关于旧桥改造加固技术的探讨

关于旧桥改造加固技术的探讨

摘要：结合岳阳市107国道新墙河大桥的工程概况，系统地分析了该桥梁存在的主要病害，鉴于对桥梁的改造加固工程进行了较详细的描述，提出了主要施工方法，可为同类工程提供借鉴。

关键词：桥梁加固；施工；技术；

前言

近十年来，随着国民经济的发展，公路运量猛增，车辆轴载加大，很多旧桥技术等级通行和载重都不能满足要求，迫切需要改造提高。

湖南省公路桥梁分布广，桥型多样，结构复杂，大部分已建成运营多年，桥梁老化问题日益严重。随着交通量日益增大，过境车辆中重型车辆比较多，对桥梁的适应性、耐久性和技术状况提出了更高的要求。

1、 工程概况

新墙河大桥位于湖南省岳阳县境内，桥面净宽为净12m+2×1.75m人行道，设1.5%双向横坡。桥跨组合为： 33m+56m+33m+5×20m。

主桥为三孔33m+56m+33m 连续箱梁；桥面铺装采用厚度为7cm 现浇水泥混凝土，铺装层内设20cm×20cm 单层Φ6mm 钢筋网；桥梁设计荷载为汽-20，挂-120。该桥已运营21年，根据《新墙河大桥检测试验技术报告》可知，该桥存在一些病害需要对该桥进行改造加固处理。

2、新墙河大桥存在的主要质量问题

（1）墩台病害；

（2）预应力混凝土空心板病害；

（3）桥面病害。

3、 质量缺陷的加固措施

3. 1 墩台和基础病害加固维修

桥墩盖梁混凝土胀裂、脱落、露筋锈蚀部位，应先清除无效破损混凝土，然后对钢筋进行除锈后并用环氧砂浆进行修补。由于墩台盖梁承载力不足而在主要控制截面产生受力裂缝的，在相应部位采用粘贴钢带加固，需要对桥梁进行承载力提高的，采用粘钢板的措施进行加固。此大桥加固区域为第5孔盖梁，病害主

要特征为梁体跨中底部附近出现贯通裂缝，裂缝宽度ω为0.09mm～0.26mm，采用裂缝注胶并粘钢加固措施。其粘钢施工工艺见图1。

（1）粘贴面处理：混凝土面应凿除粉饰层，油垢、污物，然后用角磨机打磨除去1mm～2mm 厚表层，较大凹陷处用找平胶修补平整，打磨完毕用压缩空气吹净浮尘，最后用棉布沾丙酮拭净表面，待粘贴面完全干燥后备用；钢板粘贴面应用角磨机进行粗糙、除锈处理，直至打磨出现光泽，使用前若洁净仅用干布擦拭即可。否则，可用棉布沾丙酮拭净表面，待完全干燥后备用。

（2）加压固定：加压固定采用千斤顶、垫板、顶杆所组成的系统，该系统不仅能产生较大压力，而且加压固定的同时卸去了部分加固构件承担的荷载，能更好的使后粘钢板与原构件协同受力，加固效果最好，施工效率较高。

（3）胶粘剂配制：粘结胶为A、B 两组份，取塑料洁净容器并称重按说明书配合比混合，用搅拌器搅拌约5min～10min 至色泽均匀为止。搅拌时沿同一方向搅拌,尽量避免混入空气形成气泡，要在通风良好的场所配制。

（4）涂胶和粘贴：胶粘剂配制好后，用腻刀涂抹在已处理好钢板面上及混凝土表面，钢板上胶涂抹在靠近边缘处，混凝土表面全断面涂胶。胶断面成三角形，中间厚3mm 左右，边缘厚1mm 左右，然后将钢板粘贴在混凝土表面，用准备好的固定加压系统固定，适当加压，以胶液刚从钢板边缝挤出为度。具体粘钢情况如图2 所示。

（5）卸加压固定系统：在卸载过程中，要注意同时对称卸，不得完成一处卸载后再卸载另一处，以免造成系统的偏压。

（6）检验：检验时可用小锤轻击粘贴钢板，从音响判断粘贴效果，也可采用超生仪检测。若锚固区有效黏结面积少于90%，非锚固区有效黏结面积少于70%，应剥离钢板，重新粘贴。

（7）防腐粉刷：加固后钢板采用涂防锈漆保护，以避免钢材的腐蚀。

3. 2 预应力混凝土空心板病害维修

空心板病害比较严重，主要是裂缝比较多，裂缝分为局部网状裂缝、横向裂缝和纵向裂缝。对于出现贯通裂缝的空心板，采取更换新板的措施。其中第3

孔对南侧第4块、第6块板进行了换板。针对网状裂缝和纵向裂缝则采取修补整治的措施。根据裂缝的深度采用不同的修补方法，对于浅裂缝采用涂抹法进行修补，采用高分子化学材料、环氧树脂进行填缝，填缝之前要对破损混凝土进行清除，如果有钢筋露出要采用钢刷清除生锈部分，利用涂料的高强度使裂缝处的混凝土重新结合在一起。而对于一些深裂缝则要采取灌浆的处理方法，同样要清理裂缝处的破损部分，可采用钢钎小心凿除破裂面附近的混凝土，露出新的接合面，灌浆采用的是水泥浆和环氧树脂的拌合料。同时采取粘贴碳纤维布。第12孔对南侧第7块、第8块板进行了粘贴碳纤维布施工。

碳纤维片是用抗拉强度极高的碳纤维丝单向排列，经特殊工艺编制而成。使用时，碳纤维片是沿受力方向或垂直于裂缝方向用胶结材料将其粘贴在混凝土结构的补强部位，由于空心板的纵向裂缝比较明显，此次粘贴碳纤维布沿垂直于板的方向布置。胶结材料作为它们之间的剪力连接媒介，形成新的复合体，共同工作。碳纤维（CFRP）材料加固混凝土结构技术是具有强度高、自重轻、耐腐蚀、施工简便、施工工期短等特性，施工工艺比较简单，特别适合对混凝土结构进行加固。其施工工艺见图3。

（1）表面处理时应清除被加固构件表面的被破坏混凝土，并用修复材料将表面修复平整。被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层杂质，直至完全露出混凝土结构新面。

（2）涂刷底胶时把底涂树脂的主剂和固化剂按规定比例称量准确后放入容器内，用搅拌器拌合均匀。一次调和量应以在可使用时间内用完为准。超过可使用时间不得再用。用滚筒或毛刷将底层胶粘剂均匀涂抹于混凝土表面， 胶体厚度不超过0.4mm，并不得漏刷、流淌或有气泡产生，在底胶表面指触干燥后立即进行下一步工序施工。底涂树脂固化后，在构件表面有凝结凸起时，要用砂纸磨光。磨光后若露出混凝土基面，应再补涂底涂树脂。

（3）找平处理时应对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有棱角。转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径应不小于20mm。应在找平材料表面指触干燥后立即进行下一步工序施工。

（4）粘贴碳纤维布按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布，除非特殊要求，碳纤维布长度应在4m 以内，要使用更长的片材时，除精心防止弯折外。碳纤维片纵向接头必须搭接10cm 以上。该部位应多涂黏结树脂。碳纤维片横向不需要搭接。贴片时，在碳纤维片和树脂之间不应残留空气形成气泡造成空鼓。

为此用专用的无毛滚筒在碳纤维布表面沿同一方向反复多次滚压直至胶粘剂渗出碳纤维布外表面，以去除气泡，使浸渍胶粘剂充分浸透碳纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。需粘贴2 层以上碳纤维片

时，重复上述步骤，必须在首层修补完空鼓后进行，在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍胶粘剂。

（5）表面防护当需要表面防护时，应保证防护材料与碳纤维片材之间有可靠的黏结。碳纤维片材轻、现场粘贴无需重型设备、施工便利，便于桥下的高空作业，可在公路桥梁上推广应用。

3. 3 桥面病害的维修措施

根据设计需要，需要对引桥桥面和部分主桥桥面进行凿除重做，凿除原铺装，凿除桥面时采用风镐等小型机械，并避免出现空心板顶破损，如有破损应按设计图纸进行修补。桥面铺装层凿除后，应对疏松铰缝混凝土进行凿除，并重新浇注铰缝混凝土。重新整理板顶预留横向钢筋，对缺失板顶预留横向钢筋在原位置植筋进行横向补强。重新铺装，通过增设有效钢筋网，布设剪力销，使其与原有主梁形成整体，从而达到增大主梁有效高度，增加桥面整体刚度，提高桥梁承载力及桥面行车的舒适性。

为了增强桥面铺装与空心板的结合力，此次施工中采用了植筋技术（见图4）。植入的钢筋采用HRB335，直径Φ10mm，间距为100mm，植入深度15d,植筋胶粘剂采用A 级胶。植筋技术的优点比较明显：①抵抗剪拉力较高，不易产生移位或拔出，且密闭性能良好，无需作防水处理。②其通过化学黏合固定，不会对基材产生膨胀破坏，且对结构有补强作用。③施工工艺简单，安装快速省时，可有效地加快施工进度。植筋技术的原理是在以混凝土等为基材的结构上进行一定深度和直径的钻孔并运用高强度的化学粘结剂(结构胶)使所植入的钢筋与混凝土等基材产生设计所预期的锚固力的改造加固技术。

植筋的注意事项：①植筋施工前结构胶的粘结强度应通过现场试植筋方式进行试验，满足设计及规范要求后，方可正式展开植筋施工。②植筋施工应尽量避开阴雨和低温天气，气温最低限值应符合黏结剂使用要求。钻孔前应先对原结构中钢筋位置进行测定，以免钻孔时对原结构钢筋造成损伤。③植筋锚固的关键是清孔，孔内清理不干净或孔内潮湿均会对胶或混凝土的粘结产生不利影响，使其无法达到设计的粘结强度，影响锚固质量。灌注应使用专用工具注射枪等深入成孔底部，通过旋转，且要边旋转边插入，以使胶体与钢筋充分黏结。胶体配制时计量必须准确，否则胶体凝结时间不好控制，会造成胶体凝结固化后收缩，粘结强度降低。

结论

随着公路网络的日趋完善，桥梁的维护、加固养护已经成为公路交通部门的

工作重心。

旧桥的改造加固必须以现场的调研资料为基础，参照桥梁的设计和施工资料，结合自然环境，准确分析桥梁的病害原因，提出科学的改造加固措施，力求达到技术可行、经济合理的目的。

注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看