淺析橋梁結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)、維修與加固

谷安杰

(哈同高等級(jí)公路管理處金家管理所)

近幾年，隨著國(guó)家基本建設(shè)的大力加強(qiáng)，越來(lái)越多的橋梁結(jié)構(gòu)物竣工通車，通車的同時(shí)，養(yǎng)護(hù)工作也就應(yīng)隨之而啟動(dòng)，通車時(shí)間越長(zhǎng)，形成的病害越多，這時(shí)，應(yīng)需針對(duì)結(jié)構(gòu)物病害進(jìn)行檢查、評(píng)定，一旦決定維修加固，需選擇發(fā)揮結(jié)構(gòu)的承載能力，投資少、工效快、盡量不中斷交通、技術(shù)上可行、且有較好耐久性等的方法進(jìn)行維修、加固。而此時(shí)施工技術(shù)人員在養(yǎng)護(hù)和維修的過(guò)程中，掌握良好的施工工藝也是當(dāng)務(wù)之急。在一定程度上，此方面的熟練程度也會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物的使用造成一定的影響。

對(duì)于梁式橋的養(yǎng)護(hù)、維修及加固而言，其主要內(nèi)容包括裂縫的修補(bǔ)、主梁(或橫梁)的加固等。

1 混凝土橋梁的裂縫修補(bǔ)

實(shí)際混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中裂縫的成因多種多樣，然而不管何種裂縫，只要其裂縫寬度超過(guò)規(guī)范的限定值，都將影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，甚至進(jìn)而會(huì)降低橋梁的承載能力。因此，在橋梁養(yǎng)護(hù)工作中，應(yīng)充分重視裂縫的修補(bǔ)。目前修補(bǔ)裂縫的材料主要有兩大類，即水泥(砂)漿和高分子化學(xué)材料。

水泥(砂)漿通常用高標(biāo)號(hào)干硬性水泥配制，適用于缺少修補(bǔ)機(jī)具的工程。當(dāng)裂縫寬度較小時(shí)，一般用水泥漿修補(bǔ);當(dāng)裂縫寬度大于0.4mm時(shí)，一般用水泥砂漿修補(bǔ)。施工時(shí)，先采用鑿毛、噴砂或鋼絲刷拉毛等方法清除原構(gòu)件混凝土的松散組織或石料的風(fēng)化及破裂部分，并沿裂縫長(zhǎng)度鑿成“V”形槽口，用高壓氣槍或水槍沖洗吹干，然后用水泥(砂)漿人工用力擠壓填封，同時(shí)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。當(dāng)采用機(jī)械灌漿時(shí)，水泥漿的水灰比一般不宜小于1.6，方法與化學(xué)材料灌漿類似。

采用高分子化學(xué)材料灌漿修補(bǔ)裂縫的材料，一般以環(huán)氧樹(shù)脂為主，其粘結(jié)力強(qiáng)，

穩(wěn)定性好、收縮性小、耐腐蝕且可灌性好，適合于裂縫寬度在0.1～0.4mm的修補(bǔ)工作。環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料由主劑、固化劑、增塑劑及稀釋劑等四部分組成。

2 梁式結(jié)構(gòu)加固

橋梁梁式構(gòu)件的加固方式很多，目前比較成熟且應(yīng)用較廣的技術(shù)有增加構(gòu)件截面法、粘貼加固法、施加體外預(yù)應(yīng)力加固法、增加構(gòu)件加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法及綜合改造加固法等。

(1)增加構(gòu)件截面法：增加構(gòu)件截面法又可分為增加主筋補(bǔ)強(qiáng)加固和增加混凝土截面補(bǔ)強(qiáng)加固兩種。

增加主筋加固適用于構(gòu)件抗彎承載能力不足且橋下凈空受限而不宜加大截面高度，甚至橋面標(biāo)高也不許提高的情況。其加固要點(diǎn)：

①增焊主筋：首先鑿開(kāi)梁肋下緣混凝土保護(hù)層，露出主筋，將原箍筋切斷并拉直，再將新增主筋焊在原主筋下緣。為減小溫度應(yīng)力，采用斷續(xù)雙面施焊，并從跨中向支點(diǎn)逐靳旋焊。

②接長(zhǎng)箍筋、恢復(fù)棍凝土保護(hù)層：新增主筋焊好后可接長(zhǎng)箍筋并重做混凝土保護(hù)層。新保護(hù)層宜采用環(huán)氧砂漿(或混凝土)或膨脹水泥砂漿(或混凝土)，并用涂抹法或壓力灌注法施工。施工時(shí)對(duì)施焊時(shí)燒壞的舊混凝土應(yīng)盡量鑿除，為保證新舊混凝土的結(jié)合，減少結(jié)合裂縫，在重做保護(hù)層前應(yīng)用高壓氣(水)清除余灰，加強(qiáng)保護(hù)層混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，避免過(guò)早通車而影響加固質(zhì)量。

增加混凝土截面補(bǔ)強(qiáng)加固又可采用兩種方式，其一是加厚橋面板;其二是增大主梁梁肋的高度和寬度。當(dāng)采用加厚橋面板補(bǔ)強(qiáng)加固時(shí)，先將原有橋面鋪裝層鑿除，在橋面板上澆筑新的鋼筋混凝土補(bǔ)強(qiáng)層，使其與原橋跨結(jié)構(gòu)形成組合斷面，以提高抗彎剛度而達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果。該法雖施工簡(jiǎn)便，但增加了結(jié)構(gòu)物的自重，并未真正加強(qiáng)下緣受拉區(qū)，因此僅適用于跨徑較小的T梁橋或板梁橋。而增大主梁梁肋高度和寬度一般在加大的下緣混凝土中加設(shè)主筋，并且為避免因起吊主梁加固而增加施工難度，在靠近梁端部位仍保持原貌，與加大部分作一斜面過(guò)渡。

(2)粘貼加固法：粘貼加固法是采用環(huán)氧樹(shù)脂膠液把鋼板、鋼筋或玻璃鋼粘貼在結(jié)構(gòu)的受拉邊緣或薄弱部位。其方法與前述增加截面加固設(shè)計(jì)類似，即原有構(gòu)件承受恒載與活載，增加的粘結(jié)件(鋼板、鋼筋或玻璃鋼)承受原有構(gòu)件承受不了的那部分活載。

(3)施加體外預(yù)應(yīng)力加固法：該法是在原梁體外受拉區(qū)域設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋，通過(guò)張拉時(shí)梁體產(chǎn)生偏心預(yù)壓力，以此來(lái)減小荷載撓度，改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。

按預(yù)應(yīng)力施加方式的不同，可有橫向收緊張拉法、縱向張拉法與豎向頂撐張拉法等幾種方法。

橫向收緊張拉法是將作為拉桿的粗鋼筋分兩層布置在梁肋底面兩側(cè)，在靠近梁端適當(dāng)位置向上彎起，與固定在梁端的鋼制U形錨固板焊接。粗鋼筋彎起處用短柱支撐，縱向每隔一定間距設(shè)一道撐棍和鎖緊螺栓。通過(guò)收緊器將拉桿橫向收緊而使拉桿受拉，從而在梁體產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，橫向收緊張拉法的具體施工程序?yàn)椤?/p>

①粘貼錨固鋼板。將梁端混凝土保護(hù)層鑿除，使主筋外露，清除碎渣浮灰后用環(huán)氧砂漿粘貼U形錨固鋼板。

②焊接拉桿粗鋼筋。先將粗鋼筋的彎起段按設(shè)計(jì)斜度焊在錨固板上，然后用夾桿將粗鋼筋的水平段與彎起段焊在一起。

③安裝張拉裝置。先放好彎起點(diǎn)墊塊撐棍，再安設(shè)中司撐棍及鎖緊螺栓，緊貼鎖緊螺栓處安放收緊器。

④預(yù)張拉。預(yù)張拉的目的在于檢查拉桿的焊接質(zhì)量，預(yù)張拉力按設(shè)計(jì)張拉力的80% ～90%控制，預(yù)張拉保持12 h后卸除。

⑤張拉。旋緊收緊器，使兩側(cè)拉桿向中間收攏，按設(shè)計(jì)收緊量對(duì)稱地分次收緊。達(dá)到設(shè)計(jì)收緊量后再收緊1～2mm，然后擰緊鎖緊螺栓，并用雙螺帽鎖住。最后卸除收緊器。

⑥防護(hù)處理。拉桿粗鋼筋及U形錨固板均需涂以防護(hù)涂料以防銹蝕。

當(dāng)采用縱向張拉法補(bǔ)強(qiáng)加固時(shí)，拉桿鋼筋仍沿梁底布置，兩端向上彎起，它與橫向收緊張拉法不同之處在于拉桿兩端彎起段通常都穿過(guò)翼緣板上的斜孔伸至橋面，拉桿端部設(shè)有絲扣，用軋絲錨錨固于梁頂錨固槽內(nèi)。縱向張拉法對(duì)于拉桿鋼筋施加預(yù)應(yīng)力可以用旋緊螺帽、端部用張拉千斤頂張拉、拉桿中間設(shè)置法蘭螺絲收緊絲扣及電熱法張拉等手段完成。

①鑿開(kāi)梁端橋面鋪裝，在梁端頂部按設(shè)計(jì)斜度鑿出錨固槽。

②鉆孔。在錨固槽內(nèi)沿梁腹板側(cè)壁方向按設(shè)計(jì)斜度鉆兩個(gè)平行的孔洞。

③粘貼梁端錨固墊板和梁底的短柱支座墊板。

④安裝拉桿鋼筋。拉桿分水千段及彎起的錨固段兩部分，各拉桿的松緊度應(yīng)調(diào)整一致。

⑤張拉。每片梁上的幾根拉桿應(yīng)保持均衡張拉。

⑥封錨。用防水砂漿或環(huán)氧砂漿填入錨固槽封錨。

⑦防護(hù)處理。

采用豎向頂撐張拉是在梁端底部設(shè)置u形鋼錨固板，沿梁底設(shè)置拉桿，拉桿兩端焊在鋼錨固板上，在梁的1/4跨徑及跨中(或跨向橫隔板)位置設(shè)置張拉夾具，張緊夾具安裝固定于梁腹或橫隔板上的承托上給拉桿施加預(yù)應(yīng)力，當(dāng)拉桿達(dá)到設(shè)計(jì)應(yīng)力值后，用鋼筋混凝土墊塊在拉桿與梁底面司楔緊，以固定拉桿位置并保持張拉力，最后卸除張緊夾具和承托架并做好拉桿的防銹處理。

(4)增設(shè)構(gòu)件加固法

①增加主梁加固：采用增加主梁的方法不僅可以較為有效地提高結(jié)構(gòu)的承載能力，對(duì)于同時(shí)要求拓寬橋面的T梁橋，亦是一種切實(shí)可行的方案。當(dāng)采用增加主梁的方法進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，新增加的主梁一般設(shè)置在原有中梁的兩側(cè)，在新增主梁位置上將原橋面鑿開(kāi)，切斷原橫隔梁，利用原結(jié)構(gòu)設(shè)置懸掛模板，現(xiàn)場(chǎng)澆筑新增主梁混凝土。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，考慮到在橋上無(wú)法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，新增預(yù)應(yīng)力梁必須先在預(yù)制場(chǎng)張拉后再安裝就位。這種采用新增主梁的技術(shù)改造方法對(duì)于過(guò)去常見(jiàn)的少主梁或雙主梁整體現(xiàn)澆式橋梁的技術(shù)改造尤為有利，這種上部結(jié)構(gòu)不僅主梁的間距大，新增的主梁容易布置與澆筑，增加主梁后對(duì)上部結(jié)構(gòu)的承載能力可以明顯得到提高，而且增加主梁后也改善了原有橋面板的受力狀況。

為了使新舊結(jié)構(gòu)聯(lián)成整體共同受力，通常需將原主梁之橫隔梁內(nèi)鋼筋與新梁橫隔梁的鋼筋焊接起來(lái)，或通過(guò)預(yù)埋鋼板將新舊橫隔梁聯(lián)結(jié)，有時(shí)還在橫隔梁下部增設(shè)貫通全橋?qū)挼穆?lián)結(jié)鋼筋，并加大橫梁下緣混凝土截面，將此鋼筋包裹在混凝土內(nèi)。與此同時(shí)整體澆筑橋面鋪裝混凝土，為進(jìn)一步加強(qiáng)整體性，橋面鋪裝混凝土中常設(shè)置鋼筋網(wǎng)。

②增加橫梁加固：對(duì)于因橫向整體性差而降低承載能力的橋梁上部結(jié)構(gòu)，可以采用增加橫隔梁的方法以增加各主梁之間的橫向聯(lián)結(jié)。此時(shí)可在新增橫隔梁部位的主梁梁肋上鉆孔，設(shè)置貫通全橋?qū)挼臋M向聯(lián)結(jié)鋼筋，此鋼筋的兩端用螺帽錨固在兩側(cè)主梁梁肋外側(cè)。澆筑新增橫隔梁混凝土之前應(yīng)將與主梁結(jié)合處的混凝土表面先鑿毛清洗，然后懸掛模板澆筑橫隔梁混凝土。

總而言之，為了保證公路暢通無(wú)阻，盡量保持和延長(zhǎng)現(xiàn)有橋涵構(gòu)造物的技術(shù)狀態(tài)和使用年限，對(duì)橋涵構(gòu)造物進(jìn)行經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)和維修是十分必要的。