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大沙河橋加固維修工藝
發布時間：2014-08-05
摘要：針對人沙河橋的病害情況，介紹了采用環氧樹脂灌縫、粘貼碳纖維布、粘貼鋼板等新材料、新施工工藝對危舊橋梁進行加固維修的方法，并對斜撐加固及橋面鋪裝施工工藝進行了分析。實踐表明，通過以卜加固維修工藝能夠解決大沙河橋的病害情況，使橋梁的使用壽命得到提高。 O 引言
大沙河橋位于甘肅臨澤縣境內G312線K2764+942處，東西全長133．57 m。為5孔(11．25 m+3x11．40 m+11．25 m)少筋微彎板組合工字梁橋，修建于1967年，下部為雙柱式鉆孔灌注樁墩臺，橋面凈寬度7．00 m+2x0．25 m。后于1990年采用簡支體系轉化為連續體系的方法進行了加固改造，在原橋下游單側增加3片微彎板組合等截面連續工字粱，同期義在該橋東岸接長5孔。
將原橋東岸0號橋臺改為擴大基礎重力式墩身(改造后為5號墩身)，上部結構為9．00 m+3x18．00 m+9．00 m部分預應力連續空心板，下部結構為雙柱式鉆孔灌注樁墩臺，橋面凈寬度9．00 m+2x1．75 m．橋梁設計荷載為汽車20級，掛車100級。
1 舊橋病害情況
(1)第一至第五跨部分預應力連續空心板在以第三跨軸線對稱的第二、第四跨的2號預制段與3號預制段現澆濕接縫處(第二道、第五道濕接縫)最大裂縫寬度達10 mm，裂縫處板底鋼筋銹蝕、斷裂，板底錯臺位移達20 mm。
(2)第一跨l號板及第二跨7號板板底有縱向裂縫，裂縫最大寬度達1 mm。
(3)第二號橋墩處靠東岸一側變截面部分有斜向裂縫，裂縫最大寬度達1 mm。
(4)第六至第十跨原橋加寬段部分橫系梁端部開裂。
(5)第七號橋墩靠上游一側蓋梁混凝土脫落，對應工字梁底裂縫明顯。
(6)第六至第十跨原橋加寬段，工字梁裂縫明顯，微彎板縱向裂縫最大寬度達0．5 mm，反射至橋面處，裂縫明顯可見。
(7)橋面泄水孔堵塞，伸縮縫滲水損壞。橋面鋪裝坑洼不平、積水嚴重。
2總體加固方案
對全橋裂縫進行灌縫處理以增強混凝土的完整性，對外露銹蝕鋼筋進行除銹處理，并對原混凝土損壞部分進行鑿除修補。在第二、第三、第四跨空心板濕接縫下緣先粘貼錨固20 mm厚鋼板補強，再用H型鋼混凝土斜撐支撐。對第六至第十跨工字梁底面粘貼碳纖維布加固，拆除原橋面系，澆注15 cm厚鋼筋混凝土而板，以改善荷載橫向分布狀況，另在斜撐處(第一至第六道濕接縫)及舊橋工字梁段橋墩處(6～9號橋墩)設局部補強鋼筋網。全橋在0號橋臺、5號橋墩、10號橋臺處重沒3道FM-60型伸縮縫，重新預制安裝橋面人行道板及欄桿系。
3裂縫處理
3．1灌縫維修工藝流程
打磨、清理裂縫表面及縫內雜物一粘貼灌漿底座一用封縫膠封閉裂縫表面一檢驗封縫是否嚴實一如不嚴實，一次封縫一用灌漿器灌縫一封閉灌漿口一清理已處理的裂縫表面，恢復外觀一檢查灌縫的質量。
3．2灌縫維修施工工藝
(1)封閉裂縫前須在裂縫兩側2-5 cm的距離內清除表面的灰塵、油污、松動物等，并用小型工業吸塵器吸出縫中的泥土等堵塞物，注意縫中不得進水。在裂縫較寬處、開口較通暢的部位設置灌漿底座。
(2)用封縫膠封住裂縫表面。封縫膠是一種快干型粘貼膠。由甲、乙2種原料配制而成。配制比例為甲料：乙料=3：1，少量配制，隨配隨用。
(3)待封縫膠固化后，用中性肥皂水涂抹在裂縫表面，用空的灌漿器推入窄氣，觀察裂縫處是否有氣泡冒出，以檢驗封縫是否嚴實。如果不嚴實的話，應沖去中性肥皂水，晾干后進行二次封縫，保證灌漿前封縫嚴實，同時灌漿底座與梁體粘結密閉。應該保證底座的灌漿口不能被封縫膠堵住，否則無法灌入灌縫膠。
(4)經檢查封縫嚴實、密閉后，用專用的灌漿器灌注灌縫膠。灌縫膠由甲、乙2種原料配制而成，配制比例為甲料：乙料=4：l，灌縫膠一次不宜配的過多，一般每次配制最以不超過1 kg為宜，隨配隨用，防止灌縫膠凝固。灌漿器口連接到底座入口處，松開彈簧：加壓5-6 min后，觀察灌漿器內的膠是否仍在緩慢進入裂縫，如果裂縫內還能灌進灌縫膠，應繼續加載，直到裂縫里再也灌不進膠時卸下灌漿器，并迅速擰上堵頭。
(5)裂縫封閉后，一股在溫度20~℃-25℃條件下，養護5-7天，期間結構不得受振、受潮，以保證修補質量。等膠體形成強度后要清理注膠表面。恢復外觀。
4粘貼處理
4．1粘貼碳纖維布
4．1．1 粘貼碳纖維布工藝流程
打磨、清理梁體表面一粘貼表面找平→涂刷第→層粘貼(底層)膠→涂刷第二層粘貼膠→粘貼碳纖維布→涂刷第三層粘貼膠→養護→檢驗粘貼質量。
4．1．2 粘貼碳纖維布施工工藝
(1)首先將需要粘貼碳纖維布的工字梁底用砂輪打磨平整，清除表面腐蝕、剝落的混凝土和灰塵，使粘貼面露出骨料，表面有油污的應用脫脂棉紗蘸丙酮或二甲苯溶液等清洗，然后用高壓水槍清洗梁體粘貼面的粉塵。按設計要求對梁底裂縫進行灌縫或封縫處理，混凝土的凹陷部位用環氧砂漿修補找平。
(2)找平材料表面干燥后，把刷涂料用的滾子蘸以事先兌好的碳纖維粘結膠，在梁體粘貼面上來回滾動，涂抹一層底膠。粘結膠由環氧類主料和固化劑2種材料配制而成，2者的推薦重量比為3：1。也可以根據實際情況調節固化劑的用量來加快或延緩膠體的固化時間。
按以上的比例配制的粘結膠固化時間為20-40 min．固化時間也會受到溫度影響，溫度較高時同化較快。推薦的施工溫度為20℃，施工溫度低于5℃或雨天應停止施工。粘結膠不能與水相溶，因此必須保持粘貼面的干燥。底膠須涂抹均勻，使梁體表面充分浸透，但也不宜過多，以不形成聚集的小液滴為好，防止底膠固化后，形成小疙瘩，影響碳纖維布的粘貼質量。
(3)底膠固化4 h以后，方可涂抹第二層膠及粘貼碳纖維布。碳纖維布纖維條的方向應與加固部位受拉力的方向一致。粘貼時，要一次粘貼平整，用滾予順著纖維走向來回滾動，防止形成褶皺、損傷纖維條或多次擾動碳纖維橫向的編制線。以免碳纖維條松散或改變碳纖維條的受力方向。碳纖維布確實需要搭接時，接頭處至少要搭接10 cm以上．搭接部位應避開構件應力最人區段，且搭接端應平整無翹曲。多層搭接的各層接口位置應不在同一截面上，每層接口位置的凈距離應大于20 cm。
(4)粘貼強度形成期問(一般為3天)不得有加載、振動等干擾，必要時應保持成型所需要的壓力。在固化4 h后，涂抹第三層膠，以保護碳纖維布不受外界環境條件影響。涂抹要均勻，防止漏抹。
4．1．3 注意事項
(1)在施工前必須選擇合適的粘結劑，掌握材料的各有關參數，以確保它有足夠的強度。
(2)粘貼面必須打磨平整，并且打磨至新鮮的混凝土面，使粘貼后能保證碳纖維絲共同受力，同時又確保碳纖維布與混凝土結構共同受力。
(3)在施工過程中，每層膠都必須處理好，特別是粘貼碳纖維布前需要對開裂的梁底粘貼面用環氧樹脂灌縫處理，恢復梁體的整體性。
(4)粘貼碳纖維布的粘結膠，盡可能充分地滲入到碳纖維絲之間，確保梁體與碳纖維布共同工作。
4．2粘貼鋼板
4．2．1粘貼鋼板工藝流程
對鋼板和空心板底面粘貼面進行處理→布設鉆孔位置并鉆孔→清除孔內浮塵及雜物→配制植筋膠，在孔內注膠、錨栓涂膠一錨栓植入孔內一支撐并固定錨栓一在鋼板上鉆孔、刻痕，同時在空心板底粘貼面和鋼板上涂抹粘貼膠一擰緊錨栓螺帽并固定好鋼板→檢查驗收→粘貼第二層鋼板。
4．2．2粘貼鋼板施工工藝
(1)對混凝土板底粘貼面進行處理，清除表面破損部分，然后鑿平，使粘貼面露出骨料。布置鉆孔的準確位置，參照原設計圖紙并配合鋼筋探測儀，盡量使布孔的位置避開鋼筋。鉆孔時，孔道方向盡量要與空心板底面垂直。鉆孔的直徑為錨栓直徑加4 mm，不能隨意增大。2臺電錘在同一片空心板上鉆孔的距離必須大于5 m，以免引起較大的振動。鉆孔結束后，清除粘貼面及孔內的積水和雜物，并用棉絲擦去粉塵，用丙酮清洗孔壁。
(2)按產品說明，配制植筋膠(配制比例為甲料：乙料=3：1)，每次配制的量不超過1kg。配好后，注入孔內一部分，并在錨栓上涂抹一部分，其量以錨栓入孔后膠體在孔中溢出為宜。應注意錨栓外露部分要用塑料等包裹。防止膠體流到錨栓絲口上而無法擰上螺帽。用木棒支撐固定錨栓。防止錨栓滑動。養護3天，期間，不能擾動錨栓。
(3)根據錨栓在空心板上的位置，在鋼板對應何置精確鉆孔，并在粘貼面上加工菱形格狀刻痕，有銹的還應該除銹。
(4)按產品說明，配制粘貼膠(配制比例為甲料：乙料=3：1)，同時在空心板底面和鋼板粘貼面上均勻涂抹粘貼膠。然后將鋼板粘貼在空心板底面上。擰緊螺栓此時，如有膠水擠出，證明鋼板與梁底粘貼密實，否則應補膠，保證有效粘貼面在90％以上。
(5)粘貼膠固化后，組織檢驗第一層鋼板粘貼質量若合格則按此法粘貼第二層鋼板。
5斜撐加固及橋面鋪裝施工工藝
5．1 H型鋼混凝土斜撐加固施工工藝
斜撐設計用HKl80CH型鋼，采用25 mm厚和16mm厚16號錳鋼鋼板進行焊接加工；預制、安裝H型鋼混凝土斜撐及斜撐橫系梁。預制斜撐時應預留斜撐支， 撐點焊接施工段及預埋橫向聯系的連接鋼板；H犁鋼混凝土斜撐安裝好，在粘貼好的鋼板上焊接斜撐支撐點；H型鋼斜撐支撐點焊接完畢，焊接斜撐支撐處加勁鋼板；斜撐橫系梁安裝時，將橫向聯系的連接鋼板進行焊接；焊接完成后，再澆筑預留焊接施工段C30膨脹混凝土。
5．2 C40防水混凝土橋面鋪裝施工工藝
拆除原橋欄桿系、人行道板及橋面鋪裝混凝土結構，同步預制人行道板、欄桿系小型構件；拆除舊橋面系，完成后用高壓水槍沖洗干凈，布設橋面鋼筋網及補強鋼筋網，同步預埋人行道板安裝鋼板、泄水管并預留伸縮縫位置；現澆C40防水混凝土橋面鋪裝，最后安裝人行道板、欄桿系。
6 結語
大沙河橋改造完成后，達到了總體加同方案的要求。實踐證明環氧樹脂、碳纖維布粘貼等新材料、新方法在危舊橋梁加固改造中的應用比較理想，為同類橋梁施工加固提供了有益的參考。
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