發布時間：2022-05-31所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：隨著中國改革開放和經濟建設的飛速發展，公路和城市道路的現代化建設也在加快進程。相當數量建成投入運營的公路橋梁由于通行時間長以及車輛超載等原因導致部分梁板受損嚴重，致使橋梁整體受力不能滿足規范標準要求，對橋梁安全也構成了潛在的威脅。結合某公路橋
摘 要：隨著中國改革開放和經濟建設的飛速發展，公路和城市道路的現代化建設也在加快進程。相當數量建成投入運營的公路橋梁由于通行時間長以及車輛超載等原因導致部分梁板受損嚴重，致使橋梁整體受力不能滿足規范標準要求，對橋梁安全也構成了潛在的威脅。結合某公路橋梁中出現的病害和缺陷進行了分析，針對橋梁梁板維修加固施工技術方案實施并通過施工監測予以驗證，總結出類似工程加固處理經驗和類似橋梁施工方法。
關鍵詞：公路橋梁;上部結構;加固技術;施工方法
0 引言
橋梁建設是公路工程的重要組成部分之一，橋梁質量的優良直接關系到行人、車輛的安全和公路運輸的通暢。隨著我國國民經濟的飛速發展 , 各種重型運輸車輛不斷增多 , 橋梁的承載負荷也日趨遞增，總有一些橋梁處于超負荷運行狀態 , 外加修建年時已久，存在部分結構老化、預應力損傷、開裂嚴重 , 嚴重危及橋梁的安全性能。因此 , 如何對陳舊橋和危橋維修保養是目前所面臨的一大難題，若拆除新建 , 則會耗費巨大資金，給國家帶來的經濟損失是無法預估的。采取合理的加固和維護措施 , 確保加強橋梁的承載能力 , 延長其使用壽命 , 以滿足現代交通運輸服務需求，為國家發展提供強有力的基礎保障。結合某公路橋梁存在混凝土開裂、剝落、缺損、露筋、蜂窩麻面等病害，分析病害缺陷原因。采取技術措施進行加固施工。
1 工程概況
某新建公路為受淹公路的復建工程，其中 1 座橋梁設計為直線橋，全長為 152m，橋型上部構造為 4×35m 預應力混凝土連續 T 梁(先簡支，后連續)，共計 1 聯(4 跨一聯)，下部結構為重力式橋臺，墩柱為分段變截面雙柱墩配柱基礎，柱間設系梁。
2 橋梁檢測情況
橋梁施工完成后，根據合同規定和業主相關文函要求，由施工單位委托某工程檢測有限公司對全線橋梁進行了檢測和荷載試驗，隨后市質監局也進入進行質量檢測。
2.1 橋梁外觀檢測情況
根據檢測情況顯示，發現該橋預應力混凝土 T 梁存在混凝土開裂、剝落、缺損、露筋、蜂窩麻面等病害，同時通過對橋梁靜動載試驗及空間有限元理論分析表明，各控制截面的實測位移值較計算結果偏高，表明該橋的結構剛度有所退化;該橋預應力混凝土 T 梁共 11 片梁板的腹板和馬蹄存在縱向和橫向裂縫，部分裂縫貫通形成 U 形裂縫，上部結構為 4 跨連續梁結構，T 梁裂縫主要集中在第 1 跨～第 3 跨。
第 1 跨開裂主要集中在最大正彎截面附近， 1-1 號 T 梁 ～ 1-4 號 T 梁 共 發 現 42 條 腹 板 縱 向裂縫，其中 8 條腹板縱向裂縫均與馬蹄底部橫向裂縫連接為 U 型裂縫，縱向裂縫最大開裂高度為 1.8m，最大裂縫寬度為 0.20mm。
第 2 跨裂縫數量較少，分布較為分散，2-2 號 T 梁～ 2-4 號 T 梁共發現 8 條腹板縱向裂縫，其中 8 條腹板縱向裂縫均與馬蹄底部橫向裂縫連接為 U 型裂縫，縱向裂縫最大開裂高度為 0.9m，最大裂縫寬度為 0.10mm。
第 3 跨開裂主要集中在 3-2 號 T 梁和 3-4 號 T 梁;3-2 號 T 梁裂縫出現在最大正彎截面附近，共 9 條腹板豎向裂縫，縱向裂縫最大開裂高度為 1m，最大裂縫寬 度為 0.12mm;3-4 號 T 梁裂縫出現在跨中截面附近，共 9 條腹板豎向裂縫，縱向裂縫最大開裂高度為 1.8m，最大裂縫寬度為 0.08mm;兩個邊梁腹板也出現類似縱向裂縫，數量較少且分布較為分散。
2.2 橋梁荷載試驗情況
通過對該大橋的靜動載試驗及空間有限元理論分析表明：
1)該橋各控制截面的實測位移值較計算結果偏高，各種設計荷載作用下的正應力實測值略大于理論計算值，表明該橋的結構剛度有所退化[1]，對橋梁的耐久性有一定的影響，需要引起重視。
2)根據相關專業設計規范及技術標準要求，橋梁工程中預應力混凝土梁不允許出現縱向裂縫， T 梁結構中的裂縫的發展會導致保護層厚度減小，造成鋼筋銹蝕，甚至直接造成承載力下降，從而影響結構的安全性和耐久性，建議對已開裂的梁體采取適當的措施進行有效的處理和補強。
3)該橋主體結構實測的振動頻率均小于相應的理論計算值，表明該平臺存在明顯剛度退化現象。
4)從車橋振動試驗結果可以看出，各測點的時間歷程基本一致，表明該結構動剛度分布較均勻，在動荷載作用下該橋實測沖擊系數均小于理論計算值，可見該橋抵抗豎向沖擊的能力較好。
3 處理措施
根據對該大橋現狀和承載能力進行的詳細的檢測，橋梁承載力能滿足設計要求，但橋梁梁片存在橫向、縱向及 U 型裂縫，影響橋梁整體耐久性;同時橋梁梁片剛度存在明顯退化現象。依據 JTG/T H21-2011《公路橋梁技術狀況評定標準》, 對該橋梁總體技術狀況評定為 3 類橋梁。針對橋梁裂縫和剛度退化問題，須采取措施進行修補加固[2]。
3.1 裂縫修補處理
對于梁體裂縫，主要采用改性環氧膠液封堵裂縫，針對不同裂縫寬度，擬采用 3 種修補工藝，具體要求如下：
1)小于 0.15mm 寬的裂縫，采用滲透性好的改性環氧樹脂封縫膠進行封閉。
先用鋼絲刷清除縫口表面面漿并打毛，然后用壓縮空氣吹凈縫口浮塵。
按參考的重量比拌制改性環氧樹脂封縫膠，并用鐵窗紗過濾，除去團塊雜物待用。改性環氧樹脂封縫膠性能要求見表 1。
用改性環氧樹脂封縫膠涂刷。可采用圓滾刷進行滾動涂刷，也可用毛刷進行涂刷，或兩者方式相結合。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。
最后涂刷環氧水泥漿，以使修補后裂縫周邊顏色盡可能與原混凝土顏色接近。
2)大于等于 0.15mm，小于 0.2mm 寬的裂縫用改性環氧樹脂封縫膠修補，采用壓抹法施工[3]。
將裂縫部分打毛吹凈，拌制改性環氧樹脂封縫膠。
首先在裂縫部位涂刷一層改性環氧樹脂封縫膠，再將改性環氧樹脂[4]封縫膠用抹刀填補缺陷。
3)對于大于等于 0.2mm 寬裂縫采用“壁可法” 修補，“壁可法”主要用于修補狀態不穩定的活動裂縫，其施工工藝流程為：裂縫混凝土表面處理→固定注射器底盤→裂縫表面封閉→密封檢查 →安裝注射器→裂縫灌漿→封口結束，具體施工要求為：
查明裂縫：仔細全面檢查需修補的部位，標明需補裂縫的寬度和長度。
固定注射器底盤：沿裂縫方向用快速固化的環氧類粘結劑安裝固定注射底盤[4]，底盤之間距離一般為 10 ～ 30cm。特別注意要使底盤中心與裂縫中心位置吻合。同時尚應設在裂縫交叉點，裂縫較寬和端部。
封閉裂縫：對裂縫附近 5cm 范圍內的混凝土表面用砂輪機打磨處理，清除水泥浮漿、松散物、油污等，露出清潔、堅實的混凝土表面，然后用密封膠等將裂縫封閉。
密封效果檢測：從最下或最左開始，輸入 0.5 MPa 無油壓縮空氣至壓漿嘴，在相鄰壓漿嘴排氣時將所有閥門逐個關閉 , 再沿已封閉過的裂縫周圍涂刷肥皂水;若裂縫周圍仍有氣泡冒出，則說明該處封閉未成功，此時對此處做好標記;反復再用裂縫表面封閉膠對漏氣的區域進行封閉，待達到強度后再次做密封效果檢測，反復多次密封檢測，直至無漏氣現象為止。
安裝注射器：將注射器安裝在底盤上，然后注入灌縫的環氧樹脂裂縫修補膠(注入量按裂縫需要確定)，裝上所需要的橡皮圈，橡皮圈壓力約 0.2MPa 。
注漿：拔出注射器上的插梢，注射器內的膠體就可注入裂縫，當注射器內的膠液用完，需添加膠液時，可在空的注射器添加，繼續進行灌縫。注射器注膠宜從下到上順序進行，注膠的實際用量根據裂縫實際深度確定[5]。
完成：在注膠壓力下，上部注膠嘴有膠液流出或注射器內的膠液在適用期內，吸膠率小于 0.05L/min 時可不再注入裂縫，待穩定一段時間(約 1 ～ 2min 左右)可取下注射器，防止注漿孔漿液外流，待漿液固化 24h 后就可拆除固定底盤，并用砂輪機將殘余料磨平，裂縫修補用膠安全性能見表 2。
3.2 碳纖維布加固處理
3.2.1 材料要求
1)碳纖維布的主要力學性能必須參照現行國家標準 GB/T 3354《定向纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》測定[6]。
2)橋梁承重結構(構件)加固用浸漬、粘貼纖維復合材料的膠粘劑的安全性能指標必須符合表 3 中 A 級膠的要求。不得使用不飽和聚酯樹酯、醇酸樹脂等作為浸漬、粘接膠粘劑。 3)粘貼纖維復合材料用的底膠與修補膠應與浸漬、粘接膠粘劑相適配，其安全性能指標應符合表 4 中 A 級膠的要求。
3.2.2 膠粘碳纖維布加固法
1)預應力施加方法[7]。在對碳纖維布施加預應力后，進行梁體表面混凝土處理、采用找平膠找平修復不平整處，底膠配制并涂刷，配制浸漬膠，進行碳纖維布粘貼、表面抹砂漿保護，這種工藝不僅要考慮張拉，與預應力鋼筋的施工工藝不同，同時還要考慮涂刷建筑膠。
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采用先張拉后粘貼，張拉后利用粘結力錨固碳纖維布，相當于先張法預應力混凝土施工;在原有澆筑好的混凝土梁體上對纖維布增加預應力，預應力碳纖維布加固鋼筋混凝土梁體，使梁體的粘貼表面平整。
2)預應力張拉。在梁體底部和碳纖維布之間要有一定的工作空間進行涂刷建筑膠，使建筑膠終凝前能夠讓碳纖維布和梁底充分接觸及粘貼到梁體底部。為了能夠滿足錨固長度的要求的同時，還能符合碳纖維布施工工藝，需要將預應力夾具放在下面，把碳纖維布設計成環形，夾具的中間段還可以重復使用，這種方法比較適合加固類型。
3.2.3 碳纖維布粘貼法
1)材料準備。所需材料大概為碳纖維布、預應力施加工具、建筑膠、墊板、鐵絲、等其他工具。其中部分輔助工具需按照梁寬和梁長裁剪成相對應的尺寸[8]。
2)梁體表面處理。將所要加固部位的混凝土面進行打磨，打磨至露出密實的混凝土砂漿層，同時用丙酮將梁底洗刷干凈，確保粘貼效果及質量。
3)預應力施加。首先張拉工具固定到位，再將碳纖維布固定在在張拉裝置上，為保證炭纖維布受力均勻，張力預應力值大概達到一半時，開始對梁底和碳纖維布均勻涂刷建筑膠。當對碳纖維布均勻涂刷 1 層建筑膠后，需用平整的模板和支撐把碳纖維布壓緊，待建筑膠凝固達到一定強度后，拆下張拉工具，裁剪掉多余的碳纖維布。
3.2.4 注意事項
1)經過打磨后的梁底一定要平整，打磨至露出密實的混凝土層，確保粘貼后炭纖維布和梁體完全平整接觸。
2)粘貼前，對梁體和炭纖維布進行清潔處理，保證粘結質量。
3)準備工作充足，確保操作人員熟悉整個操作流程，全部工作人員均為專業人員，確保專人專職。 4)嚴格按照相關專業設計規范 JTG/T J22-2008 《公路橋梁加固設計規范》及施工方案要求施工。
3.3 混凝土剝落露筋、蜂窩麻面、缺損處理根據檢測結果，其余橋梁不同程度的出現混凝土裂縫、剝落露筋、蜂窩麻面、缺損，支座開裂、破損、變形及墩臺垂直度超限等局部病害情況，應采取相應措施對其進行修復。
1)將混凝土表面網狀裂紋及局部損壞的混凝土范圍標識出來，圈定范圍，然后采用人工鑿除表層的松動混凝土，露出新鮮的混凝土，用清水洗凈混凝土表面，至表面無浮渣、粉層、油污，在鑿除過程中盡量減小對原結構的損傷。
2)采用電刷和人工鋼刷將鑿出來的鋼筋進行除銹處理，將鋼筋表面塵埃、污物清理干凈。
3)在修補面上涂抹 1 層改性環氧膠液，以提高新老混凝土之間的結合。
4)采用立模或直接涂抹的方式，用 C40 改性環氧砂漿進行修補，并將砂漿表面抹平，確保鋼筋保護層厚度達到設計規范要求。
5)最后對修補面進行處理，涂刷粉飾層，盡量保證與橋梁混凝土原色保持一致。
4 質量保證措施
1)加強安全質量意識，嚴格組織做好施工階段的層層技術交底，關鍵工序交底必須做到管理層、作業層層層落實，做到所有人員精通掌握本項工程的設計要求、技術標準、定位方法、幾何尺寸、功能作用與其它工程的關系、施工方法和注意事項等，確保施工操作的準確性和規范性。
2)嚴格把控各種原材料的質量關，要進場用于工程上的各種原材料、半成品均需持有齊全有效的出廠合格證、材質證明試驗報告，否則不予進場。各類材料運到現場后，物資設備部聯合試驗人員進行現場取樣并送至有資格的檢驗機構進行試驗貨檢測，確認為合格的材料方可投入使用，不合格的按“不合格品控制程序”處理。
3)橋梁加固用膠黏劑應進行毒性檢驗，對完全固化的膠黏劑，其檢驗結果應符合實際無毒衛生等級的規定。在橋梁加固用的膠黏劑中，不得使用乙二胺作為改性環氧樹脂的固化劑;不得在其中摻入揮發性有害溶劑和非反應性稀釋劑。
4)組織具有較強專業技能的測量人員進行全程測量控制。為確保測量工作準確無誤，凡進場后的測量儀器均需持有國家技術監督局認可的檢定單位的檢定合格證，并按周檢要求，強制檢定。要在使用過程中，經常檢查儀器的常用指標，一旦偏差超過允許范圍，應及時校正，保證測量精度，同時做好測量原始數據的記錄存檔。
5)嚴把過程檢驗和試驗關，尤其是作業人員在拌制環氧聚合物、粘結劑等時應嚴格按照生產說明配比進行拌制，并保證攪拌質量。及時組織質檢員、施工人員和有關技術人員對各工藝進行自檢，確保各道工序的施工質量受控。對過程中有疑問的環節，及時組織有關人員進行研究分析，對不合格的產品應堅決進行做返工處理。
6)修補加固施工需由具有資質的專業的單位進行施工。修補施工都盡量安排在白天晴好天氣進行，同時氣溫選擇的平均氣溫時施工最佳。在修補施工時，應注意對交通進行臨時限制，避免過往車輛產生橋梁擾動，對修補作業質量產生不利影響。
5 結語
目前 , 我國對公路橋梁上部結構加固的技術和方法有很多 , 橋梁的加固處理方式方法如今也是越來越成熟。上述所剖析的幾種加固技術也是實際施工中較普遍采用的 , 也經過了多年的施工質量實踐。隨著經濟社會建設的飛速發展，交通運輸壓力也在日益加劇 , 運輸量的增加是導致我國公路橋梁工程中存在潛在質量風險的直接原因 , 為了能夠合理﹑妥善去預防和處理這些質量風險 , 橋梁結構加固技術必然在不斷創新、發展;隨著經濟社會的發展、科學技術的不斷進步，我國橋梁上部結構加固技術在路橋工程維修保養中的作用將尤為關鍵 , 讓國內交通運輸行業的發展更加順暢、快速 , 其長足發展與應用前景向好，給人們帶來諸多經濟與社會收益。——論文作者：夏精平
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