摘要：針對廣東佛山某50m跨頂推連續(xù)梁橋柱頂?shù)牟『η闆r，通過有限元等手段分析了病害出現(xiàn)的原因，并在不封閉交通的情況下，對柱頂采用組合構(gòu)件法及粘巾碳纖維布兩種加固方案進(jìn)行比較，在加固設(shè)計中提出了“膠混凝土”概念。簡要介紹該橋的加固設(shè)計情況及施工工藝。
1 概述
廣東佛山某頂推連續(xù)梁橋橋跨組合為10×50m×40m。通車，在橋梁普查中發(fā)現(xiàn)，部分柱頂存在豎向裂縫，個別柱頂裂縫處混凝土剝落。
（1） 部分橋墩墩頂存在豎向裂縫，裂縫處混凝土剝落，開裂處寬約5mm，長120cm，超出系梁范疇，呈“V”字型分布。
（2） 某橋橋墩頂存在兩處豎向裂縫，裂縫處混凝土剝落，開裂處由上至下寬約30～10cm，長100cm，呈“V”字型分布。
（3） 橋墩系梁不同程度出現(xiàn)0.04～0.40mm貫通斜裂縫、豎向裂縫；
（4） 由于以上裂縫的出現(xiàn)，露筋現(xiàn)象嚴(yán)重；
（5） 裂縫內(nèi)混凝土面碳化深度與墩柱外表面混凝土碳化濃度基本接近。
2 裂縫形成原因分析
為分析墩柱頂劈裂的原因，我們對頂推連續(xù)箱梁下部作了仿真分析。在最不利荷載組合下：次邊墩支座最大反力為950t，中墩支座最大反力為800t。根據(jù)最大的支座反力，對橋墩建立有限元模型進(jìn)行仿真分析：在最不利荷載工況下，柱頂最大主拉應(yīng)力為—0.62Mpa，無小于A類構(gòu)件空話值—1.89MPa。
從碳化深度的檢測結(jié)果來看，頂推連續(xù)梁橋墩柱頂裂縫在橋梁通車以前就已形成，因此并非橋梁運營階段正常受力引起。從劈裂較為嚴(yán)懲的橋墩墩頂圖片可見：在支座外側(cè)橋墩墩頂露出有很多銹蝕鋼筋，為施工過程中導(dǎo)向預(yù)埋鋼筋。因此橋墩墩頂裂縫可能是在頂推過程中箱梁產(chǎn)生偏位后利用導(dǎo)向塊糾偏時使導(dǎo)向塊隨較大水平力所致，然后，隨著空氣中的水分、氯離子、二氧化碳等的滲入，導(dǎo)致鋼筋銹蝕、體積膨脹，最終導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脫落。
從檢測報告可看出，有的裂縫已向系梁下延伸；同時由于開裂嚴(yán)重，鋼筋外露，這些均將影響結(jié)構(gòu)的耐久性。鑒于本橋的實際情況，必須進(jìn)行加固。
3 加固方案設(shè)計
3．1橋墩劈裂補強設(shè)計的原則
（1） 防止裂縫病害再發(fā)展，防銹，防腐蝕。
（2） 對已劈裂的部分，在縫中灌注膠混凝土，加強斷面的整體性，提高斷面剛度。
（3） 加巾環(huán)形鋼板或碳纖維布，以承受活載、溫度等荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，并提高橋墩的延性。
（4） 鑒于本橋為高速公路上的一座橋梁，交通較為繁忙，因此所有加固均須在不封閉交通的狀態(tài)下進(jìn)行。
3．2橋墩劈裂縫的處理
本橋部分柱頂裂縫寬度達(dá)到30～10cm，為了保證橋墩的整體性和橋墩鋼筋的耐久性，對劈裂縫進(jìn)行了處理。具體措施：
（1） 若裂縫寬度不超過10mm，道德鑿除裂縫周圍松散的混凝土，并對裸露鋼筋進(jìn)行除銹防銹處理，然后采用“壁可法”壓注低粘度進(jìn)口優(yōu)質(zhì)高分子樹脂。
（2） 若裂縫寬度超過10mm，道德鑿除裂縫周圍松散的混凝土，并對裸露鋼筋進(jìn)行除銹防銹處理，然后采用“膠混凝土”填充。“膠混凝土”是一種用于橋梁加固的新工藝，它是采用KONY-BOND E2300高分子樹脂與級配碎石及石英砂一起形成的一種聚合物，除了本身具有優(yōu)良的物理性能（抗拉、抗壓等）外，還具有施工方便（壓注法施工）、與舊構(gòu)造物粘結(jié)能力強等特點。
3．3柱頂加固方案比較
為增加開裂柱體的抗壓能力，增強橋墩的延性，采用了粘貼六邊形鋼板（組合構(gòu)件法）及粘貼碳纖維布兩種方案對柱頂進(jìn)行加固。
3．1．1粘貼鋼板方案
對系梁上1m高立柱及系梁以下45cm高立柱范圍，通過錨固螺栓及進(jìn)口優(yōu)質(zhì)粘結(jié)劑將鋼板與立柱連成整體。鋼板粘結(jié)劑采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)耐久的產(chǎn)品。
本粘貼鋼板法采用了組合構(gòu)件的概念，與傳統(tǒng)的粘貼鋼板法不同。施工工藝：用封邊膠填補立柱表面孔洞及不平整處——清洗耳恭聽并平整立柱表面，植入固定鋼板的螺栓——打磨粘合面的鋼板化蘭表層——安裝并固定加強鋼板（調(diào)好灌漿間隙）——封邊——壓入粘結(jié)膠——凝固——鋼板油化防銹處理。
3．3．2粘貼碳纖維布方案
對系梁上立柱1m范圍粘貼3層面料纖維布，對系梁以下1m范圍立柱及系梁靠近立柱1m范圍均粘貼一層碳纖維布。碳纖維布規(guī)格采用等厚度0.167mm型。采用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)碳纖維布及其配套樹脂。
3．3．3方案比較
兩加固方案均能滿足加固后橋墩的正常使用狀態(tài)要求及承載能力的要求。
由于橋墩為六角形，依規(guī)范要求，粘貼碳纖維布需要對六個角進(jìn)行打磨，且半徑要求大于2cm，施工較為麻煩。
粘貼鋼板法相對能較大的增強橋墩剛度，等價是亦稍低一些，并且施工簡便，故為推薦方案。
4 加固施工
（1） 在橋墩上系梁施加兩個千斤頂，給上部箱梁100t支頂力，變完全被動加固為部分主動加固。
（2） 對柱頂裂縫進(jìn)行處理，包括鑿除松散混凝土、露筋的處理及膠混凝土的灌注。
（3） 植入螺栓，粘貼鋼板，涂裝。在粘幅鋼板時應(yīng)注意：1）鋼板與立柱表面混凝土間距5mm，鋼板接縫要求雙面焊接，焊接質(zhì)量要求滿足相應(yīng)施工規(guī)范要求。2）粘貼鋼板，應(yīng)根據(jù)實際尺寸放樣，嚴(yán)格控制外形尺寸，確保整齊美觀。3）防銹漆建議采用壽命10年以上的進(jìn)口油漆，如JOTUN、安士丹等，以減少養(yǎng)護(hù)的工作量。4）固定鋼板及灌注粘結(jié)劑選擇在車輛較少的凌晨進(jìn)行。
5 加固效果
劈裂較為嚴(yán)重的橋墩已于2003年底加固完成，經(jīng)檢查，“膠混凝土”與周圍原結(jié)構(gòu)粘結(jié)密實，加固鋼板灌漿密實，達(dá)到了劈裂柱一體化的修復(fù)。通車運營幾個月后，經(jīng)檢查，未發(fā)現(xiàn)新的裂縫，達(dá)到了預(yù)期的加固效果。
6結(jié)語
（1） 在加固設(shè)計中采用了組合構(gòu)件的概念來設(shè)計粘貼鋼板。采用灌注粘結(jié)膠新工藝粘巾鋼板能有效地保證粘結(jié)膠的飽滿度及粘結(jié)質(zhì)量。
（2） “膠混凝土”新材料的應(yīng)用，能有效地解決分離的舊混凝土構(gòu)件之間的連接問題，且施工方便，對解決橋梁中關(guān)鍵部位空洞、缺陷等的修補具有現(xiàn)實意義。
（3） 采用“壁可法”施工工藝及技術(shù)灌注裂縫，保證了灌縫的飽滿度及質(zhì)量。
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