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大桥加固方案及施工工艺
浏览: 发布日期:2017-02-15
         分析桥梁病害原因,经过xxx工业大学检测结果,合理地确定了桥梁加固方案,深入讨论了裂缝的处理、横隔板加固及粘贴碳纤维布的施工工艺。

  
        一、前言
  
        xxx大桥位于国道xxxxK504+360处,桥梁全长464.4米,跨径组合为20米×23,桥面宽度净-8.6米+2×0.5米,上部结构为装配式钢筋混凝土简支T型梁,下部为双柱式墩、台,基础为钻孔灌注桩基础。1982年9月建成投入使用,多年运营后,2008年4月发现,由于汽车严重超限运行,加上设计、施工等因素造成桥面、T梁主梁、横隔板出现裂缝,经哈尔滨工业大学检测后,判定为危桥,立即封闭交通,并于2008年5月开始对该桥进行加固处理。
  
        二、病害概况、成因及加固方案的确定
 
       ――经哈尔滨工业大学对该桥检测报告的结果为:
  
        1)桥面铺装:桥面水泥混凝土铺装破损严重,水泥混凝土表面出现网状裂缝和纵向裂缝、脱皮,局部破损露骨。
  
        2)桥梁伸缩缝钢板严重变形,伸缩缝旁的过渡段混凝土出现多条纵向裂缝,局部已破碎。
  
        3)主梁:梁端范围内出现较多斜裂缝,且大致沿中性轴25-45方向开裂,表现为典型的主拉应力裂缝,最大裂缝宽达0.3毫米,裂缝较密;跨中附近出现受弯裂缝,裂缝宽度在0.1毫米-0.25毫米之间。
  
       4)横隔梁:横隔梁破损严重,连接部分外包混凝土脱落,横隔板之间的钢筋外露、锈蚀,连接钢板扭曲,甚至断裂,部分横隔板已经失去了横向联系的作用。
  
        ――造成病害原因
  
       随着国民经济的快速发展,交通量逐渐增大,疲劳破坏等原因,造成横隔梁横向联系的失效,使梁间整体性下降,导致各片梁的活载挠度发生变化,挠度的变化可能使桥面铺装层产生剥离,剥离的铺装层在车辆的碾压震动后发生破损,这种破坏反过来又使得桥梁整体性进一步下降,如此恶性循环,极易导致危险的发生。
  
        主梁拉应力及正弯矩作用,使得梁体表面出现裂缝,当裂缝发展较快时,可能明显降低梁的承载能力,同时钢筋容易锈蚀,结构内部容易受到有害物质的侵蚀。
  
       由于当时施工技术水平低,施工质量不好,个别主梁混凝土表面有麻面、蜂窝、空洞、露筋现象,并且桥墩表面有风化、麻面、短细裂缝、导致表层破坏,保护层减薄、钢筋外露锈蚀,严重会消弱结构的强度和刚度。
  
        ――加固方案
  
        1)主梁裂缝处理
  
        凿除原桥面混凝土层和桥上防撞墙,更换已破损的T梁,重新铺筑钢筋混凝土桥面和护栏。
  
        2)加固横隔板
  
        中隔板加固方法:在主梁梁肋及横隔板上钻孔,穿入主钢筋及分布钢筋,主钢筋进行张拉后,浇筑微膨胀混凝土;端隔板加固方法:凿除端隔板表面混凝土,原桥端隔板混凝土外露箍筋与加固部分钢筋焊接在一起,穿入主钢筋,主钢筋进行张拉后,浇筑微膨胀混凝土。
  
        3)主梁翼板增加横向连接
  
        采用粘钢法加强全桥横向连接,用环氧树脂砂浆将翼缘板粘贴面找平,涂抹结构胶,粘贴钢板,穿入螺栓将钢板固定。
  
        4)混凝土表面碳化:采用全凿混凝土表面涂刷环氧树脂胶防碳化处理。混凝土已碳化的碳化层比较坚硬的可直接涂料封闭;碳化层疏松的,应先凿除碳化层,再用环氧树脂砂浆处理。
  
        5)桥面整体化现浇混凝土及护栏:凿除原桥桥面铺装及防撞墙护栏,将桥面宽度增至9.0米,两侧进行价款处理厚修筑0.5米宽护栏底座及三横梁式护栏。桥面重新铺筑防水混凝土桥面铺装。为提高桥面防水效果,同时尽可能减轻恒载,水泥混凝土桥面加铺2层改性沥青稀浆封层。
  
        6)更换原桥所有伸缩缝。
  
        三、主梁加固的主要施工方法及工艺
  
        本桥加固施工顺序为:凿除桥面铺装及护栏―裂缝修补―主梁横隔板凿毛―钻孔―粘贴钢板―加固横隔板―施工桥面系。
  
        ――裂缝的修补
  
        1)当裂缝小于0.1mm时采取表面灌浆处理方法,将裂缝表层混凝土松散层去除打磨,露出新缝,施工前再用丙酮擦洗干净,沿缝两侧20-30mm处,用毛刷沾环氧树脂浆液刷裂缝一至二遍,当浆外溢时即可,并在表层粘贴一层玻璃丝布,封缝完毕。
  
       2)当裂缝宽度大于0.1mm时,裂缝表层清除同上,即基层处理干净后,采用预埋灌浆喷处理的方法,即间距300-500mm埋设一个灌浆口,埋设时现在灌浆嘴的地盘上抹一层厚约1mm的环氧胶泥,将灌浆嘴进浆骑缝粘贴在预定位置上,带封嘴的环氧胶泥有一定强度时才能配浆、施灌,每条缝都应冲裂缝的一端向另一端逐步推进,施灌时应在检测封闭处是否漏浆,灌浆时压力为0.2Mpa,即可满足要求,待缝内浆达到初凝而不外流时,拆下灌浆嘴,再用环氧树脂胶把灌浆嘴处抹平封口即可。
  
        ――主梁粘贴钢板加固
  
        钢板采用焊接方法施工,要求粘贴厚的钢板与混凝土结构连为一体,共同受力,主要工序为:
  
        主梁表面处理:主梁底面与两侧全部打磨平整露出新面,并用压缩空气吹除粉层或清水洗净,干燥后用脱水棉花蘸丙酮擦拭表面。
  
        打孔植筋安置固定螺栓:为使钢板能与混凝土面仅仅粘贴,采用下底面间距1000mm,植双排∮10螺栓,侧面单排间距1000mm植∮10螺栓锚固,在混凝土表层打磨的同时对钢板划出螺栓位置并钻孔,同时对钢板除锈打磨,直至出现金属光泽为止,打磨纹络粗糙度越大越好,然后用丙酮擦洗干净,加工好的钢板按施工顺序先主后次,先底后侧进行初次安装紧贴加固为止,按钢板已钻好的孔眼在肋上定出植螺栓的准确位置,核对后卸下钢板,进行螺栓钻孔,按12倍钢筋直径深度成孔,洗孔清洁,待验。 
配结构胶进行钢板螺栓植筋,植好的螺栓24小时不得撞击,72小时后待植筋胶完全固化后,作抗拨试验合格后进行钢板粘贴。
  
       固定与加压:钢板粘贴后,立即用卡具或木支撑固定,再用木龙一端紧贴钢板底,另一端加压用木卡,逐一卡紧至板边胶液从边缘挤出为止,然后锁紧螺栓。
  
         ――加固横隔板
  
        钻孔:采用电锤成孔,孔径采用∮25,尽可能沿一端平直成孔,若遇钢筋时,错开一个孔位穿过不致损坏原结构钢筋。
  
        灌孔处理:钻孔完毕厚尽快将混凝土芯从空内全部去除,用毛刷洗孔,再用清水冲洗直直孔内清洁无异物(有高压水冲洗更好)。
  
        钢筋表面处理:用钢丝刷去除钢筋表面氧化层,再用丙酮擦拭表面后将钢筋放一处5-10分钟,然后才可植筋。
  
         配制结构植筋胶:仍采用AL-JQN-A型建筑结构胶遇AL-JQN-B型建筑结构胶,按3:1的比重配制,搅拌均匀5分钟后即可使用。
  
        化学生根:将配制好的植筋胶注入孔内,再插入钢筋,左右移动旋转,同时不段灌入植筋胶至完全饱满为止。
  
         拉拔承载力检测:在常温20℃左右,植筋72小时后,植筋胶已完全固化,可以作抗拔试验,低温时可以延长1-2天。
  
         ――粘贴碳纤维布
  
        1)首先将需要粘贴碳纤维布的T梁底用砂轮打磨平整,清除表面腐蚀、剥落的混凝土和灰尘,使粘贴面露出骨料,表面有油污的应用脱脂棉纱蘸丙酮清洗,然后用高压水枪清晰梁体粘贴面的灰尘。
  
        2)找平材料表面干燥后,把刷涂料用的滚子蘸以事先兑好的碳纤维粘结胶,在梁体粘贴面上来回滚动,涂抹一层底胶。粘结胶由环氧类主料和固化剂(重量比为3:1)配制而成。
  
        3)底胶固化4小时以后,方可涂抹第二层胶和粘贴碳纤维布。碳纤维布纤维条的方向应与加固部位受拉力的方向一致。粘贴时,要一次粘贴平整,用滚子顺着纤维走向来回滚动,防止形成褶皱、损伤纤维条或多次扰动碳纤维横向的编织线。一面檀香味调松散或改变然纤维条的受力方向。碳纤维布确实需要搭接时,接头处至少要搭接10cm以上。
  
       4)粘贴强度形成期间(一般为3天)不得有加载、振动等干扰,必要时应保持成型所需要的压力。在固化4小时候,涂抹第三层胶,以保护碳纤维布不受外界环境条件影响。涂抹要均匀,防止漏抹。
  
       四、结论
  
       我市大多数桥梁均采用钢筋混凝土T梁桥,都出现不同程度的病害。由于目前车辆越来越向重型化发展,车辆密度不断增加及严重的超限运输,使得很多桥梁出现了不同程度的缺陷,且越来越明显,危机行车安全,本桥的加固方案,具有施工简单、节约投资的有点,给同类桥梁加固提供了切实可行的借鉴。 

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