聯合梁橋綜合維修與加固技術的應用分析

代禮文

（中國十九冶集團有限公司，成都 610299）

1 引言

H 型鋼主梁與鋼筋混凝土組成的聯合梁橋具有工藝簡單、施工速度快、成本較低等特點，在無工業基礎、經濟發展落后的國家使用極為廣泛。由于鋼材和混凝土的彈性模量級差，設計理念中引入混凝土“開裂”理論，通過讓混凝土在較小的活荷載作用下產生裂縫，以提前釋放鋼筋拉應力來平衡H 型鋼主梁和鋼筋混凝土橋面板的彈性變形。但允許的裂縫加快了混凝土碳化和鋼筋銹蝕速度，加上社會經濟和機械制造技術的發展，過載情況遠超設計預期，在非城鎮道路中，實施交通超限管理困難，更是加劇了允許裂縫的發展，使橋梁過早達到正常使用極限狀態，需要通過科學、嚴謹、客觀的檢測評判，采取經濟性好、可靠性強、適應性強的技術處理方案，使原有橋梁在遠低于新建成本并對交通影響最小的情況下滿足預定時期內社會經濟發展的交通運輸需求。

2 維修與加固的方向確立技術

2.1 外觀判斷技術

通過觀察掌握橋梁的基本結構外觀信息，觀察橋梁各部分在各種社會車輛通行時的運行反應狀態，必要時輔以尺量，初步評估橋梁4 個部分（上部結構、下部結構、支座系統、附屬設施）的疲勞損壞性質及影響程度，包括鋼結構下撓的強烈程度，鋼結構受偶然作用損壞情況，觀察漆面的完好性，對漆面的損傷剝落部位做標記和記錄，混凝土結構損壞的性質是活性損壞還是結構性剝落損壞，確定代表性裂縫并做出標記，支座系統的工作狀態，下部結構受自然環境影響的損壞程度和發展傾向，附屬設施的損壞情況及對上部結構、下部結構、支座系的直接和間接影響。初步確定橋梁需要進一步檢測評估的項目，初步判斷維修與加固的實施方向，確定檢測評估方法及需用的檢測設備。

2.2 檢測評估技術

通過政府職能部門及其他渠道獲取橋梁設計圖紙及設計說明書，以及橋梁修建的追溯性資料，特別是質量資料；獲取歷年交通量數據，并根據獲得的交通量數據曲線模擬缺失數據，模擬交通增量曲線，并掌握對橋梁結構產生過影響的事故情況，評估基礎位移對橋梁整體結構的影響。使用漆膜檢測儀對鋼結構防腐層進行檢查，特別是對外觀檢測已做標記部位，需要判斷面漆和底漆的剝落層次和保留層次，對鋼結構受外力傷害部位使用超聲波或射線探傷； 根據獲取的橋梁修建施工資料，使用精密水準儀和全站儀檢測橋面平面位移情況，輔以載重貨車檢測上部結構跨中下撓值，使用貝克曼梁彎沉儀進行彎沉測量，采用MIDAS/Civil 建立模型進行結構驗算，分析鋼梁的疲勞強度以確定其是否滿足荷載及使用壽命要求。

采用回彈法獲取混凝土回彈值，除檢測角度修正值外，根據其投入使用年限，輔以非關鍵位置鉆孔檢測確定碳化深度值，進行碳化深度修正，并引入混凝土使用年限確定的徐變對強度影響修正系數，綜合評判混凝土有效強度參考值。使用混凝土裂縫檢測儀檢測代表性裂縫的寬度和深度，根據檢測數據進一步判斷并確定裂縫性質[1]。

使用鋼筋銹蝕儀檢測鋼筋腐蝕情況，確定鋼筋銹蝕程度，判斷鋼筋工作狀態； 并根據鋼筋銹蝕程度驗證混凝土裂縫產生的原因、性質和發展方向。

3 橋梁各部分的維修與加固技術

3.1 上部結構的維修與加固技術

1）鋼結構的維修與加固：在橋梁的剩余使用壽命期內結構性的維修與加固較少，由有資質的設計單位驗算后確實需要時，采取增設或改良肋板、修復損壞的鋼構件、焊接加厚或加寬下翼緣板并實施跨節點連接等方式來增加橋梁鋼主梁的承載能力，實施時需要修建便道便橋進行交通引流；防腐的維修操作，按照施工規范實施，對單跨中小橋在防腐涂層剝落部位，底漆及面漆按原漆面層數和厚度修補完成后應整體增做一道面漆； 對大橋及多跨橋的防腐涂層剝落部位底漆及面漆按原漆面層數厚度修補完成后，對經修復的主梁按梁、按跨及其余鋼結構按單個構件增做一道面漆。

2）鋼筋混凝土橋面板的維修與加固：一是鋼筋銹蝕的修復，對需要除銹處理的鋼筋，將銹蝕點混凝土鑿開，用鋼絲刷進行除銹，涂刷一層防銹底漆，涂刷防銹底漆時要對鑿開的混凝土面采取隔離措施，避免油漆污染混凝土面，在鑿開的混凝土面上用水濕潤，涂刷一層水泥素漿，在水泥素漿濕潤狀態時使用微膨脹細石混凝土或高強無收縮膠漿材料灌實； 多數鋼筋因保護層裂縫產生微量銹蝕不需要做專門除銹處理，通過裂縫封堵阻斷水汽接觸達到阻銹目的即可。二是混凝土橋面板裂縫維修與加固，對結構性剝落、裂縫損壞，一般處于穩定狀態，沿損壞影響部分外緣將鋼筋保護層混凝土切縫鑿出，再按照鋼筋除銹修復施工流程處理； 對應基于混凝土開裂彈性理論設計的活性裂縫，采用彈性材料對0.3 mm 以下寬度的裂縫進行表面封縫，0.3 mm 以上寬度的裂縫采用彈性材料注漿灌縫，目的是阻斷水汽與鋼筋的接觸以維護鋼筋工作性能。

3.2 下部結構的維修與加固技術

1）基礎維修與加固。同時采取直接維修和間接維修的方法，直接維修是對裸露的鋼樁基礎進行除銹、做防腐并增加一定厚度的鋼筋混凝土包裹層，對裸露并有部分剝落、裂縫的鋼筋混凝土樁基礎進行鋼筋混凝土包裹；間接維修是錐坡修復，采用設置攔河壩等方法提高河床淤積高度，保證橋臺、橋墩基礎的埋置狀態。在河道設置丁壩、順壩進行導流，以減少水流對墩臺的沖刷損壞。

2）橋臺的維修與加固。在聯合梁橋中多采用埋置式橋臺，橋臺損壞多因橋頭錐坡受可變作用及偶然作用損毀致橋臺樁基懸空，部分裸露的樁基在偶然作用下橋臺出現結構性裂縫，該裂縫在一般情況下處于穩定狀態。先用切割機將表面切成寬5 mm、深20 mm 的槽，用高壓水沖洗干凈，并用壓縮空氣吹干，再用無收縮高強膠漿進行表面封縫抹平，在縫寬0.3 mm以上部分安裝注漿嘴； 縫寬＞2.0 mm 部分使用高強無收縮漿料注入灌縫；灌縫漿料強度達到80%后對縫寬0.3～2.0 mm 部分采用熱風吹縫注入環氧樹脂。

3）橋墩的維修與加固。橋墩的損壞主要集中在承臺和墩身混凝土表面因受水中礫石的沖刷影響損壞，部分柱式墩因柔性抗震特性，沖刷損壞后局部截面減小部位出現水平微裂。在經荷載計算后在橋梁基礎承載能力的安全儲備以內，于承臺表面和墩身表面增加一定厚度的高標號鋼筋混凝土包裹層，對承臺和墩身起到保護和加強作用。

3.3 支座系統的維修與加固技術

支座系統的損壞主要由于舊橋工藝落后，采用的是平板橡膠支座，使用多年后出現支座自身損壞，以及支座沿橋梁縱向朝背墻方向位移且部分脫離墊石面達到一定的面積，影響使用安全，需要根據損壞程度采取相應的維修與加固技術。

1）支座系統的固定。對支座自身完好，發生位移量小，還沒有脫離墊石，不影響使用效果，但存在位移繼續發展趨勢的情況，需要對支座進行固定以阻止其繼續位移，采取在墊石后背墻底部墊石面高度位置植筋綁扎鋼筋網片，用高標號混凝土將墊石四面包起來，混凝土高度高于墊石面25～30 mm，距離鋼梁底面＞20 mm，需要在左、右、前側設置向外向下的排水孔。

2）支座系統的校正。對支座自身完好，發生位移量較大，且有少部分已經脫離墊石的情況，在支座脫空部分底部使用鋼條下墊抄平鋼楔，用錘擊鋼楔將鋼條與脫空部分支座楔緊，在背墻底部按固定技術的位置先植兩根鋼筋，并焊接兩根頂絲，頂絲端部設置與橡膠支座寬度一致，高度略小的鋼條，將鋼條與橡膠支座脫空邊側面用頂絲頂緊。每天早上檢查鋼楔的松緊，并加強緊固頂絲，經過數天的操作，借助鋼梁晝夜溫縮效應，以及橋上行車荷載產生的振動效應，將橡膠支座復位至墊石上，然后按照支座系統的固定技術進行加固。

3）支座更換。對位移量過大、承壓面過小而產生損壞的支座，需要更換同型號新支座，更換新支座應進行交通管制，在臺前設置臨時基礎，臨時基礎頂面距離鋼梁底部高度需考慮千斤頂高度、鋼桁架高度、橡膠墊塊厚度，按照每根主梁兩臺千斤頂設置，鋼桁架要有足夠剛度，并能有效地將千斤頂的力通過橡膠墊塊作用在橋梁主梁下翼緣支座前200～600 mm上，保證頂升時的總體穩定性；千斤頂使用等壓力控制。將整個橋端頭頂升5～10 mm，將同等型號的新支座從側面推入替換原支座，再按照支座系統的固定技術進行加固。

4）將支座由鉸支座變為剛支座。對部分單跨小橋和橋墩上設有脹縫的多跨中橋，橋臺位置支座損壞的，經設計單位驗算后將墊石之間臺帽上面層混凝土保護層局部鑿除，露出部分箍筋段，在上面焊接鋼筋，在背墻上植筋，綁扎鋼筋網，使用比原混凝土高一個強度等級的混凝土將鋼梁端部與橋臺澆筑為一個整體。在澆筑混凝土后的養護期內，需進行交通管制。

3.4 附屬設施的維修與加固技術

1）錐坡維修。對部分損壞嚴重的橋頭錐坡，橋臺樁樁基礎的樁間土在臺背永久作用及路面可變作用下位移，導致橋頭搭板沉落，路面塌陷。先對橋臺錐坡范圍土方進行回填，并進行錐坡圬工砌筑，錐坡圬工基礎埋深、厚度、強度均應比原做法提高1～2 個等級。在修復錐坡時還要重點注意將錐坡上的排水設施一并完善。

2）橋頭搭板維修。橋頭錐坡維修結束后，將沉落的搭板拆除，重新對搭板范圍的路基進行壓實，再施工搭板基礎和搭板鋼筋混凝土。新施工的搭板不應小于原搭板長度的1.5 倍。

3）橋面鋪裝維修。剔除破損的橋面鋪裝層，重新施作橋面的防水層和瀝青面層[2]。對橋面鋪裝層采用整體或是局部剔除重做，需要與設計、監理現場評估確定，鑿取一定范圍的原鋪裝層樣品，用觀察法確定其完整性及與鋼筋混凝土橋面板之間的黏結性。采取局部剔除重做的橋梁，在局部鋪裝層重做結束后應整體做一道10 mm 厚瀝青表面處治上面層。

4）伸縮縫維修。部分橋梁的伸縮縫損壞嚴重，需要整體更換時將原伸縮縫位置鋼筋保護層范圍內混凝土切割開，鑿出鋼筋網內混凝土，去除損壞的伸縮縫，重新安裝新的伸縮縫，并澆筑鋼纖維混凝土[3]。鋼梁支座已經由鉸支座改變為鋼支座的橋頭，將原伸縮縫拆除后將橋面板鋼筋與臺背鋼筋連接，用較原混凝土高一個強度等級的混凝土澆筑為整體。

5）其他維修。對橋面排水系統堵塞和損壞部分進行疏通，對損壞的排水管進行修復，對老化斷裂的PVC 管采用短管及內襯的辦法進行接長修復，對損壞的鑄鐵管采用內襯焊接法接長修復。對橋面欄桿進行防腐和更換的修復工作。橋頭道路損壞部分按照設計路面結構形式進行維修。

4 結語

經過對聯合梁橋的綜合系統性維修與加固，能夠有效改良橋梁的通行狀況，運行過程中進行精細管理，使橋梁能適應新的交通流量需求，達到并且延長橋梁的使用設計年限，采取維修與加固處理與拆除重建相比，其經濟性更好，性價比較高，特別是我國經濟欠發達地區和20 世紀八九十年代修建的橋梁，在一定時期內聯合梁橋的綜合維修與加固技術有相當大的適應性和發展空間。