淺談震后橋梁的維修加固

彭 亮

(仁壽縣重點交通建設項目領導小組辦公室工程技術服務中心， 四川眉山 620500)

淺談震后橋梁的維修加固

彭 亮

(仁壽縣重點交通建設項目領導小組辦公室工程技術服務中心， 四川眉山 620500)

發生地震后，保證受災地區交通暢通是重中之重，而災區沿線受損重點橋梁的維修加固更是首要任務。文章根據新疆2011年8月喀什地區伽師縣發生里氏5.8級地震后某公鐵立交橋的維修加固實例，對受損橋梁的快速維修加固和橋梁抗震設計提出一些建議，以供參考。

地震； 橋梁； 鑒定； 維修加固； 施工

1 工程概況

2010年9月位于南疆線伽師總場某公鐵立交跨線橋建成，是一座3～16 m預應力混凝土空心板跨線橋，橋梁全長54.64 m，橋下為南疆鐵路雙線。2011年8月11日18時06分，喀什地區伽師縣發生里氏5.8級地震，震中位于阿圖什與伽師縣交界處，震源深度8 km。強烈的地震造成伽師總場公鐵立交跨線橋發生病害。文章主要就震后橋梁典型受損部位的維修加固實例進行總結和分析，為類似的災后重建工作提供一些參考。

2 檢測鑒定

地震發生后，業主部門實地考察發現該橋部分構建有明顯的破壞，迅速委托檢測部門對橋梁進行檢查評定，鑒定結果為橋梁墩臺抗震擋塊破損、橋梁整體以跨中為中心發生逆時針方向水平轉動0°7′34″，致使伸縮縫處錯位約5 cm，橋梁抗震錨栓嚴重變形，橋墩龜裂等病害，總體技術狀態為51.8分，鑒定結果為三類橋，需進行維修加固處理。

3 加固措施

業主隨后分別委托設計單位進行方案設計，施工單位進行現場施工。

3.1 維修加固方案

維修擋塊 → 伸縮縫拆除 → 梁體頂升及支座更換 → 安裝伸縮縫 → 抗震錨栓安裝 → 加固橋墩。

3.2 擋塊修復

3.2.1 橋臺擋塊修復

本工程橋臺擋塊破損嚴重，混凝土需用風鎬全部鑿除，而伸入橋臺蓋梁和背墻內鋼筋因長度過長，僅憑植筋技術替換達不到原設計標準，且橋梁發生轉角后，在橋臺處最大位移為5 cm左右，絕大多數擋塊鋼筋沒有發生嚴重變形并可以利用，故本次加固只在蓋梁和背墻內植入部分加強鋼筋并保留原有鋼筋。修復施工如圖1所示。

3.2.2 橋墩擋塊

本橋橋墩擋塊只發生混凝土破損，擋塊處梁體未發生擠壓變形，故只需鑿除部分破損混凝土后重新澆筑，對細部裂紋采用注膠工藝修補。

3.2.3 植筋施工工藝

(1)施工工藝流程為放線→鉆孔→清孔→注膠→植筋。

(2)根據施工圖所示尺寸準確定位鉆孔位置，孔徑要求大于鋼筋3～5 mm，鉆孔深度≥10D(植筋直徑)。

(3)鉆孔后采用空壓機風管清理孔內灰塵。

(4)孔內灰塵清理完畢后，向孔內注入2/3的PG2 000植筋膠，將鋼筋插入孔中。旋轉、擠壓。植筋后3～5 h不得搖動所植鋼筋，對3～5 h后檢查所植鋼筋還不夠牢度合格的鋼筋應重新植筋，注意清凈老膠泥及灰塵。

3.3 支座更換

3.3.1 頂升系統

本橋每跨有9片梁體，頂梁前先在橋底搭建腳手架方便人員施工，再采用大噸位同步頂升系統，事先將千斤頂進行荷載分級標定，以油壓表控制頂升力，以頂升高度作為控制標準，將多點位同級別的千斤頂用等壓網絡油管路并連成一體，便于達到大小一致的頂升力(圖2)。

該系統的應用將很好地避免在傳統手動頂升過程中可能會產生的不同步起頂現象，該現象有可能會對梁體產生不均勻受力，并導致梁體間聯接開裂受損。

本工程為板式橡膠支座，支座墊石+支座高度為15 cm，由于支座和支座墊石高度較矮，為滿足空間高度的需求和更好的放置千斤頂，選用超薄型超高壓千斤頂進行頂進施工。

根據設計圖紙，該橋梁跨重量分布計算見表1。

根據橋梁孔跨上部結構計算表，每跨單片空心板梁支座反力為342.3÷9÷2=19.02 t，每片梁采用橡膠支座4個，同步頂升時油頂安裝在每片空心板梁兩端中心位置，每片共計安裝2頂超高壓油頂，每跨共計安裝18頂。油頂布置如圖3所示。

3.3.2 頂梁

為防止空心板梁在分跨頂進時產生橋面鋪裝層拉裂，增加后期修補工作量和修補時對橋梁既有結構的負面影響，該橋梁上部頂升采用整體頂進方式，共需RCS-302超高壓千斤頂(30 t)54頂，頂梁時，采用分級加載，每次施加25 %的頂力后做各項檢查。

3.3.3 更換支座

根據安全施工的需要，在橋梁支座進行更換前，應對施工部分的橋梁梁體進行全面檢測，主要檢測內容為梁體是否有明顯開裂、混凝土剝落、露筋等不宜施工的情況出現。

本橋支座大部分扭曲變形，不銹鋼板因地震嚴重移位。整體頂升后對變形支座全部進行更換，不銹鋼板重新校正復位，用環氧樹脂粘貼在梁體預埋鋼板上，四周用不銹鋼焊條焊接固定。

3.3.4 落梁

落梁卸載時與分級加載的順序相反分級卸載。卸載完畢檢查上墊石和支座之間結合是否緊密，或用修補砂漿進行部分修補。

3.4 伸縮縫施工

3.4.1 施工內容

拆除舊伸縮縫，安裝40型伸縮縫，澆筑混凝土，覆蓋養生。

3.4.2 工藝流程

風鎬直接鑿除混凝土→清理出鋼筋→鑿出破碎混凝土→鑿毛接觸截面→增加錨固鋼筋(植筋)加固→安裝鋼筋→安裝模板→澆筑混凝土→養生→安裝橡膠密封帶。

3.4.3 施工方法

普通風鎬破除法。采用風鎬直接小塊鑿除，直到清理出鋼筋為止。鑿出破碎或空洞范圍內的混凝土，清理出鋼筋，鑿毛接觸截面。

安裝及調整錨固鋼筋，對錨固鋼筋和預埋鋼筋進行檢查，變形嚴重或開焊等不符合要求的，采用割斷、彎折與伸縮縫錨固鋼筋進行有效連接，缺預埋鋼筋部位，采用植筋技術(植φ12鋼筋，植筋深度12 cm，植筋鉆孔直徑14 mm，向孔內注入粘結材料時，注意必須注入順暢并從孔底逐步向孔口填注，以保證孔內空氣被完全排出，填注飽滿)。所植鋼筋根據伸縮縫錨固鋼筋形狀進行彎折，再與伸縮縫錨固鋼筋進行焊接連接(伸縮縫正確就位后，在伸縮縫錨固環與預埋鋼筋之間焊接橫筋)。

澆筑混凝土并達到70 %以上強度時，清除塞在型鋼和型腔中間的隔離物，然后裝入橡膠密封帶。伸縮縫安裝溫度在15～25 ℃較為適宜。

3.5 抗震錨栓

抗震錨栓主要起到連接上下部結構、限制上下部結構水平位移的作用。

3.5.1 鉆孔

測量人員按照恢復抗震錨栓平面布置圖及現場實際絞縫位置，用垂球垂線在橋墩(臺)蓋梁上做好標記，利用全站儀設自由測站測出各點的坐標，然后通過坐標放樣作出抗震錨栓在橋面上的平面點位，采用混凝土鉆孔機具鉆孔，鉆頭直徑尺寸為6 cm、2.8 cm，先采用D60 mm鉆孔機械鉆進入蓋梁深度3 cm時，再換成D28 mm鉆孔，鉆至28 cm深度，采用空氣壓縮機對錨栓孔進行清理。

3.5.2 抗震錨栓安裝

全橋共計抗震錨栓48套，其中0#臺8套、1#墩16套、2#墩16套、3#臺8套。加固設計抗震錨栓為φ25鋼筋。考慮本工程為維修加固工程，采用直接從空心板頂鉆孔，鉆孔直徑6 cm、2.8 cm，鉆進蓋梁深度28 cm。鉆孔結束后橋墩(臺)蓋梁部分的鉆孔內灌入YJS-502植筋膠，然后再插入2根錨栓鋼筋，采用環氧砂漿封堵。錨栓鋼筋植入如圖4所示。

3.6 橋墩加固

本橋橋墩裂紋較多，且呈現龜裂現象，經檢測部門檢測裂紋主要集中在0.1～0.15 mm區間，本次維修加固主要對橋墩的蓋梁、橋墩立柱及其系梁上的裂縫寬度大于0.1 mm的采用壓力灌注法處理，裂縫寬度小于0.1 mm的采用表面封閉法處理，裂縫修補完后再統一對橋墩立柱進行無機涂料處理。

4 二次檢測

施工單位完成施工后，業主委托第二家檢測單位對該橋進行質量檢測和評定工作，項目綜合鑒定得分76.3分,質量等級“合格”,但須對工程中存在的局部質量問題進一步完善。

5 總結思考

5.1 理論模型

本橋按地震烈度Ⅶ設防，但由于地震發生時實際烈度達到Ⅷ度，故導致橋梁破損較重，通過建立有限元模型，模擬地震對橋梁的影響，并對橋梁抗震設計中一些問題進行總結思考。

本橋公路等級為二級公路，橋位處地震動峰加速度系數為0.2，地震基本烈度為Ⅷ度，場地類型為Ⅲ級。利用有限元軟件MIDAS CIVIL 2010程序對橋進行仿真分析(圖5)。

5.1.1 計算內容

(1)橋梁動力特征為自振頻率和振型。

(2)采用反應譜法對該橋在E1地震作用下的反應進行計算。

5.1.2 邊界條件

由于該橋是斜交空心板式橋，用MIDAS CIVIL 2010軟件中空心板梁格法模塊進行建模，空心板和橋墩均采用梁單元模擬，邊界條件如下：

(1)橋臺采用支座約束：橋臺約束采用活動約束，橋墩采用固定支座約束；

(2)橋墩建模考慮樁土作用，樁底固結；

(3)空心板底部和橋臺、橋墩頂部之間采用彈性連接；

(4)各跨空心板之間的連接為鉸連接(設計圖中各跨之間僅橋面鋪裝連續)。

地震作用效力采用CQC方法，特征值分析控制采用多重Ritz向量法。

5.2 計算結果

(1)第115號單元軸力最小同時彎矩最大，是最不利截面。

(2)橋墩在樁柱連接處附近出現較大的拉應力，此處應力最大為5.7 MPa，橋墩此處會出現裂紋。

6 結論

(1)橋臺處支座由于是滑板式，摩阻力較小，不能分擔過多地震力，故而導致梁體在橋臺處容易撞破抗震擋塊，導致轉動甚至落梁，建議增加橋臺蓋梁寬度，擋塊長度隨之增加(以增大其與梁體接觸面積，降低其與梁體擠壓應力，保護主梁)；同時適當增加抗震擋塊厚度和配筋率。

(2)橋墩為主要地震力卸載結構，建議按照設防等級，合理布置橋墩主筋和箍筋，既要能承受一定的地震荷載，同時箍筋的扛剪能力要足夠強大，才能保證大震不倒、中震可修、小震不壞。

[1] GB 50367-2006 混凝土結構加固設計規范[S].

[2] 中交公路規劃設計院. JTG D62-2004 鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S]. 人民交通出版社, 2012.

[3] 卓尚木, 季直倉, 卓呂志.鋼筋混凝土結構事故分析與加固[M].北京:中國建筑土業出版社，1997.

[4] 楊文淵. 橋梁維修與加固[M].人民交通出版社，1992.

[5] JTG/T J23-2008 公路橋梁加固施工技術規范[S].

[6] JTG/T J22-2008 公路橋梁加固設計規范[S].

彭亮(1982～)，男，碩士研究生，工程師，主要從事交通建設規劃管理工作。

U449.7

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[定稿日期]2017-06-22