城市橋梁震害修復技術

李粉玲 王朋路 陳 暉

(1.西安市地下鐵道有限責任公司，陜西 西安 710014; 2.西安市市政建設(集團)有限公司，陜西 西安 710000)

1 工程概況

西安市工農路高架橋主橋采用現澆預應力混凝土連續梁橋，橋跨布置為22 m+32 m+22 m，全長76 m。中跨梁高170 cm，邊跨梁高100 cm～170 cm(按直線變化)。引橋采用22 m后張法預應力混凝土預制板。橋梁下部結構采用雙圓柱墩、樁基礎，主橋東西兩側各設四座回轉樓梯梁與主橋相接，邊支點支撐在主橋邊墩蓋梁擋塊上。本文從分析橋梁震后基本情況入手，提出修復內容和修復方案，同時提出了發生余震時的施工方法預案。

2 震后基本情況

2008年5月12 日汶川地震發生時，該橋正在施工過程中，工程進度為現澆連續梁水泥混凝土橋面鋪裝層施工完畢，預制梁段鉸縫施工完畢，混凝土橋面鋪裝正在進行中，防撞護欄基本施工完畢。震后對橋梁的線位、支座、梁體受損、裂縫等情況進行了全面調查，結果如下。

2.1 連續梁梁體位移

1)連續梁南端(即8號墩)中線向西偏移45 mm;2)連續梁北端(即11號墩)中線向西偏移20 mm;3)連續梁整體向北偏移8 mm(見圖1)。

圖1 連續梁梁體位移（單位：mm）

2.2 橋梁支座位移

空心板及樓梯部分采用板式橡膠支座，現澆梁部分采用盆式橡膠支座。震后現澆梁支座均發生不同程度的位移，支座的下盆、支座處主梁及橋墩沒有發生損害。

盆式支座位移情況見圖2，表1。

圖2 支座位移情況

表1 支座位移 mm

2.3 橋梁結構損傷

8號墩西側擋塊開裂嚴重，最大裂縫寬度30 mm，東側擋塊有少量裂縫;西南樓梯梁22號墩柱頂部產生豎向裂縫，東南樓梯梁26號墩柱頂部產生水平方向裂縫;現澆梁南端局部混凝土保護層破損;預制梁部分受地震影響很小，沒有發現破損、裂縫等現象。

3 橋梁修復內容及修復方案

3.1 修復內容

為保證橋梁的正常使用功能，確定修復內容如下:

1)現澆梁頂推復位。2)支座增設限位裝置。3)修補8號墩蓋梁擋塊。4)修補人行橋22號，26號，30號墩頂裂縫及其他部位的局部混凝土保護層破損部分。

3.2 修復方案

3.2.1 現澆梁頂推復位

根據梁體位移情況判斷，震后梁體基本上為繞10號墩兩支座連線的中心處發生了順時針旋轉。橫向回頂仍以該點作為轉動中心點，利用原支座摩擦系數較小的特點，在主梁西南端、東北端設支點，用千斤頂頂推箱梁，克服支座摩阻力矩，使其逆時針旋轉復位到設計位置(南端向東回位50 mm)，北端向西回位20 mm。支座摩阻系數為0.3，計算所需推力為385 kN。

在橋下8號、11號墩處安裝反力架，利用墩柱及蓋梁作為反力架支承構件，逆時針將現澆梁頂推復位。

施工時，先在橋下搭設鋼管支架，一部分用于支撐樓梯梁，砸掉現澆擋塊，另一部分鋼管支架上放置桁架式型鋼反力架，主橋南端桁架上弦桿環箍在墩柱上，在反力架與主梁南端西側面(邊暗梁處)之間放置千斤頂頂推梁體。為防止復位過頭，在橫橋向另一側擋塊與梁體之間插入限位橡膠板。

反力架采用Q235型鋼制作，焊接形成，高1.9 m，寬2.5 m。其中上下弦桿采用H型鋼HW400×400－13/21，斜腹桿采用角鋼L160×12。為防止頂推過程中結構混凝土受損，梁側頂推部位墊1 000 mm×500 mm×10 mm鋼板，蓋梁末端持力點墊鋼板。在反力架下搭設600×600鋼管支架工作平臺。

3.2.2 增設支座限位裝置

根據震后現場檢查，所有盆式支座均未損壞，但須調整支座形式?？紤]到更換支座需整體頂升梁體，更換工作復雜，施工難度較大，費用較高，故在9號墩西側雙向支座處設置橫向限位裝置(允許縱向位移)，在10號墩兩單向支座活動方向分別設置限位裝置(縱橫向均不允許位移)，將8號、11號雙向支座均換成矩形板式橡膠支座(GJZ 450 mm×500 mm×99 mm)，將8號、11號橋墩蓋梁擋塊上的板式橡膠支座更換為四氟滑板支座(D150 mm)，降低樓梯梁對擋塊的影響。

通過在橫(縱)橋向墩頂處設置限位架，限位架與支座上鋼板的相互制約來約束主梁的橫(縱)橋向位移。限位鋼板與上頂板之間留5 cm的距離，在這之間增設一塊阻尼橡膠板。在車輛制動力等一般荷載作用下由阻尼橡膠板的變形來適應橫橋向變位，同時對地震荷載也能起到一定的消能作用，發生地震時，阻尼橡膠板與限位架共同發揮作用，構件設計保證地震中限位架優先破壞。

主梁復位后，在墩頂部位設置鋼套筒，套筒直徑比橋墩直徑大2 cm，內粘橡膠板。套筒高30 cm，套筒頂面預留矩形孔，矩形孔尺寸為此處支座墊石尺寸。

在支座需要限位的方向兩側設置限位鋼板，焊接在套筒頂面上，焊接位置緊貼矩形孔邊緣，限位鋼板距梁底10 mm，水平向距支座上頂板邊緣50 mm。限位架一側粘貼阻尼橡膠板。

3.2.3 支座更換

在8號，11號橋墩梁上(縱向為支座中心線處)放置4個自鎖式薄型同步千斤頂(外側千斤頂頂升力為1 100 kN，中間千斤頂頂升力為550 kN)，千斤頂頂部和底面墊6 mm厚鋼板，緩慢將梁頂頂升1 cm鎖定，松開原盆式支座地腳螺栓，將盆式支座水平推動后拉出。在原支座墊石頂面粘6 mm厚鋼板(外露部分刷環氧樹脂膠防腐)，放入板式橡膠支座后，緩慢落架。

3.2.4 修復8號墩擋塊

1)西側擋塊。測量樓梯梁支點處梁底高程、支座底面高程，搭設支架將西南側樓梯支撐在該高程位置。然后將8號擋塊鑿除，鑿除范圍是橫向擋塊寬度，豎向至蓋梁底面。去除鋼筋上的混凝土和復位鋼筋。在蓋梁上固定鋼模板，自底部向上灌注混凝土至既定高程(支座底面高程－12 mm)。待擋塊強度達到100%設計強度且7 d后，用環氧樹脂膠在擋塊頂面粘結10 mm厚鋼板，并保持水平。

2)東側擋塊。測量樓梯梁支點處梁底高程、支座底面高程，搭設支架將西南側樓梯支撐在該高程位置。取下支座，將擋塊的裂縫鑿開，灌入環氧樹脂膠封閉，松散部分鑿除至新鮮混凝土，必要時支模并用環氧砂漿進行修補。達到強度后按原設計安裝支座、落架。施工中及最終落架后應嚴格保證支點梁底高程誤差不得大于10 mm。修補后的擋塊表面刷水泥漿使整體外觀協調一致。

3.2.5 修補人行橋墩頂裂縫及其他部位的局部破損

根據現場檢查，對于人行橋墩裂縫只需做封閉處理，做法是在裂縫處噴HUG－13滲透封閉型防水劑，封閉裂縫。對于現澆梁南側局部保護層混凝土破損處，可采用環氧砂漿進行修補。

4 發生余震時的施工方法預案

1)對支架進行加固，確保在較小余震下支架的穩定性。對所有支架搭設斜向支撐，讓支架穩固受力，同時嚴格檢查扣件質量，對有缺陷的扣件不得使用，將扣件螺栓擰緊，支架與橋梁墩柱緊密連接成一個整體。同時每天檢查防護彩鋼瓦的穩定性，對于不牢固的立即加固處理，防止在撤離時彩鋼瓦傾倒砸傷人員。

2)對所有參與施工的人員進行培訓，在余震發生時必須保證高空作業人員的安全才能撤離。

3)在施工過程中一旦發生余震，由總指揮統一指揮，油泵手立即關閉油泵，打開油泵回油路，讓梁體處于靜止，最大限度保障梁體安全。所有支架上操作人員按照預案，迅速離開支架。觀察員在確認梁體靜止后離開支架。

4)如果在白天遇到余震，電工在得到明令后，立即斷開各墩電力供應;如果在夜間發生余震，除照明電力外，切斷其他一切電力，在支架上人員安全撤離后，關閉墩頂照明電力，再撤離至安全區域。

5)所有人員統一撤離至安全區域，待余震完畢才能進入施工現場，并立即檢查支架、梁體情況。出現連接不牢固的地方立即加固，如果梁體出現問題，禁止使用千斤頂頂橋，并且立即搭設臨時支撐，待確定施工方案后才能進行下一步施工。

5 結語

工農路高架橋在震后出現了連續梁梁體位移、橋梁支座位移及橋梁結構損傷等病害，有針對性地提出了現澆梁頂推復位、增設支座和限位裝置、修補蓋梁擋塊墩頂裂縫及保護層破損部分等修復方案，實際效果良好，恢復了橋梁的正常使用功能。

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