有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系在高速公路橋梁加固中的應(yīng)用

摘要隨著高速公路交通量的不斷增加，超載、超限車的屢禁不止及橋梁使用年限的增長等多方面的原因，導(dǎo)致橋梁的承載能力不能滿足使用要求為此，本文提出的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固技術(shù)在結(jié)構(gòu)抗彎加固的新工藝、新方法，已在上三高速15K+860通道橋加固中成功應(yīng)用。

關(guān)鍵詞橋梁有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力聚合物砂漿加固

中圖分類號:U44文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

上三高速K15+860(跨徑3m、交角90€埃┩ǖ狼盼揮諫先咚俟?5K+860處，斷面形式為B€譎=3.0m€?.3m的箱涵，頂、底板厚29cm，側(cè)板厚27cm，混凝土為25號混凝土。該橋右幅為一期“四自”工程建造，左幅為二期建造。如圖1所示為K15+860箱涵橫斷面圖

由于超載超限的嚴(yán)重影響及當(dāng)時施工工藝的制約，該橋混凝土風(fēng)化嚴(yán)重(測試碳化深度均在5cm )、通道頂板采用回彈法測試強(qiáng)度推斷值僅在10MPa左右，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求，且頂板底面裂縫較多，分別垂直于公路中心線方向分布，經(jīng)檢測，雖然混凝土強(qiáng)度測試結(jié)果較設(shè)計(jì)值偏低許多，但并未出現(xiàn)破壞性裂縫和病害，特別是箱涵的側(cè)腹板在檢查時并未發(fā)現(xiàn)可見病害，因此本箱涵加固維修重點(diǎn)在箱涵頂板裂縫的補(bǔ)強(qiáng)加固和箱涵側(cè)腹板的碳化防護(hù)問題處理上。

1 加固方案比選

1.1 方案一:箱涵頂板底面粘貼碳纖維布加固

在箱涵頂板底面沿橋縱向粘貼寬30cm，厚0.167mm的碳纖維面(單位面積重量為300g/m2)，間距為20cm;在其上沿橋橫向再粘貼3條寬30cm，厚0.167mm的碳纖維布壓條。

1.2 方案二:箱涵頂板底面采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固

在箱涵頂板底面，沿平行于道路中心線方向，以間距20cm布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，通過錨固于箱涵頂板底面的螺栓將其固定，采用螺旋扣環(huán)拉緊器或測力板手扭進(jìn)螺旋進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后，噴注3cm厚氧化鋁聚糖樹脂砂漿或高性能抗拉復(fù)合砂漿，將預(yù)應(yīng)力鋼筋與被加固梁體粘結(jié)為一體。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用直徑€%o6.3mm的鍍鋅軟鋼絲，或用兩股鋼絞線、高強(qiáng)螺旋肋鋼絲替代。

1.3 方案三:箱涵頂板底面噴射混凝土加固

在箱涵頂板底面布置10cm€?0cm間距€%o8鋼筋，并通過錨固于箱涵頂板底面及側(cè)板的€%o12植筋固定，在其上噴射6cm厚的混凝土，增大箱涵頂板截面。

三個方案原理相同，都是在箱涵頂板底面采用加強(qiáng)材料提高結(jié)構(gòu)的抗變承載能力，抑制裂縫的發(fā)展。方案一造價較高，施工相對容易，工期短;但由于補(bǔ)強(qiáng)材料的應(yīng)用滯后特點(diǎn)，碳纖維的高強(qiáng)抗拉性能不能得到充分發(fā)揮，仰面粘貼碳纖維布施工質(zhì)量較難保證，混凝土碳化較深不利于碳纖維發(fā)揮作用。方案二施工較簡單，工期較短，它解決了補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)力滯后的缺點(diǎn)，提高了補(bǔ)強(qiáng)材料的的利用效率，同時有錨固簡單和結(jié)構(gòu)耐久性高的技術(shù)優(yōu)勢，復(fù)合砂漿直接噴射在板底，省去了對頂板混凝土防碳化的處理。方案三采用在板底截增大截面、增加鋼筋布置，提高承載力，該方案造價最低，施工較簡單，但回彈損耗量大(50%以上)，加固工程量小，難于發(fā)揮噴射混凝土大面積施工處理快捷的優(yōu)勢。綜合比較選擇方案二為加固推薦方案，即箱涵頂板底面在粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固方案。

2 工藝流程及特點(diǎn)

2.1 裂縫灌漿處理

(1)對混凝土表面進(jìn)行處理，消除松散灰漿、砂粒，使混凝土表面保持干凈;(2)灌縫用膠必須按所選用產(chǎn)品確定試驗(yàn)的配合比進(jìn)行拌合，準(zhǔn)確稱量各組成材料并攪拌均勻。灌漿膠配好后，應(yīng)盡快將其注入到裂縫中，并在該產(chǎn)品規(guī)定的適用期內(nèi)使用完畢;(3)灌漿配制，根據(jù)現(xiàn)場施工的實(shí)際情況，進(jìn)行化學(xué)灌漿的配置，并要求達(dá)到表1的性能要求:(4)灌漿工藝，啟灌之前，先接通管道，打開所有灌漿嘴上閥門，用氣壓為0.2MPa以上的壓縮空氣將管道及裂縫吹干凈。灌壓壓力以0～0.2MPa為宜，壓力逐漸升高，防止聚然加壓使裂縫擴(kuò)大;(5)縫隙全部注滿后應(yīng)按材料要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，等漿液固化后，拆除灌漿嘴，并對混凝土表面進(jìn)行修整;寬度小于0.15mm的裂縫進(jìn)行封閉處理。

2.2 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固施工

(1)將缺損部位表層劣質(zhì)混凝土鑿除，直至露出新鮮、密實(shí)混凝土，剔除修補(bǔ)結(jié)合面的表面浮石。修補(bǔ)結(jié)合面鑿毛鑿平、整齊劃一，并對外露的鋼筋表面進(jìn)行人工除銹處理，用摻有水泥用量的3%的R-I型除銹劑的525號硅酸鹽水泥純漿涂刷在鋼筋表面上;(2)用高壓射流技術(shù)清洗修補(bǔ)結(jié)合面;(3)在箱通頂板底面，沿平行于道路中心線方向，以間距20cm布置預(yù)應(yīng)力鋼筋，鍍鋅軟鋼絲束靠錨固于混凝土梁體上的角鋼固定，通過錨固于箱涵頂板底面的螺栓將其固定，采用刻度板手扭過螺旋進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制在960MP后，澆筑EC聚合物砂漿3cm厚，將預(yù)應(yīng)力鋼筋與被加固梁體粘結(jié)為一體。砂漿應(yīng)保持表面濕潤，養(yǎng)生2-3天。使結(jié)構(gòu)的承載能力提高，工作性能改善。(4) EC2000工藝是采用€%O6.3mm的鍍鋅軟鋼絲束對混凝土箱通頂板施加預(yù)應(yīng)力，采用EC2000聚合物高密度砂漿對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)的綜合加固技術(shù)(見圖2)。

3 加固效果評價

紹興管理處為確保大流量下的高速公路營運(yùn)安全，積極探索橋梁維修加固新技術(shù)、新工藝，經(jīng)設(shè)計(jì)單位綜合方案比選后，使用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固代替普通的粘貼鋼板條與粘貼碳纖維布加固技術(shù)。采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固工藝，有效減少箱通縱向鋼筋既有應(yīng)力，同時預(yù)應(yīng)力鍍鋅軟鋼絲束能分擔(dān)截面拉應(yīng)力，顯著減少縱向鋼筋在荷載作用下的增加值，提高箱通截面承載力，增加其安全系數(shù)。

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固工藝是首次在滬杭甬、上三高速公路的橋梁維修加固的使用，不需要借道施工，對高速公路上的交通影響少、工期短、造價低，加固工作均可在營運(yùn)條件下實(shí)施，對高速公路的社會形象無任何影響。

4 結(jié)束語

EC2000聚合物砂漿具有強(qiáng)度高、良好的抗疲勞性能和耐腐蝕能力、良好的耐久性和抗沖擊能力，且存在與基材緊密連接和協(xié)調(diào)變形等明顯優(yōu)勢。該加固方法施工便捷，施工質(zhì)量易于保證。實(shí)踐證明，用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固鋼筋混凝土箱通后，其抗彎承載力有明顯提高，具有良好的加固效果和綜合的經(jīng)濟(jì)效果。