預應力混凝土簡支空心板梁橋維修加固施工

許白楊

(四川交投建設工程股份有限公司，四川成都 610041)

預應力混凝土簡支空心板梁橋維修加固施工

許白楊

(四川交投建設工程股份有限公司，四川成都 610041)

文章結合預應力混凝土簡支空心板梁維修加固施工，介紹了簡支空心板梁結構典型病害及維修加固方案、粘貼鋼板和粘貼碳纖維布承載力加固施工工藝以及新材料、新技術和新工藝在裂縫修補、鋼材和纖維布粘貼及防腐中的應用情況。

先張法預應力； 簡支空心板梁； 粘貼鋼板； 粘貼碳纖維布； 施工

先張法預應力混凝土簡支空心板梁橋結構在我國中小路徑的城市橋梁結構中具有廣泛應用。然而近年來隨著車流量的加大以及貨車超載、橋面堵車等問題日益突出，部分簡支空心板梁橋結構由于承載能力不足而出現開裂等現象，嚴重影響結構的安全性和耐久性，亟需進行針對性維修加固治理。

簡支空心板梁橋結構常用的加固方法包括增大截面法、粘貼鋼板、粘貼纖維片材、改變結構體系以及體外預應力加固等[1-4]，一般需結合結構病害特征、鑒定結論、使用要求和經濟性等選用適當的加固方案。本文以成都王賈橋結構維修加固項目為背景，介紹粘貼鋼板和粘貼碳纖維布法在先張法預應力簡支空心板梁結構承載力加固中的應用以及關鍵施工工藝和施工要點。

1 工程概況

王賈橋位于四川省成都市三環路北二段，上部結構除跨鐵路線附近橋跨采用現澆異形空心板梁外，其余各跨均采用先張法預應力混凝土簡支空心板梁結構，板式橡膠支座，全橋共44跨，每片梁長19.96 m，截面高度為830 mm，配置17根φS15.2標準鋼絞線，按A類預應力混凝土構件進行設計，混凝土設計強度等級C40，端部無封端、變截面或彎起鋼筋。左右幅采用分離式，各幅橋面寬度均為21 m，橋面布置為0.5 m防撞護欄+20 m行車道+0.5 m防撞護欄，單向5車道，無人行道，橋面鋪裝采用瀝青混凝土，設計荷載等級為城-A級。下部結構采用鋼筋混凝土蓋梁、三柱式圓形橋墩、重力式橋臺和樁基礎。

該橋周邊區域有多個在建工地、批發市場等大型物資集散地，車流量大，堵車現象嚴重，且以重載超限車輛偏多，導致梁體長期處于滿載甚至超載工作狀態。

2 典型病害

根據王賈橋預應力簡支空心板梁結構檢測報告，全橋1 170片板梁在靠近支座位置出現了不同程度地開裂，部分橡膠支座脫空。其中，裂縫類型包括腹板斜向裂縫、底板橫向裂縫等，最大裂縫位于板底，寬度達1.0 mm。腹板部分裂縫與底板裂縫貫通。

3 維修治理方案

該橋預應力混凝土簡支空心板梁的設計高跨比較小(約1/24，經濟高跨比為1/15～1/25)，穩定性控制要求高；近支座梁段截面剪力較大但抗剪承載力儲備與內部一般截面相同，以上結構特點決定了超載條件下簡支空心板梁的梁端容易首先發生破壞。

為消除安全隱患，避免開裂梁體的裂縫進一步發展影響其他梁體受力或導致工程事故，有必要對受損梁體進行維修加固，一方面通過修補梁體裂縫進行耐久性加固，另一方面以提高梁體承載能力為主要目標進行承載力加固，包括斜截面受剪承載力和正截面受彎承載力。具體維修加固方案為：

(1)寬度0.15 mm以下的裂縫采用表面涂刷封閉膠進行處理，然后刷用聚氨酯面漆；0.15 mm及以上的裂縫采用壓力灌膠修補。

(2)梁端腹板4.0 m范圍內外貼厚度6 mm、寬度15 cm的Q345C斜向鋼板條，壓力注膠改性環氧樹脂類膠粘劑粘貼，并用M12×160倒錐形定型化學錨栓進行錨固，化學錨栓用膠采用改性乙烯基類粘結膠。

(3)板底粘貼雙層SSTC-Sheet 240型碳纖維布。

4 施工要點

通過研究設計圖紙等文件，明確了王賈橋簡支空心板梁橋維修加固施工主要內容，包括梁體裂縫和破損部位修補、腹板粘鋼、梁底粘貼碳纖維布以及氟碳漆涂裝等。

施工前對梁體表面進行打磨，去除1～2 mm表層。裂縫寬度0.15 mm及以上的部位采取先灌注后整體打磨。

4.1 裂縫修補

自上而下將梁體裂縫周邊3～4 cm范圍內的灰塵、浮漿等清理干凈，并用丙酮擦洗。在裂縫端部、交叉處及較寬處等位置用膠粘結設置注膠嘴進行壓力注膠(圖1)。

圖1 注膠嘴布置及注膠順序

加壓灌注施工時(圖2)，根據裂縫寬度大小合理調整灌注壓力，直至同一條裂縫上相鄰灌注器溢膠為止，取下灌注器，用快封膠封閉灌膠嘴，貫通裂縫兩側同時進行封閉，然后移至相鄰注膠嘴進行注膠。

圖2 加壓灌注施工

4.2 腹板粘鋼

簡支空心板梁兩端腹板各4.0 m范圍內粘貼施工是整個加固工程的重點內容，主要工序包括基底清理、鋼板粘貼面處理、鉆孔植栓、鋼板安裝和封邊、壓力注膠、鋼板表面防腐處理(鋼板涂裝和噴氟碳漆)等。

鋼板安裝前對粘貼面除銹和打磨，粗糙度40～80 μm，待化學錨栓粘貼劑硬化并驗收合格后將鋼板臨時固定于化學錨栓，并沿螺栓孔周邊塞墊3 mm厚墊片，以保證注膠層厚度，每塊鋼板條布置4根塑料管用以注膠和封邊完成后吹氣檢查注膠管是否被堵(圖3)。

圖3 鋼板臨時固定

壓力注膠(圖4)采用可調壓力注膠機將膠由注膠嘴從最低位置開始注入，注膠壓力控制在0.2～0.4 MPa，當鄰近注膠嘴有膠液流出時，將當前的注膠嘴封閉。注膠過程中通過敲擊鋼板等判斷膠劑是否注滿，防止灌注鋼板出現空鼓。

圖4 鋼板壓力灌膠

鋼板粘貼施工完成后進行防腐處理，包括環氧富鋅底漆2遍80 μm、云鐵環氧中間漆1遍40 μm、聚丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆2遍80 μm，腹板粘鋼施工完成后的最終效果如圖5所示。

圖5 梁端腹板粘貼鋼板

4.3 梁底粘貼碳纖維布

按照CECS 146：2003(2007年版) 《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》的要求進行粘貼碳纖維布施工，關鍵工序包括基底處理、刷底涂樹脂、混凝土基面找平、涂浸漬膠、粘貼首層碳纖維片材、涂面膠、粘貼第2層碳纖維片材、防腐處理等。

碳纖維布粘貼完成后纖維布表面均勻涂抹一層浸漬樹脂，自然風干后再采用氟碳漆分兩道對整個梁底纖維布表面和梁端4.5 m范圍內的腹板進行涂裝以保證耐久性等，梁底氟碳漆涂刷長18.6 m，寬0.75 m。梁底碳纖維布最終施工效果如圖6所示。

為保證加固效果，整個施工過程中需重點控制梁體基底處理、化學錨栓鉆孔深度及植栓膠飽滿度、鋼板粘貼面粗糙 度、鋼板灌膠飽滿度、碳纖維布粘貼效果等。

5 結束語

先張法預應力混凝土簡支空心板梁結構承載力儲備水平一般較低，超載條件下梁體容易開裂,本文以成都王賈橋維修加固項目為背景，介紹了簡支空心板梁橋結構典型病害、維修治理方案、外貼鋼板條和碳纖維布承載力加固施工工藝和施工要點以及新材料、新工藝在結構耐久性加固中的應用等，可為進一步完善預應力簡支空心板梁結構加固施工和研究提供參考。

[1] 黃偉，林靜，汪濤，等. 碳纖維加固PC空心板簡支梁橋應用研究[J]. 世界橋梁，2014，42(4)：89-93.

[2] 諶潤水，胡釗芳，帥長斌. 公路舊橋加固技術與實例[M]. 北京：人民交通出版社，2002.

[3] 尚光明，周和勝，王茂和. 公路簡支板梁橋的病害特征及維修加固措施[J]. 交通標準化，2009(1)：134-137.

[4] 李貴炳. 鋼筋混凝土簡支空心板橋粘鋼加固試驗研究[J]. 建筑技術，2009，40(1)：82-84.

U445.7+2

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[定稿日期]2017-05-22

許白楊(1985～)，男，本科，工程師，主要從事道路建設工程管理工作。