增大截面法在珠海大橋加固工程中的應用

盧小偉

(中鐵武漢大橋工程咨詢監理有限公司，湖北 武漢 430050)

1 工程概況

2 原主航道橋實施情況及主要病害

2.1 原橋實施情況

主航道連續剛構橋跨徑組成為(70+2×125+70)m，50 號混凝土，單箱單室箱形截面，墩頂梁高為680 cm，跨中梁高為250 cm。主梁采用縱、豎、橫三向預應力體系，采用懸臂澆筑施工工藝。

2.2 主航道橋主要病害情況

1)跨中下撓。左幅橋兩主跨跨中分別下撓13.3 cm，12.6 cm;右幅橋兩主跨跨中分別下撓9.7 cm，13.0 cm。

2)混凝土裂縫。左幅橋共發現673 條裂縫，其中腹板斜向裂縫528 條、裂縫寬度0.04 mm～0.5 mm，頂板縱向裂縫145 條、裂縫寬度0.02 mm～0.24 mm;右幅橋共發現727 條裂縫，其中腹板斜向裂縫436 條、裂縫寬度0.04 mm～0.56 mm，頂板縱向裂縫291 條、裂縫寬度0.02 mm～0.24 mm。

3)施工遺留質量問題。箱梁底面保護層過薄，梁底距腹板10 cm～50 cm 范圍內分布鋼筋普遍外露、銹脹較嚴重;左幅橋局部底板出現空鼓及混凝土分層現象。

3 主航道橋加固方案

針對主航道橋病害類型及現狀形態，為恢復橋梁承載力和結構剛度、抑制跨中下撓進一步惡化的趨勢、保證橋梁的使用安全，采用增大箱梁腹板截面并設置體內預應力的加固處理方案。

在腹板內側增加18 cm 厚C50 自密實聚丙烯纖維混凝土，腹板每側新增混凝土范圍內，布置5 孔縱向預應力鋼束。原腹板變厚度區域根據部位不同，新增厚度為44 cm～70 cm，腹板增厚結構示意圖見圖1。

4 主航道橋腹板增厚加固施工

4.1 總體施工工藝流程

主航道橋增大截面加固施工總體工藝流程為:腹板表面缺陷處理→測量放樣、新老混凝土接觸面鑿毛→過橫梁預應力鉆孔→植筋放樣、鉆孔植筋→分段綁扎鋼筋、安裝預應力管道→分段安裝模板，澆筑自密實混凝土、養護→預應力張拉、錨固，孔道壓漿→錨頭防護。

圖1 主航道橋腹板增厚結構示意圖（單位：cm）

4.2 腹板表面缺陷處理及鑿毛

在腹板加厚混凝土施工前，對既有裂縫及露筋等病害問題先進行處理。對腹板范圍內的原混凝土表面寬度不小于0.15 mm的裂縫進行壓力灌膠封閉處理，對較小裂縫采取開槽并進行表面封閉處理;鑿除露筋部位的松散混凝土，對暴露的鋼筋進行除銹、阻銹處理，然后采用環氧砂漿進行覆蓋修補。

（191）寬片葉苔 Riccardia latifrons（Lindb.）Lindb.楊志平（2006）

為保證新澆混凝土與原結構混凝土結合良好并共同受力，鑿除面保持毛面，鑿毛后，表面清刷干凈。

4.3 過橫梁預應力鉆孔、埋設鋼管

新增腹板內設各束預應力均要穿過中橫梁，各橫梁厚度較大、內部配筋密集，縱向鉆孔前提前對預應力孔道位置進行準確放樣，并采用鋼筋探測儀對橫梁內既有鋼筋進行探測。

橫梁鉆孔完成后，穿入鋼制襯管，并對鋼襯管端頭進行打磨倒圓弧處理，避免預應力穿束及張拉過程中鋼絞線束觸碰管端棱角受損斷裂。

4.4 植筋放樣、鉆孔植筋

為了使新老混凝土結合緊密，形成共同受力體系，且為普通鋼筋及預應力孔道定位提供支承骨架，采用對既有腹板進行鉆孔植筋的方案。

對分區鑿毛完畢后的腹板表面進行彈線定位，確定預應力孔道線形及投影位置，每隔0.5 m～0.8 m 設置一道U 形定位箍，曲線段適當加密;腹板植筋水平間距10 cm、縱向間距20 cm;錨固齒塊區域，根據齒塊放樣情況及鋼筋設計圖確定植筋位置。

植筋孔彈線定位后，在鉆孔前需對原竣工圖中的預應力體系進行現場放樣定位，并作出標記，遇有植筋孔位與既有預應力孔道沖突的，適當平移植筋孔位，防止植筋鉆孔損傷既有預應力體系。

4.5 分區段安裝鋼筋、預應力管道及模板

因新增腹板屬典型的板式體，新老混凝土接觸面較大，但新增腹板厚度較薄，為降低新澆混凝土前期收縮徐變受接觸面約束、減少新增腹板出現約束裂縫，根據現場實驗選擇合適的分區尺寸。經場外模擬實驗及箱內實體驗證，分段長度超過10 m 時，新增腹板出現大量裂縫;分段長度控制在4 m～6 m 左右，裂縫數量可大大降低。混凝土澆筑則可采取間隔分段施工的方式，以保證每一澆筑段的分塊長度控制在適當的范圍內。

4.6 分段澆筑自密實混凝土、養護

新增腹板采用C50 自密實聚丙烯福塔纖維混凝土，每立方米纖維摻量1.0 kg，采用強制式混凝土攪拌機生產，為保證纖維分散均勻，攪拌時間較普通混凝土延長20 s～30 s。

腹板自密實混凝土澆筑完成后，及時在模板外掛設土工布并持續灑水保濕，進行初期養護;拆模后對新混凝土表面掛設覆蓋土工布并灑水保濕養護，持續養護期不少于7 d。混凝土澆筑及養護期間禁止重型車輛通行，防止因車輛振動造成混凝土凝固期間的擾動，形成內部開裂。

4.7 預應力張拉、壓漿

張拉前對新增腹板及張拉齒塊混凝土表面進行外觀檢查，對腹板加厚出現的裂縫進行封閉處理。1)張拉設備準備:提前對千斤頂、壓力表進行配套標定，并根據標定數據對分級張拉控制力進行核算;校核設計張拉延伸量理論值，如有不符，及時與設計單位溝通、重新核算確認。2)預應力張拉:養護至規定齡期7 d，且現場同條件養護試塊強度達到100%設計強度時方可開始預應力張拉施工;張拉順序為先長束、后短束，兩端同步對稱張拉;張拉作業按照0%→15%→30%→80%(穩定30 min，檢查)→100%的程序進行張拉;量測每級張拉時的實測延伸量，兩端隨時進行復核，確認兩端張拉的同步性。3)張拉過程監控:在新增腹板預應力張拉過程中，密切關注錨固齒塊、新增腹板混凝土表面、中支點橫梁過孔位置等關鍵部位，出現異常響動時應立即停止張拉，查明原因;在張拉至80%的設計張拉力時，暫停張拉，再次檢查確認各關鍵部位結構外觀情況，檢查有無變形或開裂，同時有利于體外索張拉力的自平衡分配;待體系變形穩定后再張拉到100%設計張拉力。4)張拉、錨固:張拉至100%時，記錄實測伸長量，并計算累計實測伸長量，與設計理論伸長量進行對比，確認實測伸長量與理論伸長量偏差在±6%以內;如超出限值，應停止張拉，并分析原因、妥善處理;張拉力及實測伸長量符合要求后，持荷5 min，錨固。5)壓漿、封錨:錨固完成并穩定后，用砂輪機切除錨頭兩端的多余鋼絞線，鋼絞線外露長度為3 cm～5 cm，并用封錨膠泥對錨頭鋼絞線進行封閉;預應力孔道采用真空輔助壓漿工藝，利用側面檢查孔檢查孔道內漿體是否密實、飽滿。壓漿完畢后，采用環氧砂漿對齒塊錨固區域進行封閉、防護。

5 施工監控

增厚腹板加固施工過程中，為確保橋梁安全，及時了解結構實際行為并檢驗加固效果，需對腹板加厚混凝土澆筑及新增預應力張拉施工進行應力和變形監控。

1)撓度監測。在腹板加厚混凝土澆筑期間及新增預應力張拉施工中，根據施工進度情況選取各狀態進行橋面撓度監測，并繪制曲線圖。

腹板加厚混凝土澆筑完畢后，左、右幅橋梁實測撓度曲線見圖2。

圖2 混凝土澆筑后撓度曲線圖

腹板加厚混凝土內新增預應力張拉完畢后，左、右幅橋梁實測撓度曲線見圖3。

圖3 預應力張拉后撓度曲線圖

2)應力監測。腹板混凝土澆筑前后及預應力張拉前后，各監測點應力變化情況均處于正常狀態。應力變化主要監測數據見表1。

表1 應力監測主要數據統計表

3)監測結論。施工期間監測情況表明，腹板增厚混凝土澆筑及新增預應力張拉加固施工期間，主梁變形及應力變化均較少，沒有出現大撓度、大應力的現象，施工過程橋梁結構處于安全狀態。

6 結語

隨著運營時間的增加、車輛荷載的不斷提高，既有大跨度預應力混凝土橋梁病害問題日趨突出［1］，增大截面法是預應力混凝土橋梁加固的重要手段之一［2］。珠海大橋主航道橋連續剛構采用增大截面法進行加固處理，整個加固施工過程較為順利;施工監控數據表明，施工過程中，橋梁結構處于安全狀態［3］。

對加固完成后橋梁通車狀態進行監測，表明加固后的主航道橋橋梁結構整體剛度有了較大提高，達到了加固設計及施工的預期效果。增大截面法在珠海大橋主航道橋中的成功應用，可以為同類橋梁結構的加固設計與施工提供有益的借鑒。

［1］張開鵬，蔣玉龍，曾雪芳.橋梁加固的發展與展望［J］.公路，2005(8):299-301.

［2］沈 華.增大截面加固梁的正截面抗彎性能試驗［J］.遼寧工程技術大學學報(自然科學版)，2013，32(12):1639-1645.

［3］郭智剛，葉見曙，陶海峰.受拉區增大截面加固后相對界限高度系數研究［J］.蘇州科技學院學報(工程技術版)，2008，21(4):9-12.