賽岐大橋引橋橋面維修改造技術探究

王建華

（寧德市公路事業發展中心，福建 寧德 352100 ）

我國在上世紀60～80年代修建了大量的先張法預應力混凝土簡支組合箱梁橋，這是在當時的經濟技術水平和施工吊裝能力有限的背景下而廣泛采用的一種中小跨徑橋梁結構，為我國的交通運輸事業和國家經濟的發展做出了巨大的貢獻。但是這種橋型在快速推廣應用的同時，也出現了較多的問題，其主要的缺點就是整體性和耐久性較差。隨著社會經濟的快速發展，交通量開始急劇增加，車輛軸重也越來越大，這使得這類橋梁大都處于超載服役狀態；隨著時間的推移，在荷載和外界不利環境的綜合作用下，這些橋梁結構都產生了不同程度的病害，部分橋梁甚至已經成為“危橋”。本文以賽岐大橋引橋橋面維修改造為背景，介紹了這類橋梁常見的典型病害，并提出了維修改造技術方案，供今后此類橋梁的養護參考。

1 橋梁概況

賽岐大橋位于G104 寧德福安市賽岐鎮，橫跨賽江，全長487.8m，該橋于1991年8月竣工，設計荷載為汽車-20 級，掛-100，人群荷載為3.5kN/m2。橋面寬度為：凈-9.00m（行車道）+2×1.50m（人行道）=12m，每側人行道懸挑0.5m，橋面為10cm 砼鋪裝層。橋跨結構為：30m+（45m+3×70m+45m）+5×30m=480m，主橋為（45m+3×70m+45m）的5 跨預應力混凝土箱形連續梁；賽岐端引橋為1 孔30m 的先張法預應力混凝土簡支組合箱梁，羅江端引橋為先張法5 孔30m 的預應力混凝土簡支組合箱梁。

圖1 賽岐大橋總體布置圖（單位：cm）

2 引橋病害及成因

2.1 引橋橋面主要病害

引橋槽型梁外觀質量較好，跨中截面和支點截面均未發現受力裂縫。橋面預制空心板大多存在縱向裂縫，尤其以羅江側引橋第1 跨橋面中線附近橋面縱向開裂問題最為嚴重，其中裂縫長度、最大寬度分別為30m 和4cm，該裂縫縱向貫穿于整個橋跨，縱向裂縫貫通橋面板，存在漏水情況；橋梁下游側兩片槽型梁存在向外滑動現象，滑移距離約為4cm，槽型梁兩端橫隔板連接鋼構件被拉斷。

圖2 橋面縱向裂縫示意

圖3 橋面縱向開裂照片

2.2 病害成因分析

賽岐大橋引橋橋面產生縱向裂縫的主要原因為：其一，賽岐大橋引橋原為預應力混凝土簡支組合箱梁，原橋預制空心板直接擱置在槽型梁上，梁板連接效果不佳，空心板間橫向聯系較弱，橋梁整體性較差。其二，空心板承載力設計承載力較設計使用汽車荷載富余較小。在使用中，受超載、重載車輛增多等因素的影響，橋梁出現了橋面空心板單板受力和抗力不足，進而產生橋面縱向裂縫。其三，本橋梁還存在下游側兩片槽型梁向外滑問題，其誘發原因在于：隨著橋梁使用年限的增加，其縱向裂縫的寬度不斷擴大，受此影響，橋梁空心板單板受力現象加劇，并且橋梁的橫向聯系逐漸減弱，在車輛反復沖擊等因的影響下，橋面板和橋面病害發生惡性循環問題，最終導致槽型梁向外滑問題。

3 引橋橋面維修改造技術方法

針對引橋橋面的病害，目前主要的加固方法有以下幾種：

（1）粘貼鋼板或碳纖維布：該方法是將鋼板或碳纖維布粘貼在橋面板底部，用以增加板底抗拉性能，對混凝土開裂能起到一定的限制作用。其優點是施工方便、適應性強。但由于鋼板或碳纖維布與橋面板緊密粘結才能發揮效果，故對施工工藝有較高的要求。而且鋼板會增加結構自重，碳纖維布不能補強結構剛度，因此提高橋面板的承載力有限。

（2）改變結構受力模式：在橋面板下部粘貼1 層鋼筋混凝土現澆板，增大橋面板的截面高度。同時現澆板通過在槽型梁腹板植筋，將槽型梁與橋面板連接成一個聯合截面，類似于帶濕接縫的小箱梁結構。伸縮縫附近還可做局部加厚處理，抵抗車輛沖擊荷載作用。這種方法增強了梁板協同作用，提高了橋面板的抗彎能力，以及抵抗局部沖擊荷載的能力，改善了組合橋梁的整體工作性能，使得橋梁的承載能力有較大的提高，其缺點是施工復雜、難度較大，需要搭設模板和臨時支架。

（3）直接更換橋面板。這種方法的優點是針對性強，施工方便快捷。現在施工技術較好，材料質量高。重新安置的橋面板能夠滿足一段時期交通的需要，但是缺點是板上的鋪裝層必須拆除后重新鋪設，并且在更換的過程中需要封閉橋梁施工，影響正常交通通行。

在上述三種方法中，粘貼鋼板或碳纖維布方法、僅將兩片梁之間改變結構受力模式的方法，屬于治標不治本的加固方式。直接更換橋面板方法，不僅可以提高各片槽型梁的協同工作能力，使各片梁的受力更加均勻，而且橋梁的橫向整體性和行車舒適性均有明顯改善。

圖4 引橋橋面維修改造后斷面

4 引橋橋面維修改造施工要點

4.1 橋面板與既有槽型梁的連接

新現澆橋面板與原預制槽型梁的連接直接影響著本項目的加固成敗，槽型梁上方的空心板拆除時應注意保留槽型梁頂部的鋼筋，能繼續使用的可適當彎折于新橋面板中，不能繼續使用的，要在該鋼筋一側沿縱橋向植入φ16鋼筋，植入深度不小于15d。為了加強新現澆橋面與原預制槽型梁的連接，本次維修改造采用的植筋方式，在橋面板混凝土范圍內采用矩形形式與橋面板的縱橫向鋼筋采用雙面焊接或者搭接的形式連接在一起。

拆除空心板后，鑿毛槽形梁頂端舊混凝土，深約1cm。清除表面浮漿及松動骨料，使混凝土結合面表面粗糙度達到±7mm 要求，澆筑新混凝土前充分清洗舊混凝土，使混凝土表面濕潤無明水，涂刷界面劑，以保證新老混凝土結合良好。

4.2 橋面板混凝土澆筑

橋面板由于鋼筋較密，振搗必須充分到位，應注意避免過振引起的集料沉底，砂漿上翻的現象。橋面板時應一次性澆筑完成，并采取適當措施，減少混凝土收縮，及時、充分養護，避免早期開裂。混凝土養生期間應盡量避免受擾動，濕養時間不小于15d。

4.3 槽型梁糾偏復位施工

槽型梁滑移是本項目的主要病害表現，對于PLC 系統同步頂升控制，要求千斤頂配有液壓控制系統、液壓鎖，進而在保證豎向頂升操作同步性的基礎上，防止系統及管路失壓問題。滑移面安裝時，要求在鋼板與槽型梁底的楔形鋼板外邊緣進行焊接處理，并且要在四氟滑板表面的儲油槽內放慢硅脂。下落及PLC 系統同步橫向糾偏控制的施工內容與頂升施工相反，要求頂推過程的同步誤差小于0.5mm，當超過這一標準時，應通過關閉液控單向閥的方式確保梁體安全。

4.4 主要施工管理

橋面系拆橋、交通管制是項目實施的兩個難點。在拆除管理中重視橋面監測，項目縱向監測中，每2m 布設高程測點；而在橫向檢測中，應在每個斷面的中線、上、下游人行道邊緣橋面設置檢測點。在實際拆橋中，按照先拆除人行道構件，再由外往內拆除橋面鋪裝和空心板的順序進行作業，拆除中不得對其他構件造成影響。工程項目交通管制中，與交警部門加強協作，強化施工區域交通組織的管控；同時要求要求19 座以上客車及5 噸以上貨車暫停通行，19 座以內客車空車通過；最后加強施工現場通行管理，如安排交通指揮人員進行指揮，然后在交通標志、標線指示單幅引導下交替通行，修復期間賽岐大橋全程限速20km/h，確保了項目施工的交通安全。

5 引橋橋面維修改造效果評價

為檢驗引橋橋面維修改造的加固效果，在引橋加固施工完成后，對賽岐大橋羅江側引橋第1 跨、第2 跨進行了對比試驗，具體如下：

5.1 靜載試驗及結果對比分析

羅江側引橋第1 跨、第2 跨最大正彎矩偏載、中載工況作用下撓度數據對比見下表。

表1 撓度數據對比表

分析表1 可知：

1、在偏載和中載工況作用下，羅江側引橋第1 跨和第2 跨全截面實測撓度總和相差不大；

2、第2 跨受荷載作用的梁片撓度大于第1 跨相同荷載作用下相同梁片的撓度，在實測撓度總和相差不大的前提下，說明第1 跨在加固后各梁片之間的橫向聯系有所提高。

5.2 環境脈動試驗及結果分析

在橋面無任何交通荷載以及橋梁附近無規則振源的情況下，測定橋跨結構由于橋址處風荷載、地脈動、水流等隨機荷載激振而引起的橋跨結構微幅振動響應。脈動試驗主要測定橋跨結構自振頻率、阻尼比和振型。

表2 脈動試驗實測值與理論值相比較

環境脈動試驗結果顯示，羅江側引橋第1 跨和第2 跨實測基頻大于理論基頻，實測振型與理論振型吻合較好，表明所測結構實際剛度大于理論剛度；第1 跨實測1 階頻率（4.40Hz）與第2 跨實測1 階頻率（4.88Hz）較為接近。

5.3 引橋加固效果評價

根據羅江側引橋第1 跨和第2 跨靜動載試驗結果及實測撓度數據可以得出以下結論：

1、將橋面板、橋面鋪裝與槽型梁整體現澆在一起，同時在L/4、L/2、3L/4處增設3 道橫隔板的加固方式，能夠有效的提高橋梁的橫向聯系，確保在荷載作用下各梁片受力較為均勻，提高各梁片之間共同承擔荷載作用的能力。

2、將橋面板、橋面鋪裝與槽型梁整體現澆，由于自重增加，加固前后的橋梁整體剛度未發生明顯變化，整體剛度未得到有效提升。

3、根據賽岐大橋竣工圖，結合靜動載試驗的結果分析，空心板是橫向放置在槽型梁上方及槽型梁之間，橫向聯系主要依靠橋面鋪裝的整體性來傳遞，這種結構形式具有梁與梁之間的橫向聯系弱、易破壞等缺點。在日常檢查中，若發現橋面鋪裝出現沿空心板搭接位置的縱橋向裂縫時，應引起高度重視，及時進行修復，避免出現嚴重的單板受力現象，影響橋梁的運營安全。

6 結語

科學合理地進行橋面病害維修改造，能有效提升橋梁想項目的整體應用效益。結合賽岐大橋引橋橋面病害維修改造項目實際可知，橋梁不同，其橋面病害和具體的成因表現具有較大差異，在橋梁橋面病害維修改造中，施工人員只有系統分析橋面病害成因，合理選擇病害處置方式，才能有效地提升橋梁病害處置質量，繼而為人們創造安全的交通出行環境。