“格子粱”法加固薄壁輕型橋臺

1 病害特征及原因分析

1.1 病害特征

在某高速公路橋梁定期檢測報告中發現有一些薄壁輕型橋臺臺身出現大量水平裂縫、豎向裂縫，甚至網狀裂縫，水平裂縫一般出現在距基礎或承臺頂部1m上下的范圍內，裂縫寬度一般在0.1～0.3mm之間，裂縫長度不等;豎向裂縫由基礎或承臺頂部開始，由下而上延伸，裂縫寬度一般在0.1～0.6mm之間，長度一般為臺身高度的1/3～2/3，也有部分豎向裂縫貫通整個斷面。大量裂縫尤其是寬度超限的裂縫的存在會影響結構的剛度、承載能力和耐久性，需要對其進行加固處理。

1.2 裂縫產生原因分析

1.2.1 力學計算

選取某一橋臺作為計算研究對象，其主要結構尺寸如下:臺身高度4m，臺身厚度0.45m，臺身計算寬度13m，基礎形式為鉆孔灌注樁、樁徑1.2m。確定其力學計算模型為考慮彈性支撐的豎梁。

(1)在土壓力作用下臺身內力計算(橫橋向取一延米進行計算)

最大彎矩:Mmax=133kN·m，距承臺頂0.97m;

最大剪力:Qmax=59kN。

(2)臺身承載能力驗算

抗彎承載能力驗算，整個薄壁輕型橋臺橫橋向在受拉區與受壓區均布置92根直徑為16mmHRB335鋼筋，那么每延米截面的抗彎承載能力為154kN·m＞γ0·Mmax

所以，截面的抗彎承載能力滿足要求;

抗剪承載能力驗算

每延米截面的抗剪承載能力為285kN＞γ0·Qmax

所以，截面的抗剪承載能力滿足要求。

(3)應力驗算

截面外緣的最大拉應力為3.26MPa＞ftk=2.01MPa

法諺有云：殺人償命，天經地義。這是法律報應理念最直接的體現。在中國傳統的倫理觀念——親親尊尊與忠孝節義的影響下，對殺害“尊親”的人復仇是一種義務，更是一種責任。這樣的血親復仇的觀念導致民眾采用私刑的方式來解決糾紛，從而不利于社會的穩定，也會威脅到統治者的統治。故國家創設了死刑制度以代替血親復仇，由國家作為公權力機關行使執行死刑的權力，從而將報應觀念落實到行動中。

剪應力 τ=0.13MPa

由此可見，截面拉應力過大，超過C30混凝土抗拉強度標準值2.01MPa。

1.2.2 裂縫產生原因

通過上述計算結果及理論分析可知，臺身裂縫產生的原因可以歸結為:

(1)土壓力作用

薄壁輕型橋臺壁厚普遍偏小，結構抗彎拉能力弱，結構在土壓力作用下截面拉應力過大，易導致臺身出現水平裂縫;加上現在車輛嚴重超載現象普遍，更加劇了裂縫的產生與發展。

(2)汽車沖擊作用

(3)基礎的不均勻沉降

由于薄壁輕型橋臺寬度一般較大，且沒有設置沉降縫或伸縮裝置，所以臺身很容易在基礎不均勻沉降的作用下出現縱向裂縫，并且這些裂縫一般由下而上發展，下寬上窄。

(4)施工因素

由于薄壁輕型橋臺厚度相對較小，高度較大，鋼筋較密，給混凝土的振搗密實增加了難度，構件會因為施工缺陷出現薄弱截面而開裂。

(5)溫度變化、混凝土的收縮、徐變等因素

薄壁輕型橋臺的寬度和高度一般較大，所以整個橋臺具有大體積混凝土的特征，其內部水泥水化熱導致的混凝土升溫是不能忽視的，這樣混凝土在硬化時產生很大的溫差，從而導致混凝土產生較大的收縮，導致表面開裂。

2 加固方案設計

鋼花管注漿格子梁法(加固簡圖如圖1所示)

圖1 鋼花管注漿格子梁法加固圖示

此法是采用鋼花管注漿錨桿的方式加固橋臺，同時在橋臺前墻綁扎鋼筋、澆筑混凝土形成鋼筋混凝土格子梁，以達到加固補強的目的。其加固機理是通過在橋臺前墻打入錨桿并注入水泥漿，錨桿對臺身形成多個約束，可以減小橋臺在荷載作用下臺身截面所產生的內力;同時在前墻采用橫豎交叉的“格子梁”，以現澆鋼筋混凝土梁在臺身表面加固補強，從而達到增強整個臺身的剛度和承載能力的目的。

3 加固施工方法

鋼花管注漿錨桿，錨體采用Φ50×3.2mm無縫鋼管，鋼花管沿其軸向每10cm開一對Φ4mm出漿孔，梅花狀布置，鋼花管底部50cm長度內的10個出漿孔為Φ6mm;鋼花管沿其長度方向每隔1m焊上對中支架;注漿漿液采用水灰比為1∶1的42.5號普通硅酸鹽水泥漿，注漿最大瞬間壓力不超過0.5MPa，為確保注漿的密實性和結構的安全性，施工時采用反復間歇注漿;一根錨桿壓漿施工結束后，再施工下一根錨桿，不得同時施工。待所有錨桿施工完成之后，綁扎格子梁內的鋼筋，澆筑混凝土，為要保證混凝土振搗的密實性，可采用自密實混凝土澆筑。

4 結論

薄壁輕型橋臺在采用鋼花管注漿加格子粱法加固后，臺身的承載能力、剛度都有明顯提高，加固后的橋臺耐久性和安全性都會提高。此類加固方法施工較簡便、適用范圍廣、加固效果明顯，且不會影響正常通車，在此類橋臺病害處理上有一定的參考和借鑒意義。

[1]中交第一公路勘察設計研究院有限公司.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)[S].北京:人民交通出版社，2004.

[2]中交第一公路勘察設計研究院有限公司.公路橋梁加固設計規范(JTG/T J22-2008)[S].北京:人民交通出版社，2008.

[3]張樹仁，王宗林.橋梁病害診斷與改造加固設計[M].北京:人民交通出版社，2007.