羅珅

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 510620）

1 概述

某特大型橋梁，全長2352m，主橋上部結(jié)構(gòu)為雙幅單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑組合為65+100+65m。設(shè)計荷載：汽超-20級，掛車-120級。主橋變截面箱梁高度介于220～560cm之間，箱梁頂板厚25cm，腹板厚42cm，底板厚度介于18～80cm之間變化。

橋梁經(jīng)過若干年運營后，出現(xiàn)了箱梁截面開裂、跨中下?lián)系炔『?，且病害日趨?yán)重。

2 主要病害及成因分析

該橋主要病害如下：

該橋在前期檢查中發(fā)現(xiàn)邊跨及中跨腹板出現(xiàn)近45°斜裂縫，中跨跨中合攏段出現(xiàn)U形裂縫，裂縫貫通左右腹板，歷次檢查結(jié)果對比顯示該橋原有裂縫繼續(xù)發(fā)展且不斷有新的裂縫產(chǎn)生。

原線形測量結(jié)果顯示，以設(shè)計標(biāo)高為參照并考慮基礎(chǔ)沉降后，左幅主橋跨中下?lián)陷^多，預(yù)應(yīng)力損失較為明顯，主跨跨中截面預(yù)應(yīng)力度不滿足全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的要求。

實際橋面鋪裝厚度過大，且瀝青鋪裝厚度分布離散嚴(yán)重，實際鋪裝厚度非常不均勻，并且分布在主跨跨中附近。

經(jīng)分析，施工誤差引起箱梁恒荷載過大及汽車超載等因素導(dǎo)致箱梁預(yù)應(yīng)力度不足，是箱梁下?lián)系闹饕颉?/p>

3 連續(xù)箱梁體外索加固施工

3.1 箱梁體外索布置

箱梁加固采用的體外預(yù)應(yīng)力鋼束為兩股沿底板的曲線束和兩股箱內(nèi)的直線束。

圖1 預(yù)應(yīng)力索布置示意圖

底板束錨固構(gòu)造特點：在箱梁底板兩側(cè)四分之一跨的位置澆筑新齒板，通過在箱梁底板鑿出剪力槽，新舊混凝土接觸面種植鋼筋，使結(jié)構(gòu)共同受力。底板束均通過齒板錨固于底板上并靠近底板布置。直線長束則錨固于主墩墩頂對應(yīng)的橫隔梁上。

該工程鋼絞線束均采用帶PE護(hù)套的15-12環(huán)氧噴涂鋼絞線成品索，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa，錨具采用可更換索式的TSK15-12型錨具。鋼絞線束公稱截面積為16.8cm2，破斷索力為3125KN。A1號索為短索，根數(shù)為2根，A2號索為長索，根數(shù)為2根。體外索設(shè)計張拉力為2031KN。

3.2 體外索加固施工總體工藝

根據(jù)設(shè)計要求，在設(shè)置齒板處植入直徑16mm的鋼筋，植入深度為20cm，并與齒板鋼筋焊接，設(shè)置可更換索式的TSK15-12型錨具，外徑為102×5mm的鋼管。預(yù)應(yīng)力鋼束軸線應(yīng)與錨墊板垂直。

錨下的螺旋筋及加強(qiáng)鋼筋要嚴(yán)格按要求設(shè)置，喇叭管與錨墊板、預(yù)應(yīng)力管道要連接平順、密封，對錨墊板上的壓漿孔要妥善封堵，防止?jié)沧⒒炷習(xí)r以上部位漏漿，造成穿束困難。

齒板混凝土按照設(shè)計要求強(qiáng)度進(jìn)行配合比設(shè)計。齒板混凝土采用商品混凝土。7天強(qiáng)度大于80%的設(shè)計強(qiáng)度，28天強(qiáng)度大于50MPa。每立方米齒板混凝土內(nèi)摻入鋼纖維78.5kg，摻入纖維素纖維0.9kg。為盡量減少車輛震動影響混凝土初凝以及新老混凝土的結(jié)合效果，澆筑前進(jìn)行充分準(zhǔn)備，確保一次澆筑成形，不允許產(chǎn)生施工縫?；炷翝仓^程中封閉橋面交通。混凝土澆筑采用地泵接管泵送工藝。

體外索的張拉順序為先張拉主梁底板曲線短束A1號束，后張拉主梁底板直線長束A2號束。

3.3 體外索安裝工藝

按照設(shè)計圖紙計算無粘結(jié)鋼絞線下料長度，在廠內(nèi)進(jìn)行無粘結(jié)鋼絞線的切斷下料工作。下料長度的計算應(yīng)考慮鋼束曲線長、錨夾具長度、千斤頂長度及外露工作長度等因素。

布索完成后，按圖紙要求在相應(yīng)位置設(shè)置減震器或減震支座。

穿束前首先要準(zhǔn)確計算張拉端的PE護(hù)套剝除的長度，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉段范圍內(nèi)PE層先行去掉，將內(nèi)部油脂全部清除干凈，以確保夾片與鋼絞線的咬合。穿束過程中必須小心，防止碰壞刮傷體外索的索體PE護(hù)套。穿束完成后方能安裝錨頭。千斤頂及其輔助設(shè)備（如工作錨、限位板、懸浮式張拉支撐撐腳）要求配套安裝與使用，相關(guān)的加工尺寸及參數(shù)須準(zhǔn)確一致。

3.4 體外索張拉工藝

體外索張拉原則。混凝土養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)7天及混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%后，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。

張拉過程實行分級張拉工藝，最后錨下控制應(yīng)力為1209MPa。根據(jù)體外索設(shè)計張拉力，選擇YCW250B型千斤頂進(jìn)行張拉。

張拉荷載采用"雙控"法進(jìn)行控制，即主要以壓力表的讀數(shù)為準(zhǔn)，再結(jié)合檢測到的箱梁應(yīng)力和索的延伸量校核為輔的控制方法。預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序，應(yīng)使結(jié)構(gòu)基本上保持受力均勻、同步，所以在張拉過程中應(yīng)遵循同步、對稱、兩端同時張拉的原則。

在體外索張拉前后與張拉過程中對齒板混凝土等相應(yīng)位置進(jìn)行觀測，觀測齒板混凝土有無開裂情況發(fā)生。

第一對索的張拉。 將第一對索作為試驗索進(jìn)行張拉。選擇2根編號為A1的短體外索做為試驗索。為了保證第一對索張拉施工的安全，張拉過程需分級進(jìn)行。

每級張拉完成后需要進(jìn)行鋼束延伸測量、混凝土應(yīng)變觀測、利用磁通量傳感器進(jìn)行的索力觀測等。

考慮到橋梁通車過程中有一個動菏載的作用，使得齒板張拉完成后的混凝土開裂有一個過程，第一對索張拉完成后需根據(jù)具體情況再觀察1天，以觀察裂縫是否產(chǎn)生與已出現(xiàn)的裂縫的開展情況。張拉前后觀察過程確保連續(xù)進(jìn)行，并記錄觀察結(jié)果。

另一對體外索的張拉根據(jù)第一對索的張拉情況與觀測結(jié)果，來安排另一對索的張拉施工。為了保證張拉施工作業(yè)安全，另一對索的張拉時參照第一對索張拉工藝也分級進(jìn)行。

3.5 體外索防護(hù)工藝

體外索張拉完成后，為了保證體外索的錨固安全可靠，在錨具連接筒內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿進(jìn)行錨固，安裝錨具防護(hù)罩并涂刷防腐油脂封錨作業(yè)。

用砂輪切割機(jī)切除多余的鋼絞線，然后安裝錨具保護(hù)罩，并將與錨墊板接觸面四周進(jìn)行密封。錨具保護(hù)罩表面需要進(jìn)行防腐涂裝處理。

4 體外索加固過程的施工監(jiān)控

主控截面應(yīng)力監(jiān)控。在各墩頂、跨中、各控制點及產(chǎn)生混凝土最大壓應(yīng)力的地方布置應(yīng)變片。在受拉區(qū)當(dāng)裂縫閉合時混凝土開始受壓，測量該點的應(yīng)力變化值。在受壓區(qū)測量最大壓應(yīng)力的增量。測量內(nèi)容為在維護(hù)施工前、澆注底板鋼束齒板后、張拉底板鋼束后均測量了各點的變形值。比較每個施工階段梁體的應(yīng)力變化情況，并與設(shè)計值作比較，以檢驗梁體的維護(hù)效果。為了掌握結(jié)構(gòu)主要控制截面在加固過程中的應(yīng)力變化，應(yīng)力測點隨預(yù)應(yīng)力張拉分級測試。

裂縫監(jiān)控。該橋運營階段在中跨跨中附近腹板出現(xiàn)了斜裂縫，加固過程中隨著不同施工階段的進(jìn)行，裂縫會出現(xiàn)不同的反應(yīng)，為掌握結(jié)構(gòu)加固過程中過程中梁體裂縫的閉合情況，選取主要截面的典型裂縫進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)前期檢查結(jié)果，在跨中兩側(cè)各選取2條裂縫進(jìn)行監(jiān)測。裂縫測點隨預(yù)應(yīng)力張拉分級測試。

5 該橋梁體外索加固工藝的創(chuàng)新點

5.1 該工程預(yù)應(yīng)力索率先采用了目前國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的由歐維姆預(yù)應(yīng)力公司生產(chǎn)的可調(diào)可換式體外索及錨具，并采用懸浮式張拉裝置進(jìn)行張拉施工，以避免在多回合張拉過程中由于工作夾片的重復(fù)咬合給夾片的錨固性能帶來的不利影響。

5.2 在預(yù)應(yīng)力索索力監(jiān)測方面采用了磁通量傳感器。磁通量法是測定索力、監(jiān)測拉索銹蝕的非破壞性方法。鐵磁性材料受外荷載作用時，內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，其磁導(dǎo)率隨之發(fā)生變化，通過測定磁導(dǎo)率的變化來反映應(yīng)力的變化，進(jìn)而測出索力，磁通量法所用的材料是電磁傳感器，這種傳感器由兩層線圈組成，除磁化拉索之外，它不影響拉索的任何特性，具有結(jié)實可靠、耐久性好、測量精度高、防水耐壓性好等特點?？刹捎矛F(xiàn)場制作方式實現(xiàn)既有橋梁纜索的索力測量。

6 結(jié)束語

該變截面連續(xù)梁橋梁體采用增設(shè)體外索等維護(hù)加固措施，各截面中性軸高度明顯上升，橋面鋪裝參與了結(jié)構(gòu)受力，結(jié)構(gòu)整體剛度有了一定程度的提高。在試驗荷載作用下各截面測試指標(biāo)均正常，加固后滿足設(shè)計荷載汽－超20、掛－120的正常使用要求，延長了橋梁的使用壽命，確保了運營期間橋梁結(jié)構(gòu)的安全。

[1]蒙云，盧波，橋梁加固與改造.北京:人民交通出版社，2005.

[2]劉來君，趙小星，橋梁加固設(shè)計與施工技術(shù).北京:人民交通出版社，2004.