我國公路橋梁大部分為建國后所建,由于年代的變遷,隨著改革開放的深入及經(jīng)濟的快速發(fā)展,通過這些橋梁的交通量及行車荷載已日益加大,設(shè)計標準也在不斷提高。20世紀70年代前后為汽車-10級、汽車-15級;70～80年代末至2004年在一些重要的干道上部分橋梁設(shè)計標準提高到汽車-超20級[1]。2004年后,公路橋梁設(shè)計標準為公路I級,公路II級。目前一些橋梁在其服役期經(jīng)常超標準承受車輛荷載,且由于設(shè)計時存在一些構(gòu)造上的缺陷,以及施工中的質(zhì)量問題,不可避免地產(chǎn)生病害,降低了橋梁的承載能力。
　　某在役公路橋梁,橋梁上部結(jié)構(gòu)為3孔16m鋼筋混凝土簡支梁,全橋長為48 m , 老橋每孔7片T梁由5道橫隔板橫向鉸結(jié)成孔，原設(shè)計荷載汽-15級，下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式鉆孔灌注樁。由于該橋設(shè)計標準偏低、橋梁年久失修,橋梁現(xiàn)狀難以滿足目前一級公路荷載的交通運輸需要,致使汽車車輛過橋時引起結(jié)構(gòu)的激烈振動,嚴重影響行車的平順與安全和結(jié)構(gòu)的正常使用。
1橋梁檢查
　　1)橋面系。橋面鋪裝層為水泥混凝土結(jié)構(gòu)加瀝青混凝土鋪裝,基本平整,無嚴重開裂與破損現(xiàn)象,橋面凈寬和排水橫坡與設(shè)計基本相符。排水管數(shù)量基本滿足使用要求,但排水管大部分已經(jīng)堵塞,不能有效排水,導(dǎo)致水從主梁部位流下,加速了主梁的風(fēng)化侵蝕。伸縮縫因年久失修,破損較嚴重,主梁正常伸縮受阻。
　　2)主梁。經(jīng)檢查,主梁的梁高、間距等基本與設(shè)計相符;橋面板開裂和破損現(xiàn)象較為嚴重。主梁混凝土有不同程度的開裂現(xiàn)象,而各主梁混凝土在跨中附近大約10 m范圍內(nèi)的開裂較嚴重。
　　3)支座。檢查發(fā)現(xiàn),該橋鋼板支座已被塵埃堆積掩蓋,鋼板銹蝕,上、下座板的滑移與轉(zhuǎn)動受阻,車輛行駛在支座位置處時,震動較大,橋梁支座不能保持正常工作狀態(tài)。
　　4)墩臺。蓋梁頂負彎矩受拉區(qū)存在不同程度的開裂和破損現(xiàn)象,個別位置較為嚴重，柱式墩身存在開裂等破損現(xiàn)象。
　　根據(jù)橋梁細部檢查結(jié)果,按交通部標準JTG H10-2009《公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定,以上部承重構(gòu)件為橋梁技術(shù)狀況的主要評定指標，其中有一項不符合指標者,按降一類處理的規(guī)定,針對該橋主梁混凝土裂縫的最大寬度已達0.30 mm,超過有關(guān)規(guī)定的限值0.25 mm[2];結(jié)合橋梁其他各部位的技術(shù)狀況,該橋的技術(shù)狀況綜合評定為三類橋梁,并應(yīng)對該橋梁采取大、中修或加固措施以改善橋梁的現(xiàn)狀。
　　通過橋梁檢查與綜合分析,認為現(xiàn)有橋梁的養(yǎng)護重點應(yīng)是主梁，除及時封閉主梁既有裂縫外,還應(yīng)采取有效的補強加固措施來增強主梁混凝土的抗裂性,防止混凝土開裂的發(fā)展與惡化,因此,應(yīng)該對T型梁進行加固處理。
2橋梁結(jié)構(gòu)評價
　　通過靜載試驗的模擬加載,可以直接了解與掌握結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)與結(jié)構(gòu)性能,為橋梁的綜合評估提供試驗依據(jù)。
2.1試驗內(nèi)容
　　根據(jù)該橋的設(shè)計荷載（汽車-15）選擇試驗荷載,沿橋縱向、橫向作最不利位置加載,按下列內(nèi)容進行檢測與試驗分析。
　　1)主梁控制截面主梁下緣主鋼筋最大應(yīng)力。2)主梁控制截面的最大撓度與結(jié)構(gòu)的相對撓度。3)現(xiàn)有橋梁的承載能力效應(yīng)與主梁的使用承載能力。
2.2結(jié)構(gòu)評價
　　通過靜載試驗資料的分析,在影響結(jié)構(gòu)性能與工作狀況的幾個主要方面對結(jié)構(gòu)進行評價。
　　1)橋梁上部主梁抗彎承載能力剛好滿足汽車-15級荷載標準,在此荷載標準下主梁的驗算撓度滿足要求。
　　2)受拉鋼筋的拉應(yīng)變已經(jīng)達到了理論值,加載后撓度的變化值也達到了理論計算值,加載后的裂縫擴張情況也較為明顯,應(yīng)在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)υ摌蜻M行加固,以便延長該橋的使用壽命。
　　3)3號梁的殘余應(yīng)變很大,已經(jīng)達到30%,基本喪失了安全儲備,并且主梁彎曲裂縫開展較多,建議加固前在橋頭建立限重標志牌。
　　4)根據(jù)現(xiàn)有主梁的承載能力不能滿足一級公路最低荷載標準要求的實際情況,建議對該橋進行加固。
　　5) 由于該橋梁交通流量大且梁片數(shù)較多，加之年代久遠，若采用粘貼鋼板方案美觀性較差，日后養(yǎng)護等較繁瑣。從安全性上，由于上部主梁片數(shù)較多，粘貼鋼板加大了上部重量，增加了下部構(gòu)造的負擔(dān)。經(jīng)計算比較，最后確定選用碳纖維復(fù)合材料進行補強加固。碳纖維布的極限抗拉強度高于普通鋼筋的10倍以上，而彈性模量也與鋼筋相近，較適合于鋼筋砼結(jié)構(gòu)的補強、加固工程。另外施工簡便，適用于要求施工周期短的加固工程。
3.1主梁加固及施工
　　為確保主梁抗彎鋼筋與加固碳纖維能夠同步工作，應(yīng)該盡量縮短原主梁鋼筋與碳纖維的應(yīng)力應(yīng)變的差值。主梁加固時需考慮卸載措施，這樣可推遲將原主梁結(jié)構(gòu)的鋼筋受力轉(zhuǎn)給碳纖維的時間，積極地改善主梁結(jié)構(gòu)，并使得破壞時原鋼筋和碳纖維各自進入極限狀態(tài)，主梁的總體強度顯著得到提高。主梁加固時卸載措施：拆除上部橋面鋪裝→碳纖維布粘貼加固→新鋪筑橋面鋪裝。
3.1.1施工方法
　　1)膠粘劑的配置。將原材料按不同配合比稱量準確,分別配置底涂膠料、整平膠料及粘貼膠料。先將稀釋劑加入聚合物主料內(nèi)攪拌均勻,再將填料加入繼續(xù)攪拌至均勻,最后加入固化劑,充分攪拌后即可使用。
　　2)基底處理?；炷帘砻娉霈F(xiàn)剝落、蜂窩、腐蝕等劣化現(xiàn)象的部位予以剔除,對較大面積的劣質(zhì)層,在剔除后用聚合物水泥砂漿進行修復(fù)。裂縫部位,先進行封閉處理。用混凝土角磨機、砂輪（砂紙）等工具,去除混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì),構(gòu)件基面的混凝土需打磨平整,尤其是表面的凸出部位要磨平,轉(zhuǎn)角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀（R=20 mm）。用吹風(fēng)機將混凝土表面清理干凈并保持干燥,用脫脂棉沾丙酮擦試表面。
　　3)涂底膠。按一定比例將主劑與固化劑先后置于容器中,用攪拌器攪拌均勻,根據(jù)實際氣溫決定用量,并嚴格控制使用時間。用滾桶刷或毛刷將膠均勻涂抹于混凝土構(gòu)件表面,厚度不超過0.4 mm,并不得漏刷或有流淌、氣泡,等膠固化后,再進行下一道工序。
　　4)用整平膠料找平?；炷帘砻姘枷莶课挥霉蔚肚?br />
刮整平、膠料修補填平,模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位用整平膠料填補,盡量減少高差。轉(zhuǎn)角處用整平膠料將其修補為光滑的圓弧,半徑不小于20 mm。整平膠料固化后,方可進行下一道工序。
　　5)粘貼碳纖維布。按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布,配置、攪拌粘膠料,然后用滾筒刷均勻涂抹于粘貼部位,在搭接、拐角部位適當(dāng)多涂抹一些。用特制光滑滾子在碳纖維布表面沿同一方向反復(fù)滾壓至膠料滲出碳纖維布外表面,以去除氣泡,使碳纖維布充分浸潤膠料。多層粘貼應(yīng)重復(fù)以上步驟,待纖維表面指觸感干燥為宜,方可進行下一層碳纖維布的粘貼。在最外一層碳纖維布的外表面均勻涂抹一層粘貼膠料。當(dāng)平行粘貼多層纖維布時其間距須大于5mm，粘貼兩層纖維布時應(yīng)連續(xù)粘貼，如不能立即粘貼，需要在粘貼前應(yīng)該對底層纖維布作好清潔工作。粘貼碳纖維后需要對粘貼層進行防火處理。
　　6）碳纖維布與混凝土之間的粘貼質(zhì)量必須保證其有效粘貼面積大于95%，施工質(zhì)量滿足《碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。粘貼質(zhì)量不符合要求需割除修補時，應(yīng)沿空鼓邊沿將空鼓部分的碳纖維割除，以每邊向外緣擴展100mm大小之同樣碳纖維材料，用同樣粘結(jié)劑補貼在原處，搭接長度應(yīng)不小100mm。
4結(jié)束語
　　綜上所述,通過對橋梁的檢查和靜載試驗,可以掌握其使用性能,并針對性地提出加固方案。實踐表明,該橋T型梁的碳纖維加固,不但提高了主梁的承載力,而且提高了梁的整體受力性能及抗裂性。 碳纖維布重量輕,施工時不用任何重型設(shè)備，其又很薄不需要較大的空間，尤其是在該工程加固空間緊張的情況下更能顯示這一優(yōu)越性。加固鋼筋砼結(jié)構(gòu)采用粘貼強度高和高彈性模量的碳纖維的辦法可能取得類似于鋼板的同樣加固效果,但其結(jié)構(gòu)重量未增加,外表也輕巧美觀。該加固施工方法對其他鋼筋混凝土簡支梁橋加固具有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

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文章來源： 永年加固公司
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