徐洪河特大桥粘钢法加固设计及施工质量控制

《江苏交通科技》２０１０年第３期　徐洪河特大桥粘钢法加固设计及施工质量控制　朱元军　（江苏宁宿徐高速公路有限公司　南京２１００００）　摘要介绍了宁宿徐高速公路徐洪河特大桥主跨现浇箱梁病害的基本情况，对病害原因　进行了分析，主要阐述了粘钢加固法的质量控制要点，对工程施工中遇到的难点、重点问题　进行了归纳，提出了具体控制要点。　关键词粘铜加固　施工质量控制　１工程概况　（２）箱梁采用单箱双室，全桥腹板采用３０　ｃｍ等　厚度布置，由于偏载产生的扭转作用主要由内外侧　边腹板承受，因此其腹板厚度略显偏薄；　（３）箱梁根部梁高３．３　ｍ（边腹板处梁高２．９１５），为　跨径的１／１８．２（１／２０．５８），跨中梁高１．６　ｍ（边腹板处梁　高１．５１５），为跨径的１／３７．５（１／３９．６），处于经验取值范　围下限，设计梁高略显偏矮；　（４）施工工艺特别是原材料配合比、加载龄期　等控制质量的影响，可能也会出现后期结构收缩徐　变偏大，从而导致纵向有效预应力二次损失较大而　宁宿徐高速公路徐洪河特大桥全长１　０４８．２　ｍ，　于２００３年建成通车。设计荷载为汽车一超２０级，　挂车一１２０，桥面全宽２×１３．５　ｍ。主桥上部结构为　（４０＋６０＋４０）ｍ　３跨变截面连续预应力箱梁，横截　面为单箱双室，箱梁采用悬浇施工方法，悬浇节段长　度分为３．５　ｍ和４．０　ｍ两种。箱梁根部梁高３．３　ｒｌｆ，　为跨径的１／１８．２，端部、跨中梁高１．６　ｍ，为跨径的　１／３７．５，主梁下缘按二次抛物线变化，箱梁顶板、腹　板采用等厚，顶板厚２２　ｃｍ，腹板厚３０　ｃｍ，底板采用　不等厚，从根部４０　ｃｍ变化至跨中２５　ｃｍ。桥面横坡　降低箱梁腹板的斜截面抗裂性；　（５）由于左右幅桥箱梁外侧腹板斜裂缝数量和　由腹板形成，箱梁底板横桥向则做成水平。箱梁采　用５０＃混凝土。　１　主要病害及其成因分析　１．１　箱外裂缝　宽度均明显比内侧腹板多而宽，而外侧腹板主要是　重车通行的车道位置，一旦有明显超载现象，对斜裂　缝的出现和发展也有直接的影响。　１．２箱内裂缝　主桥左右幅上部箱梁存在的主要问题是中跨　Ｌ／４和３Ｌ／４附近梁段两侧边腹板存在多条斜向裂　缝，长度为０．７～３　Ｉｎ，宽度为０．１０—０．３０　ｍｍ，属于　典型的受力裂缝。此外左右幅边中跨部分箱梁梁段　底板存在纵向裂缝，宽度一般在０．１０～０．２０　ｍｍ以　箱内中腹板齿板附近均有宽度在０．２～０．３　ｍｍ　左右的斜向裂缝，顶板有宽度在０．１～０．１５　ｍｍ的　纵向通长裂缝。　另外，经混凝土强度检测及碳化深度调查结果　表明，梁体混凝土强度等级在Ｃ５０～Ｃ６０之间，碳化　内，且中跨合龙段发现有多条横向裂缝，宽度在０．１０　～０．１５　ｍｍ以内。　根据以上所描述的裂缝分布形态、出现部位和　性状可知，该裂缝属于比较典型的由于斜截面抗裂　能力不足引起的受力裂缝，初步分析出现腹板斜向　裂缝的主要原因可能是：　（１）上部箱梁各梁段均没有布置下弯束，且腹　深度最大４　ｍｍ，均符合要求。主跨梁体挠度变化观　测值均在±２　ｍｍ左右，挠度变化可以忽略。　２加固设计　由于该桥主梁尺寸的先天不足，如果采用加大加　厚截面尺寸的方式进行加固，必然加大结构自重，对结　构受力不利，更重要的是补加的截面仅能分担活载以　板无竖向预应力筋，可能其腹板主压应力储备不足，　导致出现此类裂缝；　（收稿日期、编号：２０１０—０２—２２／４８２６）　及其他非恒载作用，加固效果不明显。而采用体外预　应力加固，可使结构受力有所改善，但目前该桥正截面　・ｌ３・　《江苏交通科技》２０１０年第３期　最大压应力已达１２　ＭＰａ，且截面尺寸偏小，体外预应力　加固效率较低，施工难度大，费用相对较高。　在进行加固方案比选后，决定腹板采用粘贴钢　板和底板采用粘贴碳纤维布的方式加固，同时，对梁　体缺陷进行修复，并对所有裂缝进行封缝和灌缝。　对腹板粘钢加固的设计，具体如下：　施工质量控制要点如下：　３．１　混凝土构件表面处理　采用人工结合机械凿除保护层，使之露出粗骨　料，局部凹凸处采用胶泥找平，再用吹风机清除表面　浮尘，粘贴前用丙酮擦洗ｌ遍。　３．２钻孑Ｌ及清孑Ｌ　（１）钢板宽度２５　ｃｍ，厚５　ｍｍ，强度为Ｑ２３５级。　采用５．８级Ｍ１２螺栓锚固腹板两侧的钢板，螺栓与　采用钢筋探测仪对孔位进行定位，钻孔后清理　孔内的浮尘，浮尘清理顺序应由内而外。　钻孑Ｌ之间采用植筋胶锚固；　（２）螺栓采用梅花型交替布置，中心最大间距　３０　ｃｍ，最小间距ｌ２～Ｉ５　ｃｍ；　（３）螺栓中心距钢板边缘需满足：５　ｃｍ≤ｄ　≤８　ｃｍ：　（４）腹板两侧各钢板的４个角上的钻孑Ｌ需要贯　穿腹板，孔内灌注植筋胶，采用螺栓对拉锚固，其他　部位螺栓钻孔深度分５　Ｃｌｑ＇ｌ和８　ｃｍ　２种，采用植筋胶　锚固，主要是为了避免损伤底板处的预应力筋；　（５）变腹板对拉钻孔放样时，按照从箱外侧向　箱内侧钻孔的顺序进行，避免翼板下表面出现钻孔。　３粘钢施工工艺及质量控制要点　粘贴钢板工艺流程如图１所示。　准备一［作（搭设施工平台等）　混凝土表面处理：打磨、除尘、找平等　合格　钻孔定位　钻　Ｌ　工　钢板放样　采用植筋胶锚固螺栓，且固化　钢板表面处理：打毛、除锈、除尘等　粘贴钢板　同步对锚腹板两侧钢板　检测粘贴质量　堡堕　・ｌ４・　３．３植筋　植筋前应向孑Ｌ内注入植筋胶（要求胶量应占孔　体积８０％以上），在胶未固化前旋人螺栓，螺栓到位　后应进行保护，不得受外力扰动，直至胶体固化。　３．４钢板准备　选择透明塑料板进行放样，按放样的螺栓位置在　钢板上打孔，钢板的粘贴面必须采用砂轮打磨直至露　出金属光泽，打磨纹路应与钢板受力方向垂直（横向打　毛），钢板粘贴面应有一定粗糙度，并用丙酮清洗。　３．５钢板粘贴　将环氧浆液均匀地抹在打毛的钢板表面和混凝　土基层表面，厚度均在２　ｍｍ左右，然后将钢板孔对　孑Ｌ挂在螺栓上，进行加压成型，多余的胶液沿钢板边　缘挤出，使钢板密贴在混凝土表面上，同时用扳手拧　紧螺母进行锚固加压。施工时，尽量保证腹板同一　位置处两侧的钢板同步粘贴。　３．６空鼓率控制　钢板粘贴完成浆液固化后，用小锤检查钢板空　鼓情况，锚固区空鼓率在５％以上时，应将钢板拆下　重贴。　３．７　防腐处理　待浆液固化后清除表面油污，并用钢刷除锈，箱　外钢板表面涂桥梁防腐涂装专用漆，箱内钢板涂３　层环氧树脂。　４施工难点及解决方法　４．１　桥梁梁体卸载问题　桥梁荷载分为动载和静载，本项目采用中断交　通的方式对动载进行卸载，但考虑到该桥跨越的徐　洪河为五级航道，长期有船舶行驶，桥下不能设置支　撑点，对其静载进行卸载的难度很大，也容易造成浪　费，故未对静载进行卸载。　４．２钢板粘贴的密实度　钢板粘贴的密实度是该加固方法的重要指标，　其影响因素包括粘钢胶涂抹的均匀度、基层表面处　理质量、粘贴温度、环境湿度、钢板施压大小等。本　项目采用化学植筋结合自制的弹簧（下转第３７页）　《江苏交通科技》２０１０年第３期　处理不够明确，有的监控单位无相应资质，有的监控　在检查中经常发现，混凝土钢筋保护层厚度、桥　面调平层横坡合格率仍然偏低，箱梁预制、支架现　浇、悬臂浇筑表面蜂窝、麻面、裂缝等现象仍时有发　生。今后需要进一步加强对混凝土原材料及拌和、　运输、振捣、养护等环节的精细管理。在大桥建设　中，全面推行集中拌和、工厂化预制，按标准化流程　单位现场无必要的测量检测设备和人员，数据采集　完全依赖施工、监理单位，自己仅做些数据处理分析　工作。今后，应从质监工作的角度，对大桥监控单位　的选择与管理、监控目的与职责、监控资料的归集与　整理等方面进行规范，确保监控检测市场有序健康　发展、监控工作进一步程序化、规范化。　（６）对钻孔桩钢筋笼长度、预应力张拉与管道　压浆、高强混凝土无损检测等方面需要探索和推广　新的更可靠的检测手段。　受经济利益的驱动，加之交通建设市场招投标　进行施工，完善工序间交接检，上道工序未检验或检　验不合格的，坚决不得进入下道工序施工，确保不留　质量隐患。　（８）要尽快改变目前重建设轻养护的状况。　高度重视斜拉桥、悬索桥、系杆拱桥等特殊桥型　通车运行后的质量监督管理。现在，为了城市景观　需要，许多地方建设了矮塔斜拉桥、自锚式悬索桥、　不规范、建设市场主体诚信缺失，违法分包等问题还　很突出，施工中恶意偷工减料行为时有发生，而目前　对工程成品构件检测手段特别是成桩后钢筋笼长　度、后张法预应力张拉与管道压浆、高强混凝土成品　系杆拱桥，但由于后期养护单位缺乏相应专业人员　进行管理，对运行期间斜拉索、吊索以及主梁内力变　化无法进行定期质量检测，基本处于建成后即无人　管理的状态。质监部门能否出台对斜拉桥、系杆拱　桥、悬索桥养护检测的有关质量标准、检测方法，强　无损检测还不十分可靠。今后还需要进一步依靠科　技创新，研发、推广更先进、更可靠的检测技术和检　测设备，加大对钢筋笼长度、预应力张拉与压浆质量　的监管。　制要求养护单位或其委托有资质的检测单位定期进　行质量检测。　（７）混凝土质量通病治理任务仍然十分艰巨。　（上接第ｌ４页）　保证桥下正常通航的需求，支架净高必须在５　ｍ以　上。本项目综合各方面因素决定采用悬吊支架，利　用４×３９Ｓ—ＦＣ一８．３　ｍｍ钢丝绳在桥梁通气孔、泄　钢片实现对钢板的加压，以保证空鼓率小于５％。　自制弹簧钢片实际也是通过植入的螺栓进行加压，　其加压力的大小，直接影响钢板粘贴的密实度。　４．３植筋深度　水孔、中分带空隙位置进行悬吊。　５　结语　由于梁内钢筋深度分布不一，而植筋时必须避　徐洪河特大桥梁体加固设计为粘钢法，其工艺　较为成熟，但施工过程中仍然遇到很多新的问题，通　过业主、承包方、监理及设计单位的共同努力，在确　保工期的前提下，较好地保证了工程施工质量，特别　是钢板空鼓率只有２％，实现了既定的质量目标。　参考文献　［１］湛润水，胡钊芳，师长斌．公路旧桥加固技术与实例　［Ｍ］．北京：人民交通出版社．２００２．　［２］杨文渊，徐彝桥．桥维修与加固［Ｍ］．北京：人民交通出　版社．１９９４．　开钢筋进行钻孑Ｌ，因此如何准确探测局部是否有钢　筋对植筋孔钻设起决定作用。本项目采用钢筋定位　仪虽在一定程度上保证了钻孔位置的准确度，但受　仪器自身的精度限制，也出现了废孔现象。　４．４螺栓抗拉拔能力的保证　首先选择高品质的植筋胶，其次，在施工过程中　加强孑Ｌ深、孑Ｌ壁清理、胶体注入及螺栓旋人的质量控　制，特别是孑Ｌ壁清理，必须由内而外进行清理。　４．５　支架搭设　［３］李有丰．桥梁检测评估与补强［Ｍ］．北京：机械工业出版　社．２００３．　徐洪河特大桥跨越的河流为五级航道，由于要　・３７・