無錫市梁溪大橋T構(gòu)帶掛孔梁橋的維修設(shè)計(jì)

鮑宏波，于 偉

（無錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇無錫 214072）

1 概況

無錫市梁溪大橋建成于1983年，跨越京杭大運(yùn)河連接五愛路和梁清路，主橋全長160.9 m，跨徑為20 m掛梁+40 m T構(gòu)+20 m掛梁+40 m T構(gòu)+20 m掛梁（見圖1），建成時(shí)橫斷面為2×3.5 m人行道+17 m機(jī)非混合車道，2004年經(jīng)改造后橫斷面為2×5 m人行、非機(jī)動車混合道+14 m機(jī)動車道（見圖2）。

梁溪大橋采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，空箱型墩身，上部采用箱式斷面的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T型剛構(gòu)橋。中跨及邊跨合攏段采用20 m預(yù)應(yīng)力T梁。T梁之間采用橫隔梁橫向連接。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院通用圖《預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)》（JT/GQS 006-75），設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級，掛車-100。

橋梁實(shí)景見圖3。

2 此類橋梁常見病害

此類橋梁多建于上世紀(jì)80年代，運(yùn)營至今大多有近30年歷史，其中不少橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害而影響正常使用，常見的病害有：懸臂端部牛腿下?lián)线^大、懸臂根部頂面開裂、懸臂1／2跨附近腹板出現(xiàn)斜裂縫、箱梁頂板懸臂拼裝界面處混凝土破損導(dǎo)致鋼束錨固失效及斷絲、懸臂端部牛腿開裂；伸縮縫、支座破壞嚴(yán)重，伸縮縫多被泥石堵塞，掛梁支座墊板銹蝕嚴(yán)重，支座剪切變形；橋面坑槽等。

3 梁溪大橋現(xiàn)狀病害

3.1 橋面系

（1）橋面鋪裝

通過對橋面鋪裝層進(jìn)行細(xì)致檢查，其主要存在的病害是：車行道橋面磨耗，有多處小坑槽，對行車舒適性影響較大；人行、非機(jī)動車混合道路面結(jié)構(gòu)為扁豆花紋鋼板，雨雪天氣時(shí)防滑能力較弱，且由于挑梁振動較大，鋼板上部分螺栓、螺帽松動脫落。

（2）伸縮縫

全橋伸縮縫均有不同程度的變形、損壞，部分伸縮縫處后澆混凝土有破損碎裂及存在被泥沙填塞現(xiàn)象，且伸縮縫處滲水嚴(yán)重，主橋伸縮縫裝置豎向高差較大，跳車嚴(yán)重，影響行車舒適性。

3.2 主體結(jié)構(gòu)

3.2.1 2010年9月26日第一次檢測的主要結(jié)論（采用橋檢車進(jìn)行檢測）

（1）上部結(jié)構(gòu)：全橋梁體存在大面積風(fēng)化，翼緣板和腹板滲水白化現(xiàn)象；T梁結(jié)構(gòu)勾縫局部滲水，鋼結(jié)構(gòu)抗震擋塊嚴(yán)重銹蝕，部分支座墊石有開裂及混凝土破損現(xiàn)象；全橋T梁有2處混凝土破損，體積為0.009 m3，共1處露筋，長為0.25 m；全橋箱梁共2處混凝土破損，體積為0.004 3 m3，2處混凝土空洞，體積為0.000 125m3，13處露筋，共長為2.4 m。

（2）下部結(jié)構(gòu)：全橋臺帽局部滲水，臺頂大量泥土垃圾堆積。墩（臺）身共3處混凝土破損，體積為0.11 m3，共2處露筋，總長為0.7 m。

（3）檢測過程中未發(fā)現(xiàn)20 mT梁梁端和牛腿處有明顯裂縫。

3.2.2 2011年3月23日第二次檢測的主要結(jié)論（采用橋檢車進(jìn)行檢測）

（1）由于牛腿上方橋面設(shè)置伸縮縫，伸縮縫橡膠條老化破損后，牛腿上表面堆積了大量垃圾和泥土，給直接檢查牛腿上表面造成不便。

（2）本次主要檢查牛腿的內(nèi)外側(cè)面和下表面是否有裂縫以及20 mT梁在支座處是否有斜向裂縫。檢查中未發(fā)現(xiàn)牛腿的內(nèi)外側(cè)表面和下表面開裂，所有20 mT梁的內(nèi)外側(cè)面在支座處均未發(fā)現(xiàn)斜向裂縫。

圖1 橋梁立面布置圖（單位：cm）

圖2 橋梁橫斷面布置圖（單位：cm）

圖3 橋梁實(shí)景圖

3.3 牛腿結(jié)構(gòu)

因?yàn)榇祟悩蛄号Ｍ忍幎嘤胁『Γ槍α合髽虻臉蛄航Y(jié)構(gòu)定期檢測中僅檢測到牛腿內(nèi)外側(cè)面和下表面，而未對牛腿上表面進(jìn)行檢測，為了徹底調(diào)查清楚橋梁牛腿處的病害及更換橡膠支座，需將掛梁進(jìn)行提升，以便檢測及處理牛腿及支座病害。

4 維修設(shè)計(jì)

4.1 橋面系維修

4.1.1 機(jī)動車道

（1）因橋面機(jī)動車道坑槽數(shù)量較多，對行車平穩(wěn)產(chǎn)生較大影響，故此次維修將機(jī)動車道原瀝青路面全部銑刨，設(shè)置水性環(huán)氧防水粘結(jié)層，再回鋪5 cm增強(qiáng)型工廠化橡膠瀝青ZAR-SMA13，鋪設(shè)后標(biāo)高同老橋，不得加高。

（2）全橋機(jī)動車道伸縮縫變形及損壞嚴(yán)重，且牛腿伸縮縫處不平順、不平整引起的跳車、沖擊，可使垂直荷載實(shí)際上增大很多，因而牛腿混凝土內(nèi)部微裂縫不斷發(fā)展，最后引起嚴(yán)重開裂而破壞。因此將現(xiàn)狀主橋6道伸縮縫裝置全部拆除，更換為GQF-Z80(CR)型伸縮縫。

4.1.2 人行、非機(jī)動車混合道

（1）對人行、非機(jī)動車混合道橋面進(jìn)行防滑處理，對現(xiàn)狀鋼板進(jìn)行噴砂除銹，然后施工ERG樹脂碎石封層（0.5～1.0 cm）。

（2）對人行、非機(jī)動車混合道路面上固定鋼板的膨脹螺栓未脫落、僅脫落螺母的螺栓重新裝上特制球冠型螺母，然后擰緊；對膨脹螺栓和螺母均脫落的需重新鉆孔安裝新的膨脹螺栓后再裝上特制球冠型螺母擰緊。

（3）人行、非機(jī)動車混合道路面伸縮縫處維修。

a.若伸縮縫處鋼板下油毛氈墊層已經(jīng)脫落，則對人行、非機(jī)動車混合道路面伸縮縫損壞處的幾塊鋼板割除，在挑梁上鋪設(shè)墊層并有效固定，然后按原設(shè)計(jì)將其上鋼板恢復(fù)，鋼板表面采用熱噴鋅處理，恢復(fù)完成后進(jìn)行防滑處理。

b.若伸縮縫處鋼板沒有脫空，則在伸縮縫處兩鋼板上搭接一塊跟現(xiàn)狀型號相同的鋼板，厚度6 mm，此搭接鋼板僅與伸縮縫一側(cè)鋼板焊接，鋼板表面采用熱噴鋅處理及防滑處理。

4.2 梁體結(jié)構(gòu)病害維修

（1）全橋梁體表面清洗及涂裝

對全橋箱梁及掛梁梁體外表面水跡進(jìn)行清洗，并對梁體外表涂保護(hù)層。

（2）裂縫處理維修

全橋檢查裂縫分布、寬度、深度和長度，對于裂縫寬度不小于0.15 mm的裂縫采用壓力灌漿法處理，對于裂縫寬度小于0.15 mm的裂縫采用表面封閉涂裝法修復(fù)。

（3）混凝土缺陷修復(fù)

全橋混凝土破損露筋處，先鑿去松動的保護(hù)層，并清除鋼筋銹跡，然后采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)，修補(bǔ)面與原構(gòu)件表面齊平。

（4）抗震擋塊及支座更換維修

拆除主橋原掛梁甲式卡塊、乙式卡塊及支座，全部進(jìn)行更換，并清理牛腿及橋臺上的垃圾。

4.3 掛梁頂升、牛腿檢測及病害維修

4.3.1 掛梁頂升

（1）頂升方案

分別在20 m掛梁兩端的箱梁懸臂端部（橋臺）橋面處設(shè)置兩道支撐橫梁，支撐橫梁下須安裝墊梁，墊梁頂面須保持水平；在支撐橫梁上搭設(shè)兩道縱梁，縱梁梁端放置兩個(gè)起吊大梁；安裝掛梁底部托梁，最后通過千斤頂進(jìn)行掛梁的頂升。

（2）頂升順序

a.清除伸縮縫處縫隙中的垃圾，檢查伸縮縫中提梁時(shí)障礙物，有無部位被卡死，拆除跨縫欄桿、裝飾板及橫向限位。

b.對行車道下的各種管線進(jìn)行保護(hù)。

c.安裝墊梁，用快硬水泥找平到同一水平面上后再安裝支撐橫梁及其它設(shè)備。

d.對千斤頂?shù)忍嵘O(shè)備進(jìn)行檢查，確保千斤頂?shù)忍嵘O(shè)備正常運(yùn)行。

e.安裝千斤頂及反力枕梁，進(jìn)行同步提升試驗(yàn)。

f.千斤頂起升到位后，安裝支架，供檢測機(jī)構(gòu)檢測。

（3）注意事項(xiàng)

a.頂升時(shí)應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查系統(tǒng)的活動情況，特別是千斤頂上升的同步情況。

b.千斤頂及各油路只能用一個(gè)回路，以備一處發(fā)生問題時(shí)各處好同時(shí)下降。

c.中跨橋面頂升時(shí)，橋面上禁止機(jī)動車和行人通過，橋下實(shí)施臨時(shí)斷航或水上交通管制。邊跨橋面頂升時(shí)，橋面上禁止機(jī)動車和行人通過，運(yùn)河?xùn)|路和運(yùn)河西路實(shí)施交通管制。

d.正式頂升前必須進(jìn)行試頂，主要檢查同步上升情況、千斤頂有無漏油以及構(gòu)件有無卡死情況。

e.對行車道下的各種管線須進(jìn)行保護(hù)，防止因頂升影響管線的正常運(yùn)行。

f.梁體頂升時(shí)須防止意外時(shí)梁體突然掉下。

g.為使起升的梁體能準(zhǔn)確的落放到原位置，頂升前必須保證墊梁在同一個(gè)水面上，通過水準(zhǔn)儀及時(shí)測量。

4.3.2 牛腿檢測

掛梁頂升后須進(jìn)行牛腿結(jié)構(gòu)裂縫檢測、混凝土強(qiáng)度檢測、混凝土碳化深度檢測、鋼筋保護(hù)層厚度檢測、主要構(gòu)件的鋼筋銹蝕情況檢測等。

4.3.3 牛腿病害維修

此次擬采用的牛腿加固方法為下列方法中的一種或幾種：粘貼鋼板加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、植入普通鋼筋加固法。

（1）懸臂梁牛腿橫梁豎向開裂處理方案

若箱梁懸臂牛腿橫梁上存在豎向裂縫（見圖4），則對牛腿橫梁支點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)黏貼鋼板進(jìn)行加固，鋼板尺寸：140 mm×58 mm×5 mm，見圖5。

圖4 箱梁懸臂牛腿橫梁存在豎向裂縫

圖5 牛腿橫梁支點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)黏貼鋼板加固

（2）懸臂梁牛腿凹角開裂處理方案

若箱梁懸臂牛腿凹角處存在受彎裂縫（見圖6），則采用預(yù)應(yīng)力加固法，施加水平預(yù)應(yīng)力筋（見圖7），預(yù)應(yīng)力筋類型為JL32精軋螺紋鋼筋，若裂縫較小且分布較少，亦可在施加預(yù)應(yīng)力的位置采用植入普通鋼筋進(jìn)行處理。

圖6 箱梁懸臂牛腿凹角處受彎裂縫

圖7 預(yù)應(yīng)力加固法示意

若箱梁懸臂牛腿凹角處存在斜向裂縫（見圖8），則對中支座及邊支座內(nèi)側(cè)采用預(yù)應(yīng)力加固法，施加主拉應(yīng)力方向預(yù)應(yīng)力筋（見圖9、圖10），預(yù)應(yīng)力筋類型為JL32精軋螺紋鋼筋，若裂縫較小且分布較少，亦可在施加預(yù)應(yīng)力的位置采用植入普通鋼筋進(jìn)行處理（見圖11、圖12），鋼筋類型為直徑28 mm的HRB335鋼筋。

圖8 箱梁懸臂牛腿凹角處斜向裂縫

圖9 中支座及邊支座內(nèi)側(cè)采用預(yù)應(yīng)力加固示意

圖10 施加主拉應(yīng)力方向預(yù)應(yīng)力筋

圖11 在施加預(yù)應(yīng)力的位置采用植入普通鋼筋（一）

（3）掛梁牛腿開裂處理方案

若掛梁牛腿開裂，則對牛腿外側(cè)面進(jìn)行黏貼鋼板加固（見圖13），鋼板為塊狀，板厚為5 mm。

圖12 在施加預(yù)應(yīng)力的位置采用植入普通鋼筋（二）

圖13 牛腿外側(cè)面黏貼鋼板加固

（4）牛腿病害處理完畢后，須對整個(gè)牛腿凹角處L型內(nèi)表面進(jìn)行防水處理。

5 結(jié)語

通過對本橋的維修設(shè)計(jì)和分析，體會到以下特點(diǎn)。第一，該橋運(yùn)行近30年掛梁吊起是必要的，一是可以對牛腿的情況進(jìn)行全面的檢測，二是更換支座的需要。第二，牛腿伸縮縫處不平順、不平整引起的跳車、沖擊，可使垂直荷載實(shí)際上增大很多，因而牛腿混凝土內(nèi)部微裂縫不斷發(fā)展，最后引起嚴(yán)重開裂而破壞。因此需將全橋的伸縮縫裝置全部拆除更換。第三，此橋地處交通要道，頂升施工交通斷流時(shí)間不宜過長，因此在頂升前需預(yù)設(shè)多種維修預(yù)案，一旦掛梁頂升完成，牛腿檢測完畢即可快速根據(jù)預(yù)案采取相應(yīng)的處理方案，減少交通斷流時(shí)間。第四，該橋運(yùn)營近30 a，后期隨橋敷設(shè)了大量管線，如燃?xì)狻崃Α㈦娏Α㈦娦诺龋瑨炜醉斏靶枧c多家管線單位商議切實(shí)有效的方法，以保障隨橋管線的運(yùn)行安全。

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[2]GB50367—2006,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2006.

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[5]諶潤水.帶掛孔T構(gòu)橋綜合加固施工工藝與評價(jià)[A].第二屆中國國際公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)大會[C].2005.