié)構(gòu)，利用錨栓和注膠粘貼技術(shù)錨固在T梁腹板上。體外預(yù)應(yīng)力索材料為鋼絞線，是采用環(huán)氧涂覆無(wú)粘結(jié)鋼絞線成品索，每束規(guī)格為6-φs15.2 mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk=1 860 MPa，彈性模量Ep=1.95×105MPa，錨下控制張拉應(yīng)力σcon=0.50fpk=930 MPa。

2 加固工藝

針對(duì)開(kāi)封黃河大橋50 m T梁體外預(yù)應(yīng)力加固，總體施工流程為：首先搭設(shè)梁底吊架作為施工平臺(tái)，再進(jìn)行錨固塊、轉(zhuǎn)向塊的制作與安裝，然后穿成品鋼絞線預(yù)應(yīng)力索及張拉。張拉前完成T梁裂縫等缺陷的修復(fù)工作，先單根預(yù)張拉后同步分級(jí)張拉，然后完成減震器安裝，以及錨頭防護(hù)罩安裝并填充非硫化密封膠。

2.1 錨固塊、轉(zhuǎn)向塊制作

錨固塊和轉(zhuǎn)向塊由專(zhuān)門(mén)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠家進(jìn)行分塊制作，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后焊接拼接，并且按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行焊縫檢測(cè)，確保焊接質(zhì)量合格。

2.2 錨固塊、轉(zhuǎn)向塊安裝

1)定位放線

按照設(shè)計(jì)圖紙要求，在T梁上定位放線出錨固塊和轉(zhuǎn)向塊安裝位置，以及體外預(yù)應(yīng)力索的線型位置。

2)混凝土表面處理

采用角向磨光機(jī)對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨處理，除去錨固塊和轉(zhuǎn)向塊安裝位置表面松散的浮渣，直至露出混凝土新面，并進(jìn)行清潔和干燥處理。

轉(zhuǎn)向塊的安裝位置還要進(jìn)行鑿毛處理：利用鑿子或風(fēng)鎬等將需要灌注C50混凝土界面的T梁腹板及馬蹄形倒角處的老混凝土表面層鑿去，并形成毛面，鑿毛深度以老混凝土表面有1/3～1/2石子裸露為準(zhǔn)。

3)鋼筋探位及鉆孔：用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)T梁腹板鉆孔范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋及鋼筋進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)并做出標(biāo)記?？孜粦?yīng)確保嚴(yán)禁損傷預(yù)應(yīng)力筋，箍筋損傷率在30%以下?？孜煌瓿珊罄盟@進(jìn)行鉆孔，鉆孔孔徑25 mm。

4)清孔

逐個(gè)清孔，先吹入潔凈氣體，再用硬毛刷往返旋轉(zhuǎn)清刷3次，最后再將噴嘴伸入孔內(nèi)吹氣，確?？變?nèi)干凈、無(wú)灰塵。

5)注膠植筋

采用專(zhuān)用注膠器進(jìn)行植筋膠灌注，灌注量控制在孔深的2/3，植入鋼筋后有少許植筋膠溢出[2]。植筋膠完全固化前，不得觸動(dòng)或振動(dòng)已植入的鋼筋，以免影響其黏結(jié)性能[3]。

6)加強(qiáng)鋼板安裝

在錨固塊加強(qiáng)板兩端T梁翼緣板處安裝膨脹螺栓作為提吊受力點(diǎn)，利用1 t手拉葫蘆將加強(qiáng)鋼板從地面起吊至待安裝位置附近，并套接在植筋后螺桿上。加強(qiáng)鋼板與混凝土接觸面每間隔20 cm塞墊3 mm墊片，提前預(yù)留出壓力注膠的空間。

7)后裝結(jié)構(gòu)整體安裝

后裝結(jié)構(gòu)部分提前整體焊接成整體，端頭空間有限，利用安裝加強(qiáng)板的手拉葫蘆將放置在地面端的后裝結(jié)構(gòu)起吊至待安裝位置附近，并插入對(duì)應(yīng)植筋孔中，初步定位。后裝結(jié)構(gòu)起吊至待安裝位置附近，并插入對(duì)應(yīng)植筋孔中，初步定位?；摪迮c加強(qiáng)鋼板接觸面每間隔20 cm塞墊3 mm墊片，提前預(yù)留出壓力注膠的空間。焊接時(shí)，在3 mm墊片處不焊接，作為后期壓力注膠粘貼鋼板的注膠孔和排氣孔。

8)壓力注膠

嚴(yán)格按照灌注粘鋼法的施工工藝和要求進(jìn)行壓力注膠，注意檢查有無(wú)脫空和漏膠等現(xiàn)象，確保黏結(jié)質(zhì)量。

9)C50混凝土施工

對(duì)于轉(zhuǎn)向塊的安裝，還需要對(duì)轉(zhuǎn)向塊的側(cè)板和T梁腹板的間隙澆灌C50混凝土?？蓮纳戏焦嗳隒50混凝土，橫橋向利用轉(zhuǎn)向塊的側(cè)板作為模板，順橋向兩側(cè)設(shè)置木模板。

2.3 穿預(yù)應(yīng)力索，安裝錨具和夾片

穿預(yù)應(yīng)力索前，先完成斜拉索的進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)及橫隔板鉆孔施工，再根據(jù)孔位從T梁的第3與第4個(gè)橫隔板中間穿入。穿索前，沿著預(yù)應(yīng)力索設(shè)置臨時(shí)拖輪支撐，使索體沿著拖輪穿入，同時(shí)在橫隔板開(kāi)孔處利用土工布或橡膠板進(jìn)行臨時(shí)防護(hù)，嚴(yán)禁索體護(hù)套在地板上拖動(dòng)，同時(shí)注意其他位置索體的防護(hù)。體外索穿孔工作示意如圖2所示。

預(yù)應(yīng)力束安裝完成后，依次安裝兩端端頭的錨具、夾片等結(jié)構(gòu)。安裝過(guò)程中做好防護(hù)，保障夾片的完好性，避免磕碰損傷錨具的防腐鍍層。

2.4 張拉及錨固

1)單根預(yù)張拉：利用小型穿心式千斤頂在梁端同步進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力暫定控制在設(shè)計(jì)張拉力的15%。

2)同步分級(jí)張拉：體外索應(yīng)采用一端整體同步分級(jí)張拉，張拉力分為50%、80%、100%三級(jí)。張拉過(guò)程中對(duì)錨固塊、轉(zhuǎn)向架及其周邊的混凝土應(yīng)力進(jìn)行觀測(cè)，以防止出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象。

3)同步性控制：張拉時(shí)，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮，每級(jí)張拉之后安排專(zhuān)人對(duì)梁體外觀、梁端支座位移情況等進(jìn)行觀測(cè)；預(yù)應(yīng)力同步智能張拉設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行整跨張拉的同步性控制；每級(jí)同步加載完成后，持荷5 min，進(jìn)行應(yīng)力與伸長(zhǎng)量的檢查。實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)相比較誤差不超過(guò)±6%[4]。

4)錨固：張拉力值經(jīng)測(cè)量達(dá)到預(yù)定的力值后，張拉千斤頂持荷5 min，使工具夾片主動(dòng)受力錨固住預(yù)應(yīng)力束，有效減少預(yù)應(yīng)力損失[5]。

2.5 后續(xù)施工

1)減震器安裝 安裝前對(duì)T梁及體外索的位置進(jìn)行實(shí)測(cè)復(fù)核，確定鉆孔植筋的位置。然后參考產(chǎn)品的安裝說(shuō)明依次安裝減震器內(nèi)側(cè)哈弗結(jié)構(gòu)、外側(cè)哈弗結(jié)構(gòu)，最后將螺栓緊固，完成減震器的安裝。

2)安裝錨頭防護(hù)罩并填充非硫化密封膠 施工結(jié)束后，在密封筒內(nèi)填充非硫化型密封膠，并在保護(hù)罩內(nèi)涂抹非硫化型密封膠，最后安裝端頭錨頭防護(hù)罩。

3 加固效果

開(kāi)封黃河公路大橋體外預(yù)應(yīng)力加固施工完成后，再次針對(duì)試驗(yàn)跨進(jìn)行了荷載試驗(yàn)以驗(yàn)證加固實(shí)施后的效果。試驗(yàn)結(jié)果表明：靜載試驗(yàn)的剛度、強(qiáng)度、抗裂性等指標(biāo)及動(dòng)載試驗(yàn)的振動(dòng)特性均滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)基本處于彈性工作狀態(tài)，加固后的實(shí)際承載能力能夠滿足設(shè)計(jì)荷載的正常使用要求，采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固的效果良好。