連續剛構箱梁預應力齒塊崩壞修復應用淺析

魏岑翀

（寧德市交通運輸綜合執法支隊， 福建 寧德 352100）

0 引言

改革開放以來，特別是2000 年以后，依靠不斷增強的綜合國力和自主創新能力，我國橋梁設計建設水平不斷提升，創造了多項世界第一，為經濟社會發展發揮重要作用。連續剛構梁橋的設計、建造、運營、養護技術及經驗已經非常成熟。隨著橋梁建設規模的不斷擴大，建設速度不斷提高，在新建橋梁施工過程中，一些主客觀因素的偏差往往會導致質量把控不到位甚至造成質量隱患、質量缺陷及質量問題。如常見的混凝土裂縫、掉塊空洞、漏漿露筋、張拉預應力損失等。

本文結合某連續鋼構箱梁預應力束齒塊崩壞病害開展實踐，對施工過程中發現的現澆合攏段W1 號預應力束齒塊崩壞問題，對病害缺陷深入分析，謹慎選擇修復方法，對解決橋梁預應力齒塊崩壞的特殊病害問題進行了探索。

1 工程概況及病害情況

1.1 工程概況

國省干線（聯七線）公路某大橋總長213.5m。上部結構采用55+95+55變截面連續鋼構箱梁，橋寬11.0m。下部構造采用箱墩，基礎為鉆孔灌注樁、擴大基礎。

大橋上部結構為單箱單室變截面連續剛構箱梁，控制斷面梁高：中心點處5.2 米,邊跨直線段及主跨跨中處2.4m,其高跨比分別為1/18.3 和1/39.6。梁高變化曲線采用二次拋物線。箱梁橫段面為單箱單室直腹板，頂板寬11.0m,底板寬6m，箱梁梁體兩翼板長度為2.5m。箱梁底板水平，橫坡由腹板高度調整，箱梁頂面設置2%的雙向橫坡。

1.2 病害情況

項目部于中跨合攏澆筑前對1#～2#中跨合攏段大里程左側W1 預張拉10%。合攏段澆筑后，1#～2#中跨合攏段預應力束左側W1 張拉至90%時，齒塊尾端部與頂板轉變位置的混凝土崩裂，停止張拉，觀察數日無變化。重新補張時，崩裂部位的混凝土破損脫落，預應力束及剛筋發生向下的變位，齒塊預應力束錨固端開裂，如圖1、2。

圖1 左側W1預應力束底縱向裂縫

圖2 右側W1預應力束底縱向裂縫

小里程側，左右側W1 預應力束均產生沿波紋管的縱向裂縫。如圖3、4。

圖3 左側W1預應力束底縱向裂縫

圖4 右側W1預應力束底縱向裂縫

經過現場檢測，左側W1 預應力束縱向裂縫長度為0.6m，寬度為1.5mm，右側W1 預應力束縱向裂縫長度為0.75m，寬度為1.8mm。

2 病害原因、修復重難點及處理方案

2.1 病害原因

經勘查，病害原因為施工單位未嚴格按照設計圖紙設置防崩剛筋、橫向剛筋間距普遍大于設計值，部分縱向剛筋在箱梁分塊處不連續，以及混凝土在箱梁分塊處膠結不牢固、齒塊剛筋保護層厚度不足等。

2.2 修復重難點分析

2.2.1 對既有梁體預應力設施的保護

箱梁破損區域位于箱梁頂板，距離梁體預應力管道非常近，且部分破損區域已經裸露出部分預應力體系的波紋管，在施工中，極易在操作不當、過度施工的情況下對預應力體系造成損傷，導致箱梁結構二次損害，影響橋梁的結構安全。因此，必須在施工過程中對預應力體系進行有效的保護[1]。

2.2.2 新舊混凝土結合面質量保證

箱梁修復加固需對破損區域缺陷混凝土進行鑿除并重新澆筑，同時在箱室內增設一道剛筋混凝土內拱來提高梁體破損區域的承載能力，因此，橋梁結構原混凝土與新澆筑混凝土材料間的粘結力非常關鍵，而提高粘結力最有效的手段就是對新舊混凝土結合面的處理質量。

2.2.3 新澆筑材料的選型

箱梁破損區域位于箱梁頂板底面，與新增剛筋混凝土內拱相同，均位于箱室內，在完成模板安裝支護后，澆筑條件非常有限，無法保證普通商品混凝土的澆筑密實度，即有可能在澆筑區域頂部、側面殘留大量的空洞、氣泡等現象，嚴重影響修復的施工質量，且澆筑區域寬度大、厚度薄，普通商品混凝土的流動性無法達到本次箱梁修復加固施工的要求，因此，選擇一款既能滿足設計要求，又能滿足現場澆筑條件的材料是修復的關鍵。

2.3 修復實踐及應用

根據箱梁的施工設計圖及相關施工資料，以三維建模的形式，展現出預應力管道在箱梁結構中的位置，與崩壞區域及加固施工區域的位置關系，作為現場施工的指導性資料，對崩壞區域混凝土進行鑿除、齒塊下部采用自密實混凝土灌漿料設置支撐梁等措施，控制修補、加固施工的精確度，防止因本次修復施工損傷預應力體系，造成箱梁結構的二次損傷。

具體修復方案為先將已張拉剛束W1 退張，在齒塊下部澆筑支撐梁，支撐梁頂部、側面厚度均為40cm，縱向長2m，支撐梁豎向需設置植筋與頂板及齒塊相連接，頂部植筋間距為30×30cm，側面植筋間距為30×30cm，均采用梅花狀布置，植筋深度為15d，植筋過程中注意避開頂部鋼束，側面腹板植筋按照圖紙鋼筋間距配合鋼筋探測儀避開豎向預應力筋。采用HRB400 鋼筋，直徑為25cm 和16cm[2]。

圖5 支撐梁截面圖

圖6 支撐梁側面圖

圖7 支撐梁平面圖

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG3362-2018），進行三角尺塊錨固區內五個受拉部位的拉力計算：

一是錨下劈裂力計算；二是齒塊端部面根部的拉力計算；三是錨后牽拉力計算；四是邊緣局部彎曲引起的拉力計算；五是徑向力作用引起的拉力計算[3]（圖8）。

圖8 后張預應力構件齒塊錨固區的受拉效應

經過計算，得出結論如表1，表明上述方案滿足加固要求。

表1 三角齒塊錨固區內五個受拉部位拉力值

修復時，對原混凝土面進行鑿毛處理，根據待選用的自密實澆筑材料，選用該類材料專用的界面劑，提高新舊混凝土結合過程中的粘結力。

新澆筑結構混凝土材料擬采用補償收縮自密實高強灌漿料，該類材料有粗骨料小、強度高、粘結力強、流動性好、密實度高、耐久性好、免振搗、施工便利等特點，既能滿足設計要求，亦可解決澆筑難題[4]。

所有自密實灌漿料、界面劑、植筋膠、鋼筋等材料進場前，均需具備產品合格證、送檢報告等，對材料性能指標、實際配比用量等進行充分試驗且強度滿足要求后方可用于實際齒塊修復部位。拌制灌漿料時嚴格按灌漿料產品要求的水灰比進行。澆筑完成后對其進行養護及模板拆除。

加固修復過程中，對施工部位進行有效監測，實時掌握混凝土的溫度變化。在修復工程完成后，持續對加固部位進行定期檢測，確保使用安全[5]。

3 完工質量驗收標準

經充分養護，混凝土達到齡期后，對修復部位進行外觀及強度檢測分析。外觀光滑平整，混凝土灰色；表面無收縮裂紋，質地堅硬；無鋼筋外露，錘擊無空響。采用回彈法對混凝土強度進行檢測，檢測結果滿足設計及規范要求[6]。

4 結束語

采用上述方法加固修復后，箱梁混凝土外觀質量和強度要求得到了很明顯的改善，滿足設計及規范要求。該加固修復方案沒有大規模破壞梁體、預應力體系、混凝土受力構件，可有效降低施工成本，完工質量滿足規范及設計圖紙要求，是一個成功的修復案例，為今后預應力齒塊混凝土修復工程及在用橋梁養護加固提供一定的借鑒作用。

同時，隨著我國公路橋梁建設的繼續跨越式發展及工匠精神的推廣普及，需要持續對技術工人開展專業化培訓，提高質量意識及責任感，對常見質量問題進行規避，不斷推動我國橋梁工程事業發展。