林佳漫

(廣東汕頭海灣大橋有限公司，廣東 汕頭 515000)

1 橋梁概況

汕頭海灣大橋(以下簡稱“大橋”)是我國第一座現(xiàn)代化大跨度懸索橋，于1995年12月28日建成通車。大橋為跨海公路大橋，是連結(jié)廣東省深圳市、廣東省汕頭市、福建省廈門市3個經(jīng)濟特區(qū)的重要交通紐帶及經(jīng)濟動脈，全長2 500 m，包括正橋、南引橋、北引橋三部分。正橋為三跨雙鉸預(yù)應(yīng)力混凝土懸索橋，跨徑布置為(154 m+452 m+154 m)。加勁主梁采用單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁箱形結(jié)構(gòu)，每間隔6 m布置一組吊索。

2 加勁梁結(jié)構(gòu)

加勁箱梁采用單箱三室預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁箱形結(jié)構(gòu)，混凝土標號為60號。梁體截面外輪廓為似橄欖的流線形狀，橋面寬24.2 m，梁中線高2.2 m，兩側(cè)邊腹板高0.9 m，箱梁頂板做成與路面橫坡一致的坡面。加勁梁節(jié)段平面圖見圖1，立面圖見圖2。

圖1 加勁梁節(jié)段平面圖(單位：cm)

圖2 加勁梁節(jié)段立面圖(單位：cm)

對應(yīng)梁上的吊點，在縱向每隔6 m設(shè)置一道實心主橫梁，相鄰主橫梁中間設(shè)空腹式副橫梁。

加勁梁分共計121節(jié)段，所有節(jié)段在工地預(yù)制，現(xiàn)場通過空腹式副橫梁現(xiàn)澆形成整體。預(yù)應(yīng)力體系：①橫向預(yù)應(yīng)力：在主橫梁下翼緣兩側(cè)設(shè)置鋼絞線，Rby=1860 MPa；②體內(nèi)預(yù)應(yīng)力：箱梁頂板內(nèi)配置7-7φ5 mm體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束；③體外預(yù)應(yīng)力：箱梁底板配置7-7φ5 mm體外高強度鋼絞線預(yù)應(yīng)力束。

3 頂板狀況

加勁梁部分箱室頂板存在縱向開裂現(xiàn)象，除個別裂縫最大寬度>0.15 mm外，其余裂縫寬度一般≤0.10 mm。

出現(xiàn)頂板開裂較多的箱室主要分布在N1墩(北邊墩)、S1墩(南邊墩)伸縮縫以及主塔過渡梁橋面板兩側(cè)。如圖3所示。

圖3 箱室內(nèi)頂板縱向裂縫

4 頂板受力分析

4.1 計算模型

采用ANSYS建立全橋空間桿系模型，分析的梁節(jié)段采用實體單元建立，實體節(jié)段模型中預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用三維桿單元模擬。橋梁有限元計算模型如圖4～5所示。

圖4 全橋整體模型

圖5 加勁梁節(jié)段實體模型

4.2 荷載工況及計算結(jié)果

1)荷載工況。重車荷載按照規(guī)范重量為55 t，實際情況下存在超重車現(xiàn)象，按照110 t考慮(據(jù)調(diào)查在設(shè)置治超站前每日有10%以上的車輛在55 t以上，少數(shù)超載車重量超過100 t)。

溫度梯度參考《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTG D60—2015)，并考慮邊腹板外側(cè)升溫。

荷載組合一：110 t車(超載車)；荷載組合二：110 t車+恒載；荷載組合三：110 t車+恒載+溫度梯度。

2)計算結(jié)果與分析。超重車單獨作用下的頂板應(yīng)力云圖如圖6～7所示。結(jié)果顯示，重車作用下主拉應(yīng)力峰值為2.45 MPa，超重車作用下主拉應(yīng)力峰值為5.83 MPa。

圖6 超載車作用頂板應(yīng)力云圖(單位：MPa)

圖7 (恒載+超載車+梯度溫度)頂板主應(yīng)力云圖(單位：MPa)

可以看出，在超載車作用下，頂板底面主拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度標準值，引起頂板開裂，(恒載+超載車+正溫度梯度)組合作用下頂板底面主拉應(yīng)力峰值為3.63 MPa，與頂板底面出現(xiàn)的縱橋向開裂現(xiàn)象是符合的。

5 維修設(shè)計

1)裂縫處理。如果裂縫的寬度超過0.15 mm,采取灌漿處理措施；如果裂縫的寬度在0.15 mm以內(nèi)，則對所有裂縫作封閉處理。

2)缺陷修補。利用聚合物砂漿修補表層存在缺陷的混凝土?；炷辽顚尤毕輨t需要使用環(huán)氧砂漿(混凝土)來修補。

3)粘貼碳纖維布。通過對開裂頂板粘貼碳纖維布，使之與箱梁頂板形成整體，限制裂縫開展，提高橋梁的耐久性。頂板底面粘貼碳纖維布，可與頂板一同受力，在一定程度上可提高結(jié)構(gòu)抗裂性，防止在超載及車輛沖擊荷載情況下底板再次出現(xiàn)裂縫。對頂板裂縫較多的箱室，采用粘貼碳纖維布進行處理。頂板碳纖維布粘貼方案如圖8所示，碳纖維布共粘貼兩層，每幅寬度為50 cm，幅與幅之間重疊≥5 cm，幅條兩端分別設(shè)置一道壓條，碳布纖維方向與橫橋向平行。

4)粘貼碳纖維布施工。①基面處理，對粘貼區(qū)域混凝土表面全面打磨，除去表面雜物，保證表面平整清潔，暴露在基面外的鋼筋、預(yù)埋件及混凝土缺陷應(yīng)進行處理，基層含水率要求<10%；②配制并涂刷底層樹脂，根據(jù)產(chǎn)品說明嚴謹配制底層樹脂，在涂抹的過程中應(yīng)盡量做到薄且均勻，遇到鋼筋、凹凸不平等部位，需要多次涂刷，不過需注意涂刷的厚度應(yīng)控制在1 mm以內(nèi)，待底層樹脂表面用手指觸摸發(fā)現(xiàn)已經(jīng)干燥后，則立即開展下一道工序；③基面找平，涂刷樹脂后等待30～60 min，在基層中氣泡清除后，針對混凝土表面存在凹凸的部位行進找平，通常使用2 m靠尺測量，應(yīng)保證平整度在3 mm以內(nèi)且沒有棱角，同樣在找平工作完成后立即進入下一道工序；④涂刷樹脂，將配制好的浸漬樹脂或粘貼樹脂均勻地涂抹在需要粘貼的混凝土表面上；⑤粘貼纖維布，嚴格根據(jù)設(shè)計尺寸裁剪纖維布，在指定部位粘貼好之后使用滾筒沿著纖維的方向反復(fù)滾壓，通過這種方式清除氣泡，注意滾壓過程中不能使纖維布受到損害，第一層纖維布表面干燥后要粘貼第二層，完成后在其表面涂抹浸漬樹脂；⑥表面防護，纖維布粘貼完成后進行表面防護施工，防護材料與纖維布材料應(yīng)有可靠的粘貼。維修后效果如圖9所示。

圖9 箱室頂板碳纖維布粘貼方案示意圖

6 結(jié)束語

超載車作用下頂板底面產(chǎn)生橫橋向局部拉應(yīng)力，主拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度，引起頂板底面縱向裂縫。本文針對不同寬度的裂縫及不同類型的混凝土缺陷，提出合理的處理方案和施工工藝，恢復(fù)混凝土的整體性，提高橋梁的耐久性，并根據(jù)加勁梁頂板的受力特點，提出粘貼碳纖維布處理方案及施工工藝，限制裂縫發(fā)展，提高結(jié)構(gòu)的抗裂能力。

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