橋梁通風(fēng)檢測中主梁梁肋的加固設(shè)計與施工

橋梁通風(fēng)檢測中主梁梁肋的加固設(shè)計與施工

改革開放以來，交通工業(yè)日益發(fā)展，公共交通在經(jīng)濟和社會中的作用和地位日益重視。為了確保道路的正常運行，必須加強對道路和橋梁的維護和保養(yǎng)，為車輛提供安全、快速的使用條件。特別是近20年來，道路交通量不斷增加，道路橋梁負荷不斷增加。由于運輸和集裝箱運輸?shù)囊?，橋的支撐不足，舊橋的不斷老化、損壞或?qū)υO(shè)計標準的限制，造成了矛盾。在中國，所有省份和城市都面臨著巨大的風(fēng)險橋梁重建任務(wù)。特別是在20世紀50年代、60年代和70年代修建的鋼筋混凝土橋梁。經(jīng)過30年的運營，由于混凝土老化和車輛重輛的影響，橋梁損壞嚴重。全國橋梁負荷標準低于10級，約為8.6%。到2003年底，只有10444座危橋。到2002年，廣東省互聯(lián)網(wǎng)上2080輛負荷模式低于10級的低土橋，占全省公路橋梁總數(shù)的20%。上述道路和橋梁的大多數(shù)設(shè)計僅符合第一階段的設(shè)計標準（例如，在20世紀70年代之前，主要遵循前蘇聯(lián)的標準），設(shè)計標準非常低。設(shè)計負荷一般為車輛13級，驗算負荷僅為60或更低。這些古老的橋梁數(shù)量眾多，無法滿足當(dāng)前交通負荷的一般要求，因此必須采取一些措施來維修和加固。CFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)最早產(chǎn)生于瑞士聯(lián)邦實驗室,Meier應(yīng)用CFRP板代替鋼板,采用樹脂粘結(jié)加固了Ebach橋.20世紀80年代,CFRP對建筑物加固修復(fù)技術(shù)在日、美等國得到了迅猛發(fā)展.特別是在1986年美國舊金山大地震、1995年日本阪神大地震后,CFRP在城市快速重建特別是交通設(shè)施的快速恢復(fù)中,起到重大作用,從而驗證了CFRP加固技術(shù)的優(yōu)越性.目前為止,全世界已有上萬個用CFRP對橋梁、房屋建筑、煙囪等結(jié)構(gòu)實施維修加固的實例,單日本就有近5000件,至今仍無一例有關(guān)使用CFRP失敗的報道.最近,本文作者開展了有關(guān)CFRP加固的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的界面破壞機理的一系列研究,取得了一批國際先進的研究成果[10,11,12,13,14,15,16,17,18],從而為CFRP的廣泛應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ).番禺區(qū)靈山鎮(zhèn)高新大橋位于廣州市番禺區(qū)靈山鎮(zhèn),橫跨蕉門水道,連接靈山與高新沙島.該橋的設(shè)計荷載等級:汽車—20級,掛車—100.上部構(gòu)造由16m鋼筋砼T梁和30m預(yù)應(yīng)力砼T梁組成,跨徑組合為11×16+5×30+11×16m,全長506.04m,橋面鋪裝層為水泥混凝土結(jié)構(gòu),橋面為三聯(lián)連續(xù).橋面:凈寬9.0+2×0.4m防撞攔,總寬9.8m,設(shè)3.5%的雙向縱坡.伸縮縫采用BF-60和BF-120型伸縮縫,支座為板式橡膠支座,下部構(gòu)造為雙柱式墩臺.為了方便,橋梁墩臺及主梁編號采用如下編號方式:從靈山至高新沙島方向,橋梁墩臺依次編號為0臺、1墩、2墩……26墩、27臺,橋跨依次編號為第1跨、第2跨、……第27跨.按水流方向(即從上游至下游方向),主梁依次編號為6#、5#、4#、3#、2#、1#梁.受番禺區(qū)地方公路管理總站委托,廣州市公路工程質(zhì)量檢測中心對高新大橋進行了檢查,并于2004年8月完成了《番禺區(qū)高新大橋工程質(zhì)量檢測報告》.該《報告》將高新大橋的技術(shù)狀況綜合等級評定為三類,需要進行維修.其中第15跨通航孔的主要病害有:(1)距14#墩10～20m范圍內(nèi),2～6#梁多處被撞擊過,砼破損,鋼筋外露,傷痕累累.3#梁下翼緣被撞擊處有一條豎向裂縫,長30cm,寬0.10mm;(2)1#梁為新梁,在距14#墩8～15m范圍內(nèi),也被多次撞擊過.2006年2月10日,番禺區(qū)靈山鎮(zhèn)高新大橋主橋第15跨通航孔發(fā)生船撞事故.受當(dāng)事人委托,廣州市公路工程質(zhì)量檢測中心2006年2月對被撞跨(第15跨)和相鄰跨(第14跨、第16跨)各梁及支座等進行現(xiàn)狀檢查,并對被撞跨(第15跨)進行汽車靜載實驗,完成了《番禺區(qū)靈山鎮(zhèn)高新大橋船撞事故檢查分析報告》.經(jīng)檢查,發(fā)現(xiàn)第15跨(被撞跨)的第1片梁長11.5m的部位有5處新鮮而明顯被碰傷導(dǎo)致的砼破損和剝落的現(xiàn)象;第2片梁長11.5m的部位也有新鮮而明顯的被擦傷.現(xiàn)根據(jù)《番禺區(qū)靈山鎮(zhèn)高新大橋船撞事故檢查分析報告》和《番禺區(qū)高新大橋工程質(zhì)量檢測報告》提出的加固維修建議,并根據(jù)現(xiàn)場具體情況進行通航孔加固設(shè)計和施工.1通航孔加固內(nèi)容加固設(shè)計仍維持原設(shè)計荷載等級不變,并對病害部位及破損部位進行加固,使之能滿足設(shè)計荷載要求.通航孔加固內(nèi)容包括:(1)環(huán)氧砂漿法修補混凝土破損、露筋部位;(2)裂縫密集處粘貼碳纖維布;(3)對寬度大于0.2mm的裂縫部位采用注入裂縫修補專用膠封縫,其余寬度大于0.05mm的裂縫表面封縫.2環(huán)境砂法修復(fù)工程方案和方法2.1主梁、橫隔梁損傷防治在通航孔主梁、橫隔梁加固過程中,為了不影響通航,采用進口橋梁檢測專用車進行主梁加固,并在橋梁檢測專用車上設(shè)置航行指示燈,以提示過往船只謹慎通行.在主梁和橋墩墩柱加固期間,橋上應(yīng)封閉半幅橋?qū)捊煌?只允許車輛在半幅橋?qū)捝暇徛旭?并且需在兩頭橋臺處設(shè)交通管制值班人員及相應(yīng)的燈光、標志設(shè)備.對于第15跨通航孔主梁、橫隔梁的露筋、砼剝落等病害,采用環(huán)氧砂漿法修補,具體做法:(1)鑿除主梁、橫隔梁表面已破損混凝土,露出舊鋼筋后,首先除銹,若鋼筋已銹蝕嚴重,需加焊新鋼筋.再清除粉塵、油污,然后涂環(huán)氧膠液,以增加新舊混凝土之間的黏結(jié)力.最后用環(huán)氧砂漿抹平.(2)環(huán)氧膠液配合比參見表1.環(huán)氧砂漿配比參見表2.每片主梁、橫隔梁的修補位置參照《番禺區(qū)靈山鎮(zhèn)高新大橋船撞事故檢查分析報告》和《番禺區(qū)高新大橋工程質(zhì)量檢測報告》,根據(jù)實際主梁、橫隔梁破損情況確定.2.2混凝土殘損率(1)主梁、橫隔梁采用進口橋梁檢測專用車進行加固施工;(2)環(huán)氧膠液及環(huán)氧砂漿的配合比必須準確稱重,拌合時必須按操作要求,注意安全保護措施,操作人員必須帶防護手套及防毒面具;(3)鑿除表面已破損混凝土后,必須清除粉塵、油污,然后涂環(huán)氧膠液,以增加新舊混凝土之間的粘結(jié)力;(4)鑿除主梁表面已破損混凝土,露出舊鋼筋后,首先除銹,若鋼筋已銹蝕嚴重,需按原鋼筋級別加焊新鋼筋;(5)涂環(huán)氧膠液于新舊砼之間,然后即可抹環(huán)氧砂漿.2.3主要設(shè)計數(shù)量(1)用環(huán)氧樹脂法修復(fù)的混凝土缺陷總面積約為12hm環(huán)氧砂漿層平均厚度:5cm;環(huán)氧砂漿總體積:0.6M3;所需環(huán)氧膠液質(zhì)量:238kg.(2)在新舊混凝土之間涂上氧化膠液，按2mm厚計算環(huán)氧膠液數(shù)量為:0.024M3;(比質(zhì)量按1.14計)質(zhì)量為:27.36kg.3連接碳織物的施工方案和方法通航孔采用從日本原裝進口東麗碳纖維布進行加固.3.1碳纖維布的內(nèi)壓板及預(yù)壓橋內(nèi)安裝現(xiàn)場粘貼時,按《番禺區(qū)靈山鎮(zhèn)高新大橋船撞事故檢查分析報告》和《番禺區(qū)高新大橋工程質(zhì)量檢測報告》中破損位置,并結(jié)合實橋確定粘貼的具體位置及碳纖維布的長度和寬度值.3.2碳纖維布貼、安裝、固化(1)舊砼表面處理:用砂輪機打磨,磨去2～3mm厚的舊砼表層,露出新鮮砼表層,并用丙酮清洗干凈;(2)底膠涂抹:用毛刷或滾筒進行均勻涂刷,待膠不沾手后進行下一道工序;(3)找平膠涂抹:若砼表面凹凸不平,先用找平膠抹平凹處,待膠不沾手后進行下一道工序;(4)碳纖維布粘貼:按設(shè)計尺寸剪好碳纖維布,用毛刷或滾筒均勻涂刷粘貼膠于砼表面底膠上.碳纖維布按順序粘鋪,用橡皮刮刀沿纖維方向來回反復(fù)推平,并擠出氣泡.再在碳纖維布表面順著纖維方向涂抹粘貼膠1～2遍,然后用橡皮刮刀沿纖維方向來回反復(fù)推平.待粘貼膠不沾手后,可再繼續(xù)粘貼下一層碳纖維布.依此類推;(5)全部碳纖維布貼完后,涂抹一層罩面膠(粘貼膠);(6)碳纖維布貼完后固化時間:20～25℃時,不少于5～7d;(7)施工中必須嚴格執(zhí)行《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS146:2003)及其它有關(guān)技術(shù)規(guī)程;(8)施工時注意采取必要的安全防護措施(如配戴手套、口罩、護目鏡、安全帽、救生衣等);(9)滿足固化時間后,在碳纖維布表面噴涂或手抹一層水泥砂漿(1cm)厚.以作為防護;(10)貼碳纖維布期間及建筑結(jié)構(gòu)膠固化期間橋上應(yīng)封閉半幅橋?qū)捊煌?只允許車輛在半幅橋?qū)捝暇徛旭?4碳纖維布加固施工施工期限為2006年8月19日至2006年8月21日共3d,進度圖見表3.現(xiàn)場加固所用材料見表4,其中通航孔主梁加固維修工程碳纖維布數(shù)量表及加固部位見表5.加固施工用的主要機具、設(shè)備見表6.在全體設(shè)計和施工人員的緊密配合及團結(jié)協(xié)作下,經(jīng)過暨南大學(xué)、廣東工業(yè)大學(xué)、番禺區(qū)地方公路管理總站、廣州市公路工程質(zhì)量檢測中心、番禺區(qū)交通警察部門等多方的共同努力,加固施工于2006年8月2