有粘結預應力體系在高速公路橋梁加固中的應用

摘要隨著高速公路交通量的不斷增加，超載、超限車的屢禁不止及橋梁使用年限的增長等多方面的原因，導致橋梁的承載能力不能滿足使用要求為此，本文提出的有粘結預應力體系加固技術在結構抗彎加固的新工藝、新方法，已在上三高速15K+860通道橋加固中成功應用。

關鍵詞橋梁有粘結預應力聚合物砂漿加固

中圖分類號:U44文獻標識碼:A

上三高速K15+860(跨徑3m、交角90€埃┩ǖ狼盼揮諫先咚俟?5K+860處，斷面形式為B€譎=3.0m€?.3m的箱涵，頂、底板厚29cm，側板厚27cm，混凝土為25號混凝土。該橋右幅為一期“四自”工程建造，左幅為二期建造。如圖1所示為K15+860箱涵橫斷面圖

由于超載超限的嚴重影響及當時施工工藝的制約，該橋混凝土風化嚴重(測試碳化深度均在5cm )、通道頂板采用回彈法測試強度推斷值僅在10MPa左右，遠低于設計要求，且頂板底面裂縫較多，分別垂直于公路中心線方向分布，經檢測，雖然混凝土強度測試結果較設計值偏低許多，但并未出現破壞性裂縫和病害，特別是箱涵的側腹板在檢查時并未發現可見病害，因此本箱涵加固維修重點在箱涵頂板裂縫的補強加固和箱涵側腹板的碳化防護問題處理上。

1 加固方案比選

1.1 方案一:箱涵頂板底面粘貼碳纖維布加固

在箱涵頂板底面沿橋縱向粘貼寬30cm，厚0.167mm的碳纖維面(單位面積重量為300g/m2)，間距為20cm;在其上沿橋橫向再粘貼3條寬30cm，厚0.167mm的碳纖維布壓條。

1.2 方案二:箱涵頂板底面采用有粘結預應力體系加固

在箱涵頂板底面，沿平行于道路中心線方向，以間距20cm布置預應力鋼筋，通過錨固于箱涵頂板底面的螺栓將其固定，采用螺旋扣環拉緊器或測力板手扭進螺旋進行張拉。預應力鋼筋張拉后，噴注3cm厚氧化鋁聚糖樹脂砂漿或高性能抗拉復合砂漿，將預應力鋼筋與被加固梁體粘結為一體。預應力鋼筋采用直徑€%o6.3mm的鍍鋅軟鋼絲，或用兩股鋼絞線、高強螺旋肋鋼絲替代。

1.3 方案三:箱涵頂板底面噴射混凝土加固

在箱涵頂板底面布置10cm€?0cm間距€%o8鋼筋，并通過錨固于箱涵頂板底面及側板的€%o12植筋固定，在其上噴射6cm厚的混凝土，增大箱涵頂板截面。

三個方案原理相同，都是在箱涵頂板底面采用加強材料提高結構的抗變承載能力，抑制裂縫的發展。方案一造價較高，施工相對容易，工期短;但由于補強材料的應用滯后特點，碳纖維的高強抗拉性能不能得到充分發揮，仰面粘貼碳纖維布施工質量較難保證，混凝土碳化較深不利于碳纖維發揮作用。方案二施工較簡單，工期較短，它解決了補強材料應力滯后的缺點，提高了補強材料的的利用效率，同時有錨固簡單和結構耐久性高的技術優勢，復合砂漿直接噴射在板底，省去了對頂板混凝土防碳化的處理。方案三采用在板底截增大截面、增加鋼筋布置，提高承載力，該方案造價最低，施工較簡單，但回彈損耗量大(50%以上)，加固工程量小，難于發揮噴射混凝土大面積施工處理快捷的優勢。綜合比較選擇方案二為加固推薦方案，即箱涵頂板底面在粘結預應力體系加固方案。

2 工藝流程及特點

2.1 裂縫灌漿處理

(1)對混凝土表面進行處理，消除松散灰漿、砂粒，使混凝土表面保持干凈;(2)灌縫用膠必須按所選用產品確定試驗的配合比進行拌合，準確稱量各組成材料并攪拌均勻。灌漿膠配好后，應盡快將其注入到裂縫中，并在該產品規定的適用期內使用完畢;(3)灌漿配制，根據現場施工的實際情況，進行化學灌漿的配置，并要求達到表1的性能要求:(4)灌漿工藝，啟灌之前，先接通管道，打開所有灌漿嘴上閥門，用氣壓為0.2MPa以上的壓縮空氣將管道及裂縫吹干凈。灌壓壓力以0～0.2MPa為宜，壓力逐漸升高，防止聚然加壓使裂縫擴大;(5)縫隙全部注滿后應按材料要求進行養護，等漿液固化后，拆除灌漿嘴，并對混凝土表面進行修整;寬度小于0.15mm的裂縫進行封閉處理。

2.2 有粘結預應力體系加固施工

(1)將缺損部位表層劣質混凝土鑿除，直至露出新鮮、密實混凝土，剔除修補結合面的表面浮石。修補結合面鑿毛鑿平、整齊劃一，并對外露的鋼筋表面進行人工除銹處理，用摻有水泥用量的3%的R-I型除銹劑的525號硅酸鹽水泥純漿涂刷在鋼筋表面上;(2)用高壓射流技術清洗修補結合面;(3)在箱通頂板底面，沿平行于道路中心線方向，以間距20cm布置預應力鋼筋，鍍鋅軟鋼絲束靠錨固于混凝土梁體上的角鋼固定，通過錨固于箱涵頂板底面的螺栓將其固定，采用刻度板手扭過螺旋進行張拉。預應力鋼筋張拉控制在960MP后，澆筑EC聚合物砂漿3cm厚，將預應力鋼筋與被加固梁體粘結為一體。砂漿應保持表面濕潤，養生2-3天。使結構的承載能力提高，工作性能改善。(4) EC2000工藝是采用€%O6.3mm的鍍鋅軟鋼絲束對混凝土箱通頂板施加預應力，采用EC2000聚合物高密度砂漿對混凝土結構進行修補的綜合加固技術(見圖2)。

3 加固效果評價

紹興管理處為確保大流量下的高速公路營運安全，積極探索橋梁維修加固新技術、新工藝，經設計單位綜合方案比選后，使用有粘結預應力體系加固代替普通的粘貼鋼板條與粘貼碳纖維布加固技術。采用有粘結預應力體系加固工藝，有效減少箱通縱向鋼筋既有應力，同時預應力鍍鋅軟鋼絲束能分擔截面拉應力，顯著減少縱向鋼筋在荷載作用下的增加值，提高箱通截面承載力，增加其安全系數。

有粘結預應力體系加固工藝是首次在滬杭甬、上三高速公路的橋梁維修加固的使用，不需要借道施工，對高速公路上的交通影響少、工期短、造價低，加固工作均可在營運條件下實施，對高速公路的社會形象無任何影響。

4 結束語

EC2000聚合物砂漿具有強度高、良好的抗疲勞性能和耐腐蝕能力、良好的耐久性和抗沖擊能力，且存在與基材緊密連接和協調變形等明顯優勢。該加固方法施工便捷，施工質量易于保證。實踐證明，用有粘結預應力體系加固鋼筋混凝土箱通后，其抗彎承載力有明顯提高，具有良好的加固效果和綜合的經濟效果。