橋梁連續箱梁的加固措施及日常養護

吳杰

（貴州省公路橋梁工程總公司，貴州 貴陽 550001）

1 工程實例

1.1 工程概況

某大橋位于330國道K270+830處，該主橋結構形式為變截面連續箱梁，其跨徑布置為(52+80+52)m，橫斷面形式為單箱單室箱形截面，箱寬8m，兩側翼緣板懸出3.75m。支點箱梁高5m，中孔跨中及邊孔墩附近梁高為2.4m。箱梁下緣按二次拋物線變化。箱梁底板和腹板厚度由中孔墩頂向兩側遞減。橋面寬度:2m(人行道)+12m(行車道)+2m(人行道)。設計荷載:汽-20，掛-100，人群3.5kN/m2。箱梁混凝土采用50號;縱向預應力采用7Φ5鋼絞線，錨具為XM15-7;橫向預應力采用24Φ5碳素鋼絲，張拉端用弗氏錨，固定端用鐓頭錨錨板;豎向預應力采用精扎螺紋粗鋼筋，錨具為YGM錨。

該橋于2000年建成通車，2005年9月，發現該橋箱梁腹板有裂縫產生。2006年6月，檢查發現，主橋箱梁腹板裂縫1795條，其中裂縫長度在1m以上的有三條，頂板及底板未發現裂縫。2007年5月，發現腹板新的短小裂縫有所增加，原有裂縫長度呈發展趨勢，裂縫長度在1m以上的已有70條，比當年調查結果增加了67條，部分裂縫寬度已達0.3～0.4mm。后來又發現箱梁頂板有縱向裂縫，零號塊橫隔板有發散裂縫，腹板局部露筋，混凝土骨料清晰可見，且骨料間縫隙較大。同時也發現橋面鋪裝混凝土局部破損、部分橋面鋪裝鋼筋已露出表面。

1.2 加固維修方案

對全橋寬度大于0.1mm的裂縫進行灌漿，對寬度小于0.1mm的進行表面封閉處理，對混凝土表面缺陷進行修補。

在主梁箱室內每隔3m增加一道封閉式加勁鋼架，以改善箱梁的整體受力性能。在加勁鋼架的上下錨梁間用螺桿施加豎向拉力，以平衡底板自重產生的彎矩。錨梁采用環氧砂漿工字梁粘貼在頂、底、腹板上。

根據腹板的裂縫成因，在加固計算活載(汽車和溫度)產生的內力由鋼板條承擔，最大的裂縫寬度控制在0.1mm以內。在腹板粘貼60＞6mm的熱軋扁鋼條，埋植螺桿錨固，鋼板條中心間距為30cm，粘貼范圍延伸至梗腋。

根據頂板裂縫的成因分析，頂板裂縫除梗腋位置裂縫為受力裂縫外，其余均為非受力裂縫，因此對其進行封閉處理即可，梗腋處粘貼鋼板。

根據底板的裂縫成因，由于增加了豎向拉桿及錨梁，底板的受力大大改善，底板外的裂縫只需封閉即可。

1.3 加固后荷載試驗結果與運營情況

為檢驗加固補強效果，科研單位對該橋進行了靜動載試驗。在荷載試驗過程中，橋跨結構始終處于正常的彈性工作狀態中，各工況試驗荷載作用下，橋跨結構各主要控制截面的撓度、應力(應變)等測試指標均滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》及現行規范的有關規定要求。在試驗荷載作用下，箱梁混凝土表面粘貼的鋼板與原混凝土結構共同受力變形，箱梁混凝土表面已封閉的裂縫呈非活動性，說明在對箱梁進行裂縫灌漿封閉處理、粘貼鋼板加固補強、粘貼碳纖維布、增加鋼支架后，原結構的結構受力裂縫的活動性得到了有效控制，結構的使用工作性能得到恢復，表明加固補強措施行之有效。表明對該橋箱梁加固處理后，橋跨結構承載能力均達到了設計及現行規范要求，橋跨結構可以投入正常使用。該橋加固恢復正常通車后沒有出現新的裂縫開展情況，運營良好。

2 日常養護與加固維修方案

加固維修方案應以不損傷結構為條件，有目的地對影響箱梁結構安全性與耐久性的表觀質量缺陷進行補強維修與結構恢復修補。

2.1 日常養護與維修

鋼筋混凝土橋梁日常養護維修內容包括:清除表面污垢;修補混凝土空洞、破損、剝落、表面風化以及裂縫;清除暴露鋼筋的銹漬、恢復保護層;處理各種橫、縱向構件的開裂、開焊和銹蝕。保持箱梁的箱內通風，未設通風孔的應補設。梁體的污垢宜用清水洗刷，不得使用有腐蝕性的化學清洗劑。

對梁(板)體混凝土的空洞、蜂窩、麻面、表面風化、剝落等應先將松散部分清除，再用高強度混凝土、水泥砂漿或其它材料進行修補。新補的混凝土要密實，與原結構應結合牢固、表面平整。新補的混凝土必須實行養護。

梁體若發現露筋或保護層剝落，應先將松動的保護層鑿去，并清除鋼筋銹跡，然后修復保護層。如損壞面積不大可用環氧砂漿修補，如損壞面積過大可用噴射高強度水泥砂漿的方法修補。

梁(板)體的橫、縱向連接件開裂、斷裂、開焊，可采取更換、補焊、幫焊等措施修補。

裂縫的處理:全預應力及部分預應力A類構件在正常使用條件下不允許出現裂縫，只有B類構件允許出現裂縫。裂縫的類型除了與鋼筋混凝土梁橋相同外，還有沿預應力鋼束的縱向裂縫，錨固區局部承壓的劈裂裂縫。當裂縫寬度在限值范圍內時，可進行封閉處理，一般涂刷環氧樹脂膠。當裂縫寬度大于限值規定時，應采用壓力灌漿法灌注環氧樹脂膠或其它灌縫材料。對于不允許出現裂縫的橋梁，不論裂縫寬窄，都應查明原因進行處理或加固。

空氣、雨水、河流水中含有對混凝土和鋼筋有侵蝕的化學成分時，應對橋梁結構進行防護。

鋼筋混凝土構件的修補在晝夜平均氣溫低于5℃的冬季維修橋梁時，對修補的混凝土構件應采取保溫措施，保證混凝土的凝固硬化。用于修補加固的混凝土、鋼材，其強度和其它質量指標應不低于原橋材料。修補用的混凝土強度等級應比原強度等級提高一級，在pH值小于5.6的地區，所用水泥應根據環境特點采用耐酸的硅酸鹽水泥、抗鋁硅酸鹽水泥等。受拉區修補用的混凝土宜用環氧樹脂配制，受壓區修補用的混凝土可用膨脹水泥配制。

2.2 加固方法與適用范圍

根據不同部位的損壞情況，可以采用以下幾種方法進行加固。有時其中的幾種方法是要一起配套使用的。

澆筑鋼筋混凝土加大截面加固法。用于加強構件，應注意在加大截面時自重也相應增加了。同時要增加鋼筋，多用于箱梁腹板加厚。

粘貼鋼板加固法。是普遍采用的方法，一般用于腹板、底板開裂后的加固和頂板梗腋處受力裂縫產生處。鋼板與原結構必須可靠連接，并作防銹處理。在加固計算活載(汽車和溫度)產生的內力由鋼板條承擔，最大的裂縫寬度控制在0.1mm以內。在腹板粘貼60＞6mm的熱軋扁鋼條，并植螺桿錨固，鋼板條中心距為30cm，粘貼范圍延伸至梗腋。

預應力加固法。因為預應力部分失效而進行加固時，若原結構有預留空，可在預留空內穿鋼束進行張拉;若采用無粘結鋼束的可對原鋼束重新張拉;或增設齒板，增加體外束進行張拉。腹板抗剪強度不夠時，可采用加豎向預應力加固。增加預應力鋼束加固法可以抵消部分自重應力，對于提高構件強度、控制裂縫和變形的作用較好。在橋梁加固工程中得到了較好的應用。

改變梁體截面形式加固法。一般是將開口的T形截面或П形截面轉換成箱形截面。也有將單箱單室截面變為單箱雙室的。在主梁箱室內中間增加一道縱向鋼腹板，將主梁變成一單箱雙室梁，中間腹板上通過噴燈加熱的方法施加一定的豎向預應力。鋼腹板通過箱內粘貼鋼板上、下鋼錨梁與頂、底板相連，鋼腹板分段預制，在箱內組裝成型。增加縱向腹板可以最有效的改善腹板和底板的受力狀態。由于增加了中間腹板，底板外的縱向受力裂縫只需封閉即可。增加縱向鋼腹板，施加豎向預應力難度比較大，且對頂板的受力較為不利，且鋼腹板進入箱內時需在頂板上開孔，因此本方案的施工具有一定的風險。

更換主橋橋面鋪裝。當橋面破損嚴重時可更換橋面鋪裝。有時需將伸縮縫一并更換。有時為了減輕恒載作用，經計算分析后，可減薄鋪裝層厚度，或將兩層結構層減為一層，即在箱梁頂板上直接做瀝青混凝土層作為橋面鋪裝層。

3 結束語

文章針對不同部位、不同類型的裂縫，提出了預應力混凝土連續箱梁橋的各種相應加固措施及施工工藝要求，并將其中的幾種措施應用到一座開裂的大跨徑預應力混凝土連續箱梁橋的加固工程中，該橋加固后的荷載試驗及兩年的運營情況表明了加固方案的合理性。

[1]張立超，趙煜澄.預應力混凝土連續箱梁橋的加固設計與施工監測[J].

[2]彭衛，等.預應力混凝土連續箱梁橋裂縫防治與研究[R].

[3]滕錦光，等.FRP加固混凝土結構[M].