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八一大桥加固改造及施工步骤

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摘要:对八一大桥老桥的病害原因进行了分析,提出了更换桥面铺装、增设横隔板、增设支座及碳纤维布加固工字梁等加固改造措施,从而提高了老桥的承载力,使老桥焕发新的生命力,并提出了详细的施工步骤,该加固方法已运用在多座工字梁与微弯板组合梁桥加固上,效果好,希望能为类似桥梁加固改造起到一定的指导意义。

 

1工程概况

S316省道八一大桥位于黄石阳新县城以南河上,北接阳新县城,南至九江,由左右两幅桥分次建成,右幅桥建于七十年代初期,由工字梁与T梁组合跨径。桥跨布置为:2×17m+3×33m+15×17m;桥梁横断面布置为:1.25m人行道+7.5m行车道+1.25m人行道=10m。行车道采用双向横坡,抛物线形路拱,20世纪90年代前后随着地区经济发展,交通流量不断增加,桥梁原有设计通行能力不能满足需要,逐步成为制约交通发展的瓶颈。因此在原有桥梁左侧实施拓宽工程,拓宽桥梁主梁采用T,桥梁跨径与原有桥梁保持一致,傍依而建,将原有桥梁左侧人行道、栏杆系拆除,在拓宽桥梁左侧予以重新修建,行车道亦采用双向横坡,单折线形路拱。新老桥之间设置分隔带,这样加宽后桥梁横断面布置为:1.25m人行道+7.5m行车道+2.0m分隔带+7.5m行车道+1.25m人行道=19.5m。拓宽桥梁建成于1995,已运营十余年。本次加固改造主要针对老桥,要求加固提等。

 

2桥梁主要病害及原因分析

八一大桥老桥因建成年代久远,年久失修,桥梁已出现不同程度的病害现象;同时,由于档案资料管理不善,无法知晓有关设计施工详情。但从桥梁现场调查来看,主要存在以下病害现象:

 

2.1旧桥桥面铺装过薄,桥面排水不畅通,积水现象突出。老桥为双向横坡,横坡坡度为2%,但桥面纵坡较平缓,泄水孔设置间距较大,沿纵向每隔10m设置一道,势必造成排水不畅通,桥面极易积水,雨水下渗后,对桥面及主梁梁体结构构成威胁。

 

2.2老桥工字梁两边梁梁肋外侧出现纵向裂缝,甚至表层混凝土沿纵向脱落,纵向钢筋外露锈蚀现象较为普遍,部分边梁梁底亦出现类似纵向裂缝,表层混凝土脱落,梁底主筋外露锈蚀,中间4片内梁未出现类似现象。

 

究其原因,以上梁肋外侧纵向裂缝应为钢筋锈蚀而引起的顺筋裂缝,从梁体外观上看,边梁外侧及梁端伸缩缝位置渗水严重。同时,由于边梁变形较大,边梁腹板易形成拉压微裂缝,雨水渗入后,极易导致钢筋锈蚀、裂缝开展、表层砼脱落现象。

 

2.3部分微弯板存在明显纵向裂缝。工字梁各主梁之间沿纵向未设横隔板加强整体连接,其横向连接作用仅由预制微弯板及桥面现浇层形成,从而导致微弯板拉裂。

 

2.4桥梁受力变形不畅。该桥未设置支座,伸缩缝破损严重,导致桥梁变形不畅,附加内力增加,削弱了桥梁的承载潜力。因而,必须改善旧桥的变形体系,使之符合结构静力图式。

2.5桥头混凝土板破裂,沉陷现象明显。两岸桥头与路基衔接段路面砼破损较严重。大部分路面已下沉,影响行车平顺性,有损景观。这主要是由于桥台背部回填土基,在荷载作用下发生不均匀沉陷所致。

 

3桥梁技术状况评定

根据《公路桥涵养护规范》(JTGH11-2004),该桥技术评定等级为三类,桥梁需要进行中修,酌情进行交通管制。

 

4加固改造方案

加固方案要能确保旧桥能较好改善现有状况、提高设计等级。建议在改造前对旧桥进行必要的检测:工字梁及微弯板砼强度的测试;对旧桥的静载实验。针对病害原因分析及治理对策,经综合比较,提出如下旧桥改造加固方案。

 

4.1增强各工字梁之间的整体性,在梁两端及中间增设横隔板。

4.2凿除旧桥桥面铺装层,重新浇筑13cm厚防水钢筋砼桥面铺装。

4.3修补工字梁及微弯板裂缝及碎裂部位。

4.4工字梁底粘贴碳纤维布进行补强提载。4.5更换伸缩缝,换成GQF-C60型伸缩缝。4.6在墩台帽处挖槽安装支座。

4.5在桥梁已建泄水孔之间或积水严重位置加设泄水孔。

4.6将桥头一定范围已破损砼板予以清除,低凹处采用C15砼垫层调平,重新设置桥头搭板及钢筋砼过渡板,确保桥头路段行车平顺。

 

5加固改造施工步骤及要点

 

5.1加固施工步骤

a. 封闭旧桥部分交通;

b. 按设计要求凿除旧桥面的桥面铺装层;

c. 用千斤顶同时顶起六片工字梁,在墩台帽处挖槽安装支座;

d. 浇筑横隔板;同时修补工字梁及微弯板的裂缝;

e. 粘贴工字梁底碳纤维布;

f. 浇筑桥面铺装砼;

g. 装伸缩缝;

h. 完善泄水孔等桥面排水设施。


5.2加固施工要点

a. 施工过程中,粘贴碳纤维布时一定要注意封闭旧桥交通,并派专人在桥两头指挥交通,以免因桥梁施工造成交通堵塞;

b. 凿除桥面铺装砼层时,宜采用轻型机械设备,避免在凿除桥面铺装砼时使微弯板和工字梁产生新的病害;

c. 浇筑桥面铺装砼时,应注意新老砼结合紧密,必要时可设置锚筋与铺装层钢筋网联接,并注意预留伸缩缝预留槽;

d. 顶升施工必须协同一致,保证顶升时微弯板不产生新的病害;

e. 支座安装高度应现场精确测量,保证新老桥及老桥与道路衔接平顺。

 

6施工工艺

 

6.1裂缝灌浆处理

6.1.1对所有宽度大于0.lmm的裂缝进行灌浆处理,灌浆胶采用环氧树脂。

6.1.2对混凝土表面进行处理,清除松散灰浆、砂粒、油垢,使混凝土表面保持干净。灌缝过程中,裂缝宜处于干燥状态(灌缝有特殊要求的除外)

6.1.3灌缝用胶必须按所选用产品确定试验的配合比进行拌合,准确称量各组成材料并搅拌均

匀。灌缝胶配好后,应尽快将其注入到裂缝中,并在该产品规定的适用期内使用完毕。

6.1.4缝隙全部注满后应按材料要求进行养护,待浆液固化后,拆除灌浆嘴,并对混凝土表面进行修整。

6.1.5灌缝过程中应严格控制质量,灌缝结束后应检验灌缝效果及其质量。凡有不密实或重新开裂等不合格的情况,应采取补灌等补强措施,确保质量。

6.1.6必要时可钻芯取样以检查灌缝是否饱满、密实,取芯数量依据相关技术规程现场确定。

 

6.2裂缝封闭处理。对所有宽度小于0.lmm的裂缝,无论缝宽大小,在进行裂缝的灌浆过程中一并封闭,不需再做处理。对外表颜色较深的原封缝物均要清除干净,重新采用107胶或801建筑胶水泥浆(掺入白水泥)刮抹,要求颜色与原混凝土颜色相近,外观平整。

6.3修混凝土缺陷及钢筋锈蚀的处理施工工艺。对有缺陷的混凝土(如蜂窝、麻面、空洞、表面风化、剥落等),必须人工敲打、凿毛、用钢刷来回刷擦,清除不稳定的混凝土部分。为使混凝土表面洁净,必须用水清洗。对锈蚀钢筋,应先凿除周围损坏的混凝土,露出钢筋,用细钢刷将锈蚀部分清除干净,再外涂阻锈剂,然后再根据情况用高标号混凝土或水泥砂浆填补。

6.4粘贴碳纤维布施工工艺。碳纤维布和粘贴碳纤维布配套树脂应采用与碳纤维配套的底层树脂、找平材料和浸渍树脂,其安全性和适配性必须满足《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》

(CECS146:2003)、《粘结碳纤维增强复合材料加固混凝土工程施工与验收暂行规定<修订本>》及《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006)的要求。

 

粘贴碳纤维布施工工艺:构件基底处理———涂刷底层涂料———环氧腻子修补———粘贴碳纤维片———表面防护。

 

结语:工字梁与微弯板组合梁桥在我国二十世纪六七十年代建得比较多,此类桥梁经过几十年的使用,存在一些普遍的病害:承载能力低;横向联系弱;受力变形不畅等。这里以八一大桥为例,提出了加固改造类似桥梁的方法,并提出了详细的施工步骤,该加固方法已运用在多座工字梁与微弯板组合梁桥加固上,效果好,希望能为类似桥梁加固改造起到一定的指导意义。

参考文献

[1]刘自明、王帮楣.桥梁工程养护与维修手册[M].

京:人民交通出版社.2004.

[2]JTGH11-2004,公路桥涵养护规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[3]王立武,翟全礼,吴俊明等.碳纤维片材在桥梁加固工程中的应用[J].中国科技信息,2007(15).

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