公路桥梁上部结构加固施工技术

发布时间：2022-05-31所属分类：工程师职称论文浏览：1次

摘 要： 摘 要：随着中国改革开放和经济建设的飞速发展，公路和城市道路的现代化建设也在加快进程。相当数量建成投入运营的公路桥梁由于通行时间长以及车辆超载等原因导致部分梁板受损严重，致使桥梁整体受力不能满足规范标准要求，对桥梁安全也构成了潜在的威胁。结合某公路桥

　　摘　要：随着中国改革开放和经济建设的飞速发展，公路和城市道路的现代化建设也在加快进程。相当数量建成投入运营的公路桥梁由于通行时间长以及车辆超载等原因导致部分梁板受损严重，致使桥梁整体受力不能满足规范标准要求，对桥梁安全也构成了潜在的威胁。结合某公路桥梁中出现的病害和缺陷进行了分析，针对桥梁梁板维修加固施工技术方案实施并通过施工监测予以验证，总结出类似工程加固处理经验和类似桥梁施工方法。

　　关键词：公路桥梁;上部结构;加固技术;施工方法

　　0  引言

　　桥梁建设是公路工程的重要组成部分之一，桥梁质量的优良直接关系到行人、车辆的安全和公路运输的通畅。随着我国国民经济的飞速发展 , 各种重型运输车辆不断增多 , 桥梁的承载负荷也日趋递增，总有一些桥梁处于超负荷运行状态 , 外加修建年时已久，存在部分结构老化、预应力损伤、开裂严重 , 严重危及桥梁的安全性能。因此 , 如何对陈旧桥和危桥维修保养是目前所面临的一大难题，若拆除新建 , 则会耗费巨大资金，给国家带来的经济损失是无法预估的。采取合理的加固和维护措施 , 确保加强桥梁的承载能力 , 延长其使用寿命 , 以满足现代交通运输服务需求，为国家发展提供强有力的基础保障。结合某公路桥梁存在混凝土开裂、剥落、缺损、露筋、蜂窝麻面等病害，分析病害缺陷原因。采取技术措施进行加固施工。

　　1  工程概况

　　某新建公路为受淹公路的复建工程，其中 1 座桥梁设计为直线桥，全长为 152m，桥型上部构造为 4×35m 预应力混凝土连续 T 梁(先简支，后连续)，共计 1 联(4 跨一联)，下部结构为重力式桥台，墩柱为分段变截面双柱墩配柱基础，柱间设系梁。

　　2  桥梁检测情况

　　桥梁施工完成后，根据合同规定和业主相关文函要求，由施工单位委托某工程检测有限公司对全线桥梁进行了检测和荷载试验，随后市质监局也进入进行质量检测。

　　2.1  桥梁外观检测情况

　　根据检测情况显示，发现该桥预应力混凝土 T 梁存在混凝土开裂、剥落、缺损、露筋、蜂窝麻面等病害，同时通过对桥梁静动载试验及空间有限元理论分析表明，各控制截面的实测位移值较计算结果偏高，表明该桥的结构刚度有所退化;该桥预应力混凝土 T 梁共 11 片梁板的腹板和马蹄存在纵向和横向裂缝，部分裂缝贯通形成 U 形裂缝，上部结构为 4 跨连续梁结构，T 梁裂缝主要集中在第 1 跨～第 3 跨。

　　第 1 跨开裂主要集中在最大正弯截面附近， 1-1 号 T 梁 ～ 1-4 号 T 梁 共 发 现 42 条 腹 板 纵 向裂缝，其中 8 条腹板纵向裂缝均与马蹄底部横向裂缝连接为 U 型裂缝，纵向裂缝最大开裂高度为 1.8m，最大裂缝宽度为 0.20mm。

　　第 2 跨裂缝数量较少，分布较为分散，2-2 号 T 梁～ 2-4 号 T 梁共发现 8 条腹板纵向裂缝，其中 8 条腹板纵向裂缝均与马蹄底部横向裂缝连接为 U 型裂缝，纵向裂缝最大开裂高度为 0.9m，最大裂缝宽度为 0.10mm。

　　第 3 跨开裂主要集中在 3-2 号 T 梁和 3-4 号 T 梁;3-2 号 T 梁裂缝出现在最大正弯截面附近，共 9 条腹板竖向裂缝，纵向裂缝最大开裂高度为 1m，最大裂缝宽 度为 0.12mm;3-4 号 T 梁裂缝出现在跨中截面附近，共 9 条腹板竖向裂缝，纵向裂缝最大开裂高度为 1.8m，最大裂缝宽度为 0.08mm;两个边梁腹板也出现类似纵向裂缝，数量较少且分布较为分散。

　　2.2  桥梁荷载试验情况

　　通过对该大桥的静动载试验及空间有限元理论分析表明：

　　1)该桥各控制截面的实测位移值较计算结果偏高，各种设计荷载作用下的正应力实测值略大于理论计算值，表明该桥的结构刚度有所退化[1]，对桥梁的耐久性有一定的影响，需要引起重视。

　　2)根据相关专业设计规范及技术标准要求，桥梁工程中预应力混凝土梁不允许出现纵向裂缝， T 梁结构中的裂缝的发展会导致保护层厚度减小，造成钢筋锈蚀，甚至直接造成承载力下降，从而影响结构的安全性和耐久性，建议对已开裂的梁体采取适当的措施进行有效的处理和补强。

　　3)该桥主体结构实测的振动频率均小于相应的理论计算值，表明该平台存在明显刚度退化现象。

　　4)从车桥振动试验结果可以看出，各测点的时间历程基本一致，表明该结构动刚度分布较均匀，在动荷载作用下该桥实测冲击系数均小于理论计算值，可见该桥抵抗竖向冲击的能力较好。

　　3  处理措施

　　根据对该大桥现状和承载能力进行的详细的检测，桥梁承载力能满足设计要求，但桥梁梁片存在横向、纵向及 U 型裂缝，影响桥梁整体耐久性;同时桥梁梁片刚度存在明显退化现象。依据 JTG/T H21-2011《公路桥梁技术状况评定标准》, 对该桥梁总体技术状况评定为 3 类桥梁。针对桥梁裂缝和刚度退化问题，须采取措施进行修补加固[2]。

　　3.1  裂缝修补处理

　　对于梁体裂缝，主要采用改性环氧胶液封堵裂缝，针对不同裂缝宽度，拟采用 3 种修补工艺，具体要求如下：

　　1)小于 0.15mm 宽的裂缝，采用渗透性好的改性环氧树脂封缝胶进行封闭。

　　先用钢丝刷清除缝口表面面浆并打毛，然后用压缩空气吹净缝口浮尘。

　　按参考的重量比拌制改性环氧树脂封缝胶，并用铁窗纱过滤，除去团块杂物待用。改性环氧树脂封缝胶性能要求见表 1。

　　用改性环氧树脂封缝胶涂刷。可采用圆滚刷进行滚动涂刷，也可用毛刷进行涂刷，或两者方式相结合。一般涂 3 ～ 4 道，前一道干后再涂后一道，涂刷方向前后二次互相垂直。

　　最后涂刷环氧水泥浆，以使修补后裂缝周边颜色尽可能与原混凝土颜色接近。

　　2)大于等于 0.15mm，小于 0.2mm 宽的裂缝用改性环氧树脂封缝胶修补，采用压抹法施工[3]。

　　将裂缝部分打毛吹净，拌制改性环氧树脂封缝胶。

　　首先在裂缝部位涂刷一层改性环氧树脂封缝胶，再将改性环氧树脂[4]封缝胶用抹刀填补缺陷。

　　3)对于大于等于 0.2mm 宽裂缝采用“壁可法” 修补，“壁可法”主要用于修补状态不稳定的活动裂缝，其施工工艺流程为：裂缝混凝土表面处理→固定注射器底盘→裂缝表面封闭→密封检查 →安装注射器→裂缝灌浆→封口结束，具体施工要求为：

　　查明裂缝：仔细全面检查需修补的部位，标明需补裂缝的宽度和长度。

　　固定注射器底盘：沿裂缝方向用快速固化的环氧类粘结剂安装固定注射底盘[4]，底盘之间距离一般为 10 ～ 30cm。特别注意要使底盘中心与裂缝中心位置吻合。同时尚应设在裂缝交叉点，裂缝较宽和端部。

　　封闭裂缝：对裂缝附近 5cm 范围内的混凝土表面用砂轮机打磨处理，清除水泥浮浆、松散物、油污等，露出清洁、坚实的混凝土表面，然后用密封胶等将裂缝封闭。

　　密封效果检测：从最下或最左开始，输入 0.5 MPa 无油压缩空气至压浆嘴，在相邻压浆嘴排气时将所有阀门逐个关闭 , 再沿已封闭过的裂缝周围涂刷肥皂水;若裂缝周围仍有气泡冒出，则说明该处封闭未成功，此时对此处做好标记;反复再用裂缝表面封闭胶对漏气的区域进行封闭，待达到强度后再次做密封效果检测，反复多次密封检测，直至无漏气现象为止。

　　安装注射器：将注射器安装在底盘上，然后注入灌缝的环氧树脂裂缝修补胶(注入量按裂缝需要确定)，装上所需要的橡皮圈，橡皮圈压力约 0.2MPa 。

　　注浆：拔出注射器上的插梢，注射器内的胶体就可注入裂缝，当注射器内的胶液用完，需添加胶液时，可在空的注射器添加，继续进行灌缝。注射器注胶宜从下到上顺序进行，注胶的实际用量根据裂缝实际深度确定[5]。

　　完成：在注胶压力下，上部注胶嘴有胶液流出或注射器内的胶液在适用期内，吸胶率小于 0.05L/min 时可不再注入裂缝，待稳定一段时间(约 1 ～ 2min 左右)可取下注射器，防止注浆孔浆液外流，待浆液固化 24h 后就可拆除固定底盘，并用砂轮机将残余料磨平，裂缝修补用胶安全性能见表 2。

　　3.2  碳纤维布加固处理

　　3.2.1  材料要求

　　1)碳纤维布的主要力学性能必须参照现行国家标准 GB/T 3354《定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法》测定[6]。

　　2)桥梁承重结构(构件)加固用浸渍、粘贴纤维复合材料的胶粘剂的安全性能指标必须符合表 3 中 A 级胶的要求。不得使用不饱和聚酯树酯、醇酸树脂等作为浸渍、粘接胶粘剂。 3)粘贴纤维复合材料用的底胶与修补胶应与浸渍、粘接胶粘剂相适配，其安全性能指标应符合表 4 中 A 级胶的要求。

　　3.2.2  胶粘碳纤维布加固法

　　1)预应力施加方法[7]。在对碳纤维布施加预应力后，进行梁体表面混凝土处理、采用找平胶找平修复不平整处，底胶配制并涂刷，配制浸渍胶，进行碳纤维布粘贴、表面抹砂浆保护，这种工艺不仅要考虑张拉，与预应力钢筋的施工工艺不同，同时还要考虑涂刷建筑胶。

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　　采用先张拉后粘贴，张拉后利用粘结力锚固碳纤维布，相当于先张法预应力混凝土施工;在原有浇筑好的混凝土梁体上对纤维布增加预应力，预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁体，使梁体的粘贴表面平整。

　　2)预应力张拉。在梁体底部和碳纤维布之间要有一定的工作空间进行涂刷建筑胶，使建筑胶终凝前能够让碳纤维布和梁底充分接触及粘贴到梁体底部。为了能够满足锚固长度的要求的同时，还能符合碳纤维布施工工艺，需要将预应力夹具放在下面，把碳纤维布设计成环形，夹具的中间段还可以重复使用，这种方法比较适合加固类型。

　　3.2.3  碳纤维布粘贴法

　　1)材料准备。所需材料大概为碳纤维布、预应力施加工具、建筑胶、垫板、铁丝、等其他工具。其中部分辅助工具需按照梁宽和梁长裁剪成相对应的尺寸[8]。

　　2)梁体表面处理。将所要加固部位的混凝土面进行打磨，打磨至露出密实的混凝土砂浆层，同时用丙酮将梁底洗刷干净，确保粘贴效果及质量。

　　3)预应力施加。首先张拉工具固定到位，再将碳纤维布固定在在张拉装置上，为保证炭纤维布受力均匀，张力预应力值大概达到一半时，开始对梁底和碳纤维布均匀涂刷建筑胶。当对碳纤维布均匀涂刷 1 层建筑胶后，需用平整的模板和支撑把碳纤维布压紧，待建筑胶凝固达到一定强度后，拆下张拉工具，裁剪掉多余的碳纤维布。

　　3.2.4  注意事项

　　1)经过打磨后的梁底一定要平整，打磨至露出密实的混凝土层，确保粘贴后炭纤维布和梁体完全平整接触。

　　2)粘贴前，对梁体和炭纤维布进行清洁处理，保证粘结质量。

　　3)准备工作充足，确保操作人员熟悉整个操作流程，全部工作人员均为专业人员，确保专人专职。 4)严格按照相关专业设计规范 JTG/T J22-2008 《公路桥梁加固设计规范》及施工方案要求施工。

　　3.3  混凝土剥落露筋、蜂窝麻面、缺损处理根据检测结果，其余桥梁不同程度的出现混凝土裂缝、剥落露筋、蜂窝麻面、缺损，支座开裂、破损、变形及墩台垂直度超限等局部病害情况，应采取相应措施对其进行修复。

　　1)将混凝土表面网状裂纹及局部损坏的混凝土范围标识出来，圈定范围，然后采用人工凿除表层的松动混凝土，露出新鲜的混凝土，用清水洗净混凝土表面，至表面无浮渣、粉层、油污，在凿除过程中尽量减小对原结构的损伤。

　　2)采用电刷和人工钢刷将凿出来的钢筋进行除锈处理，将钢筋表面尘埃、污物清理干净。

　　3)在修补面上涂抹 1 层改性环氧胶液，以提高新老混凝土之间的结合。

　　4)采用立模或直接涂抹的方式，用 C40 改性环氧砂浆进行修补，并将砂浆表面抹平，确保钢筋保护层厚度达到设计规范要求。

　　5)最后对修补面进行处理，涂刷粉饰层，尽量保证与桥梁混凝土原色保持一致。

　　4  质量保证措施

　　1)加强安全质量意识，严格组织做好施工阶段的层层技术交底，关键工序交底必须做到管理层、作业层层层落实，做到所有人员精通掌握本项工程的设计要求、技术标准、定位方法、几何尺寸、功能作用与其它工程的关系、施工方法和注意事项等，确保施工操作的准确性和规范性。

　　2)严格把控各种原材料的质量关，要进场用于工程上的各种原材料、半成品均需持有齐全有效的出厂合格证、材质证明试验报告，否则不予进场。各类材料运到现场后，物资设备部联合试验人员进行现场取样并送至有资格的检验机构进行试验货检测，确认为合格的材料方可投入使用，不合格的按“不合格品控制程序”处理。

　　3)桥梁加固用胶黏剂应进行毒性检验，对完全固化的胶黏剂，其检验结果应符合实际无毒卫生等级的规定。在桥梁加固用的胶黏剂中，不得使用乙二胺作为改性环氧树脂的固化剂;不得在其中掺入挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。

　　4)组织具有较强专业技能的测量人员进行全程测量控制。为确保测量工作准确无误，凡进场后的测量仪器均需持有国家技术监督局认可的检定单位的检定合格证，并按周检要求，强制检定。要在使用过程中，经常检查仪器的常用指标，一旦偏差超过允许范围，应及时校正，保证测量精度，同时做好测量原始数据的记录存档。

　　5)严把过程检验和试验关，尤其是作业人员在拌制环氧聚合物、粘结剂等时应严格按照生产说明配比进行拌制，并保证搅拌质量。及时组织质检员、施工人员和有关技术人员对各工艺进行自检，确保各道工序的施工质量受控。对过程中有疑问的环节，及时组织有关人员进行研究分析，对不合格的产品应坚决进行做返工处理。

　　6)修补加固施工需由具有资质的专业的单位进行施工。修补施工都尽量安排在白天晴好天气进行，同时气温选择的平均气温时施工最佳。在修补施工时，应注意对交通进行临时限制，避免过往车辆产生桥梁扰动，对修补作业质量产生不利影响。

　　5  结语

　　目前 , 我国对公路桥梁上部结构加固的技术和方法有很多 , 桥梁的加固处理方式方法如今也是越来越成熟。上述所剖析的几种加固技术也是实际施工中较普遍采用的 , 也经过了多年的施工质量实践。随着经济社会建设的飞速发展，交通运输压力也在日益加剧 , 运输量的增加是导致我国公路桥梁工程中存在潜在质量风险的直接原因 , 为了能够合理﹑妥善去预防和处理这些质量风险 , 桥梁结构加固技术必然在不断创新、发展;随着经济社会的发展、科学技术的不断进步，我国桥梁上部结构加固技术在路桥工程维修保养中的作用将尤为关键 , 让国内交通运输行业的发展更加顺畅、快速 , 其长足发展与应用前景向好，给人们带来诸多经济与社会收益。——论文作者：夏精平

　　参考文献：

　　[1]郝晓燕 . 浅谈桥梁的加固技术及其应用[J]. 山西建筑，2002, 28 (11): 133-134.

　　[2]杨文渊，徐奔 . 桥梁维修与加固[M]. 北京：人民交通出版社， 2000.

　　[3]申灵君 . 预应力混凝土连续梁桥上部结构施工技术[J]. 山西建筑， 2007, 33(19): 153-155.

　　[4]张开鹏，蒋玉龙，曾雪芳 . 桥梁加固的发展与展望[J]. 公路， 2005,(8): 299-301.

　　[5]戴莹 . 浅析对旧桥进行加固采取的措施[J]. 科技创新导报， 2008,(8): 162.

　　[6]郑全 . 浅谈公路旧桥的加固与管理[J]. 科技创新导报，2008,(23): 56.

　　[7]余永红，赵曼秀 . 浅谈公路桥梁的加固[J]. 中国高新技术企业， 2009,(24): 128.

　　[8]张伟林 . 混凝土桥梁加固技术的现状[J]. 安徽建筑工业学院学报， 2004, 12(3): 1-4.