某混凝土悬臂现浇梁桥合龙段病害修复.pdf

2 2 桥梁检测与加固 2 0 1 0年第 1 期 某混凝土悬臂现浇梁桥合龙段病 害修复 李家安 ( 中铁大桥局集团第五工程有限公司， 江西 九江 3 3 2 0 O 1 ) 摘要： 针对某混凝土悬臂现浇梁桥合龙段底板外侧 混凝土大面积脱空的病害， 采取修复及补强的措施 ，详细介 绍修复方案及施工方法， 并通过试验证明该病害修复方案和 施工方法有效。 关键词： 悬臂梁； 合龙段； 病害； 修复； 施工 1 桥梁概况 某混凝土悬臂现浇梁桥上部结构为预应力混凝 土连续箱梁， 跨径布置为( 7 3 +l l 2 +l 5 0 十1 5 0 +9 o ) r n 。桥面行车道设单向 2 Z的横坡 。箱梁 顶板 宽 1 2 7 5 r n ， 底板 宽 7 0 0 r n 。顶板厚 3 0 c m ，底板厚 3 2 1 2 0 c m， 腹板厚 5 5 1 0 0 C l T I 。梁高 3 3 O 8 0 m。桥梁总体布置如图l 所示。 图1 桥梁总体布置 该桥于 2 0 0 7年竣工并交付使用 ， 运营期间发现 大桥第 4 跨( 跨径 1 5 0 m) 合龙段底板外侧混凝土大 面积脱空 ， 影响桥梁使用 ， 须对该部位进行修复 。 2 病害情况 通过采用地质雷达探测、 钻芯取样 、现场查看等 进行调查后发现 ， 合龙段底板主要病害为： 底板外侧 混凝土存在大面积脱空， 约占整个合龙段底板面积 的 8 o Z， 脱空处 呈倒扣 的浅碟状 ， 中间深 ，四周浅 ， 中间部位深度约为 1 5 c m， 局部达1 8 c m 。脱空处底 板表面裂缝密布， 缝宽普遍大于 0 3 mm， 锤击脱空 部位有明显回声。脱空缝隙宽度为 0 5 5 c m，目 贯通底板 ， 病害部位波纹管外露 ， 纵 、横向主筋外露。 窒部 位已 经 脱离并 不参与粱 体受力， 仅 靠主筋悬挂于底板表面( 图 2 、图 3 ) 。 图 2 脱空部位边缘 合龙段底板脱空示意 l 2 78 2 卜一! 1 立面 1 3 00 3 5 0 脱空韶位 单位：c m 圈 3 合龙段底板脱空部位示意 该病害部位面积及深度都很大 ， 对桥梁危害主 要表现在 3个方面 ： 脱空部位最深处深度约为底 NNN-$ ， 减少 了底板受力面积 ，改变了梁体应 力分布 ， 底板应力变大且产生应力集 中， 直接影响结 构使用性能， 危及桥梁安全； 经计算若不对该病 害进行修复， 后期跨中挠度将会远远大于原设计的 允许值， 从而改变了梁体线形， 影响行车舒适度和结 构几何外观； 脱空处底板与相邻节段间错台明 显， 不符合 混凝土结构加固设计规范 ( G B 5 0 3 6 7 - 2 0 0 6 ) 要求的结构表面平整度及设计的梁体几何 收稿 日期 ： 2 0 1 0 -0 3 -1 8 作者简介： ( 1 9 8 0 一) ， 男， 助理工程师 ，2 0 0 9年毕业于长安大学公路项 目管理专业 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 某混凝土悬臂现浇梁桥合龙段病害修复 2 3 3 病 害修 复方案及 实施 3 1 病害修复方案 通过对病害的现场调查及分析可判断 ： 砂浆未 排空前 即开始入模灌注混凝土， 导致底板处存在砂 浆薄弱层 ， 强度远低于设计 强度 。部分 主筋安装不 到位 ， 箍筋数量不足 ， 达不到设计要求。预应力管道 安装时定位不准 ， 固定不足 ， 管道偏离设计 位置 ， 增 加了预应力钢束的摩擦阻力和径向张力 。梁体线形 差， 合龙段底模标高控制不好 ， 影响梁底线形及预应 力管道准确定位 。 根据病害程度及危害情况 ， 基本的修复思路是 ： 彻底凿除脱空层至原结构密实混凝土处 ， 修复受损 的预应力管道并对不密实 的管道进行补充压浆 ， 补 充及加强原有钢筋 网并植筋 ， 立模灌注混凝土 ， 最后 通过在梁体内、 外侧粘贴钢板对病害部位进行加强。 3 2 病害修复施工 3 2 1 病害部位混凝土清除 为了减少大面积凿除对原结构的不利影响 ， 同 时方便施工， 采用分段凿除修 补的方法。合龙段长 度为 3 m， 共分 3 段 ， 每次凿除并修补 1 m， 凿除前首 先确定大致的凿除范围， 沿此范围放线进行切边 ， 切 边既可避免薄层 出现也可防止混凝土 出现空洞， 切 边深度为 4 c m， 注意不能伤害钢筋 。随后采用风枪 凿除脱空层， 尽量减少震动纵 、 横 向主筋 ， 以免密实 混凝土被震裂。由于钢筋及波纹管的影响， 部分风 枪无法达到的地方采用手工凿除( 图 4 ) 。 图 4 第一段脱空处凿除完成 3 2 2 预应力波纹管修复 混凝土表面的松散脱空层清理干净后， 对个别 破损 的预应力 管道进行修 复， 原桥采用 直径为 1 O c m的高强度 塑料波纹管 ， 首先逐一对 管道进行检 查 ， 查明破损位置及长度并进行标注 ， 对于破损处压 浆不饱满的预 留压浆管 ， 待灌注混凝土后补充压浆， 一 般预留 2 根管子 ， 分别作为压浆管和 出气管。对 于管道受损严重的部分 ， 清 除管道 内松散的水泥浆 块及开裂的波纹管后采用改性 环氧砂浆进行修补 。 为保护预应力束 ， 采用植筋安装 固定钢板 的方法对 凿 除 脱 空 层 后 暴 露 在 外 的 波 纹 管 进 行 再 固定 ( 图 5 ) 。 图 5 对 外露波纹管进行固定 3 2 3 补充及加强钢筋 网 由于原来的钢筋 网片存在部分主筋绑扎不牢 ， 位置存在误差以及箍筋不足的问题 ， 必须进行补充 和加强。能够复位 的主筋进行复位 ， 个别不能复位 或间距过大的增加钢筋数量 ， 同时将纵 、 横向主筋进 行点焊 ， 保证连接牢 固。箍筋严格按照原设计进行 植筋恢复 ， 植筋深度为 1 2 d( 为箍筋直径 ) ， 箍筋下 设弯勾 ， 勾住主筋并与主筋进行点焊连接 ( 图 6 ) 。 图 6补 充 箍 筋 3 2 4 灌注混凝土 梁体底板外侧 的混凝 土灌注施工存在几个难 点 ： 灌注面向下 ， 为倒灌形式 ， 且施工 面积较小 ， 形状不规则 ， 施工 质量不易保证 ； 灌注部位钢筋 密集 ， 空问狭小 ， 振捣困难 ， 普通的振捣棒无法使用 ， 由于使用木模 ， 附着式振捣器也无法使用， 极易形成 空洞 、 蜂窝等质量缺陷 ； 如何保证新 、 旧混凝土问 结合紧密 ， 不 出现或少 出现空洞或气泡； 由于施 工平 台为简易吊篮， 模板支撑只能依靠在原结构表面 植筋固定 ， 同时施工空间有限， 影响工人操作。 基于 以上施工难点 ， 混凝土材料必须满足 2个 条件 ： 流动性强 ， 具有 自密实特点 ， 可以不经振捣 而充满模板内的任何空间； 在满足力学性能要求 的前提下骨料颗粒要小， 确保粗骨料在混凝土施工 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 桥梁检测与加 固 2 0 1 0 年第 1 期 过程中不出现堆积和离析。 经 比选 ， 选择一种高强度混凝土加固灌浆料作 为修补材料， 同时使用配套混凝土界面剂， 增强结合 面粘结效果。材料性能指标见表 1 。 表 1 高强度混凝土修补材料性能指标 对修补材料进行工艺性试验 ， 试验时模仿现场 情况 。经过检验 ， 证明此种材料可以使用。 混凝土灌注方案为 ： 在底板t , t- ul 植筋固定支撑 角钢， 采用竹胶板作为模板， 在相应梁体部位内部底 板钻灌注孔 ， 采用高位漏斗法灌注? 昆 凝土。 采用瑞典 RAMAC GP R型地质雷达进行混凝 土内部密实性检测 ， 采用钻芯取样对芯样进行结合 面劈裂性试验的方法进行结合面粘结力试验 。检验 结果证明， 新浇混凝土内部密实 ， 与原混凝土间结合 紧密 ， 达到规范的要求 。 3 2 5 梁体内、 外侧粘贴钢板 粘贴钢板加固采用环氧树脂系列粘结剂将钢板 粘贴在混凝土结构的薄弱部位， 使其与原结构形成 整体共同受力 ， 以提高结构承载能力， 同时限制裂缝 发 展。采 用 厚 度 为 6 mm 的 碳 素 结 构 钢 板 ( Q2 3 5 q ) ， 使用压力注胶粘钢法施工。钢板 固定锚 栓为 M2 0 4 2 0 mm双面对穿锚栓系统 。 钢板粘贴范围： 合龙段及相邻的 2 1 、 2 1 号节段 梁体内、 外侧底板部分 ， 外侧横 向压条弯折 向上， 与 腹板外侧梁体连接( 图 7 ) 。 粘贴钢板施工流程 ： 施工准备一钢板下料一粘 贴部位放线一混凝土面基层处理一钢板粘贴面打毛 一 对穿锚 固螺栓安装一钢板安装及封边一配胶一压 力注胶一固化一质量检验一表面防护处理。 粘贴 钢板质量检验重点是钢板的有效粘贴 面 积 ， 规范要求的检测方法包括敲击法 、 红外线法等 ， 一 般采用敲击法进行检验。通过检测 ， 该修复部位 的粘贴钢板有效粘贴 面积为 9 7 9 3 ， 满足规范不 应小于 9 0 的要求。 3 2 6 施工注意事项 ( 1 )一般的混凝土梁体表面缺陷修补通常使用 环氧类树脂作为胶凝材料 ， 但该桥修补量大 ， 使用环 整 塑堡 皇 亘 3 50 3 5 0 3 50 3 0 0 3 5 0 35 0 1 2 底板平面 1 00 0 1 9 节段 2 0 节段 2 l 节段 合龙段 2 1 节段 2 O 节段 注： 为纵向钢板； 为横向压条； 为双面对穿锚固螺栓。 单位：c m 图 7 粘贴钢板位置示意 氧混凝土成本很高 ， 而且对于钢板锚栓钻孔也造成 困难， 而采用成本相对较低的高流动、 自密实性混凝 土也能达到同样 的修复效果 。 ( 2 )混凝土的高流动性对模板的安装提出很高 要求， 模板问即使有很小的缝隙也会造成水泥浆的 大量外漏， 该桥采用环氧封边胶对模板边沿进行密 封 ， 基本杜绝了跑浆、 漏浆等情况的发生。 ( 3 )原有脱空层凿除时会对新浇混凝土及原有 密实的混凝土产生扰动， 凿除时应跳槽进行 ， 尽量避 免风枪震动钢筋 ， 同时必须使新浇混凝土强度达到 设计强度的 9 O 以上时才能进行下一段凿除。 ( 4 )灌注混凝土前按照双面锚栓位置提前钻锚 栓孔并预埋 P VC管 ， 以减少后期钻孔数量并提高一 次成孔率。 4 结语 该桥第 4跨合龙段底板的病害修复效果通过桥 梁动 、 静荷载试验和长期观测进行检验。动、 静荷载 试验时问选择在修复施工完成 3个月后， 以确保粘 贴钢板与混凝土间的残余变形经过桥梁运营尽量减 少 。试验结果表明， 修复后梁体整体竖 向刚度变化 不大， 且在最不利加载 时仍处 于弹性 范围内工作 。 钢板与混凝土的应力测试结果满足共同受力要求， 在试验过程中梁体底板 、 腹板及顶板没有发现新增 裂缝 ， 原有裂缝也未扩展。该桥经过病害修复很好 地控制了裂缝的出现和发展 ， 修复效果良好 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m