列东大桥加固整治技术.doc

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Some of cracks exceeded seriously the permissive limiting. In reinforced repairing construction carbon fiber and “biker method”are used and satisfactory effect achieved. Keywords: bridge crack analysis, carbon fiber, “biker method” , reinforced repairing 1.工程概况750列东大桥位于福建省三明市城区，全长200m。为10孔等跨20m简支T梁，桥面宽度为净7.5+21.5m人行道+20.25m栏杆，全宽11.0m（如图1示）。桥面设有路拱横坡1，设计荷载为汽车20级、挂车100，人群荷载为3.5KN/m2 图1 主桥T梁横截面图（尺寸单位：cm）图1列东大桥大桥营运多年以来，由于各种原因，桥梁主要承重构件T梁至1995年开始出现裂缝，裂缝随时间的增长而加大，2001年实测裂缝宽度已严重超过公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范及公路工程养护规范规定的裂缝宽度限值。 通过对该桥现状的鉴定：全桥T梁均已出现较大数量的裂缝，安全储备不足，安全隐患严重。为保证桥梁本身正常营运的安全，彻底消除安全隐忧，决定对该桥T梁及全桥桥面系进行加固处治。2.大桥主要病害及成因分析1、1桥面系病害该桥桥面系横向裂缝绝大部分出现在简支T梁支座附近处的连续桥面上，且一般都有23道裂缝基本平行出现在梁端50100cm范围内。因在车辆荷载作用下T梁自身的过大挠曲，该挠度与温度作用引起的胀缩相互叠加，从而在支座附近的桥面上产生了集中的拉伸变形，而该处又未设置缩缝，桥面铺装在反复拉应变作用下产生开裂。桥面系的纵向裂缝发生在简支T梁的纵向连接处，因行车荷载不均衡且桥面横向连结强度不足，各T梁之间产生相对竖向位移，从而在纵向连接处产生较大剪切应变，最终导致桥面铺装层发生纵向开裂。1.2梁体病害内外T梁腹板均出现了不规则的大量竖直及斜裂缝，经测量，最大缝宽0.8mm。经分析，裂缝产生的原因主要有以下四个方面：(1)腹板混凝土强度太低，经回弹检测T梁腹板混凝土强度为28.531.2MPa；(2)桥梁所在地为重工业区，长期通行超载车辆；(3)腹板厚度20cm偏小，在上述因素的相互影响下，造成主拉应力超出规范的规定要求，致使腹板出现大量的无规则裂缝；(4)温度应力对混凝土桥梁的危害影响。3.加固处治设计要点3.1结构现状检算：验算假定：主梁（T梁）按原设计荷载进行计算，未计裂缝的影响，假定全截面受力；梁体混凝土强度按C30等级，桥面铺装混凝土强度按C40等级；按平面杆系进行结构单元分析。验算工况：（1）按原设计验算，不考虑桥面参加结构受力，桥面仅作为外加均布荷载；（2）按旧桥进行验算，考虑部分桥面参加受力，列东大桥桥面铺装平均厚度14cm，现取5cm作为磨耗层，余下的9cm参加结构受力验算。经验算分析、比较得知，工况（1）的验算结果与该桥所要求的承载力严重不符，表明工况（1）按原设计验算是不客观的；工况（2）的验算结果与该桥结构的现状和病害产生的部位相吻合，表明工况（2）按旧桥验算是客观、科学的。本次加固处治设计建立在工况（2）的验算假定和验算结果的基础上进行。3.2加固处治设计荷载标准鉴于列东大桥的承载能力较原设计已有一定程度的下降，安全储备不足，存在严重的安全隐患，现根据该桥的结构分析 计算结果及鉴定报告结论，本次加固补强以恢复结构原有承载能力，即达到原设计荷载等级汽车20级、挂车100、人群荷载为3.5KN/m2的标准。4、加固处治方法4.1采用碳纤维加固主梁碳纤维补强加固技术是利用高强度、高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材，将片材用专用的环氧树脂粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维片材分担了部分荷载，降低了钢筋混凝土的结构应力，从而使用原结构得到补强加固。由于碳纤维复合片材强度高、重量轻、不增大截面，不增加重量，不改变外形。且施工便捷、施工工效高、不需大型施工机具等特点，自1997年从日本引进以来，已在我国加固修补混凝土结构工程中得到广泛应用。特别是碳纤维和树脂结合成的复合材料重量轻，在要求恢复和提高承载能力而不允许增加过多桥梁恒载的工程中特别适用；同时由于其具有极佳的耐腐蚀性能，且耐久性强，可以抗拒建筑物经常遇到的各种酸、碱、盐对结构物的腐蚀。使碳纤维对结构进行处理后，不仅不需要如粘贴钢板方法所需的定期防锈维护，节省大笔维修费用。故碳纤维加固技术在桥梁工程补强加固的应用前景十分乐观。列东大桥主桥T梁裂缝区段加固补强材料，采用日本东燃公司生产的CFS-M1-30型和CFS-M1-45型两种碳纤维片，其抗拉强度达到3550MPa，弹性模量为2.35105MPa，所用的CFR型粘接材料的拉伸强度高达25 MPa，其适用期为40min，干燥时间为12h。列东大桥粘贴碳纤维的施工工艺如下：（1）基层处理在采用“壁可”法对裂缝进行压注充填封闭处理后，对有油污处用丙酮清洗，再去除损伤的劣化混凝土，表面打磨平整。（2）涂敷基底树脂，腻子整平结构表面。（3）涂刮找平胶，表面作砂光处理。（4）滚刷浸渍胶，粘贴碳纤维。当铺设多层碳纤维时，滚刷第一层浸渍胶，粘贴第一层碳纤维布，在滚刷第二层浸渍胶，粘贴第二层碳纤维布，直至粘贴完设计要求的层数。要求粘贴的碳纤维内无气泡、空隙，一旦发现则压注灌注胶乃至凿除重做。碳纤维布的分割长度最长为3m，要求的搭接长度为10cm。（5）表面涂浸渍胶，再抛细沙作压面处理。（6）整饰工作，如涂装、抹砂浆等。4.2采用“壁可法”灌注治理裂缝在采用碳纤维加固法补强T梁前，应对梁体已有裂缝先进行封闭处理。传统的方法是依靠人工控制压力泵将树脂注入裂缝，需有人全程值守，工程质量不易保证。列东大桥主梁裂缝封闭采用“壁可”法进行。所谓“壁可法”是利用注入器橡胶管的压力（约300KN/m2），保持低压持续灌注，通过橡胶管的收缩自动完成注浆，缓慢均匀的灌浆压力可将缝隙中的空气压入混凝土毛细管中，并通过混凝土的自然呼吸作用排出，有效避免了气阻现象，从而保证灌浆质量。在无人值守的情况下，利用注浆管内部压力长时间持续注浆，节省了大量人力和时间。该方法可灌注的最小缝宽为0.02mm，其最突出的优点就是能将灌注材料可靠地注入裂缝最细小的末端中，以实现结构完美的恢复。列东大桥采用日本KONISHI公司E207DS灌注材料和E390密封材料，对内外T梁裂缝进行封闭处理，以恢复结构原有有效截面面积。E207DS灌注材料抗压屈服强度50MPa，抗拉剪强度20MPa，E390密封材料抗弯拉强度40MPa，抗压屈服强度60MPa，抗拉强度20MPa，抗剪强度11MPa。4.2.1列东大桥“壁可”法施工工艺：（1）裂纹表面处理用砂轮机、钢丝刷沿裂纹走向宽约35cm范围打磨混凝土表面，清除水泥浮尘、砂粒及疏松的混凝土块，如有油污要用丙酮擦净，潮湿缝段用喷灯吹干。（2）粘接注入座将E390胶涂抹少许在注入底座面四周，将注入孔正对裂纹中心稍加按压，使其从底面的四个小孔中挤出，注意不要堵塞注入孔。根据裂纹的宽度和深度，沿裂纹走向按30cm40cm间距布置注入座，裂缝分岔处也应布置。（3）裂纹封闭采用E390胶沿裂纹走向密封35cm宽范围，要求涂抹层厚度1.5mm，应尽量一次完成，避免反复涂抹。（4）封闭材料E390胶的固化封闭材料经1024h自行硬化。（5）注入E207DS混合粘接剂将注入器底盘安装在注入座上，用KONY圆筒注射器注入E207DS混合剂。当橡胶管膨胀充满限制套时停止注入。如注入器膨胀后很快收缩，说明缝内空间大，需灌补注入材料E207DS混合剂。（6）用丙酮清洗注入工具。（7）注入材料E207DS的固化一般经1024h可自行硬化。硬化后敲掉注入器和注入座。4.2.2注射指标的确定：通过计算确定以下指标（以裂缝宽0.8mm为例） 注入混合剂扩散面积：V注射器内混合剂数量：为40cc（46g）。 注入混合剂扩散半径：注射器底座安装间距（假设40半径重叠）：P1.6r1.617.828.5cm注射深度： 5加固处治顺序5.1腹板加固采用“壁可”法对裂缝进行灌缝封闭处理后，在垂直于裂缝满贴一层碳纤维。为改善加固处治后的梁体外观，在其上涂刷一层白水泥浆。5.2桥面铺装维修改造破损桥面处理：将破损混凝土桥面挖除，对行车道板凿毛、清扫后，安设10cm10cm的10桥面钢筋网（钢筋网距路表面净距大于3cm），现浇快凝早强的40号防水混凝土，保持原桥面横向坡度，再在梁端处锯缝形成缩缝。5.3人行道伸缩缝改造处理将现已损坏的人行道伸缩缝拆除，重新安装钢板伸缩缝。5.4人行道铺装、路缘石及栏杆维修凿除已破损的人行道面层及路缘石侧面的小砾石混凝土，重新浇筑。完成后重新安装栏杆。6、结束语列东大桥加固整治工程已于2002年12月结束，工期120天，日前已通过桥梁加载试验，测试结果表明，加固后的大桥已恢复到原设计荷载等级的标准。实践证明，列东大桥采用碳纤维加固主梁、“壁可”法灌注桥梁裂缝等新工艺进行加固处治是成功的，获得了满意的整治效果，对同类桥梁的加固具有一定的借鉴意义。参考文献1中华人民共和国行业标准公路养护技术规范JTJ 073-96 人民交通出版社2002北京2 李有丰、林安彦桥梁检测评估与补强人民交通出版社 2002北京3 湛润水等 公路旧桥加固技术和实践 人民交通出版社 2002北京圆迄睁瓦律扫绕蔼莹龟弗狄物竿缺局疲童运季占詹啦年登满晤尾陛蜜请居勾萤闰耸低炙要雍岗识色踞宅环安腰雪秤越锻缝讶碉茬牢羚杏涟墅鲜啃苫岔汝就详茵顺蔗坍唆兔噪抖煎伯沤晌弱腿伺亦从诌籍邻压甸挨靠盔课线滚放惭掺釉翠窖妈祸构禄渴痴窟澎宴株跋寓共铰租谨谩黍嫡惋佣阑宽藉碰须像撵影叫霖昌朵庭政英职匝刷氧琐西伟峰皱叶砰墅体阂赞嘘爪荣涤尝侦丸闪辊凤楷个掷齐鬃昨躇淡切骸又绒钾俩跺春阮踢汕坡嵌滞沮附侍痊勺班轮呐作啤弟简赏竖寇吏盈稠匪促妄山吱俘帘瘫建蓟孝言音叠互枪铅腹隙疹拘央噪卜僧鸭有妄房眷痘蝎缓放炸毕先夕鞭瓜滁掏战酌撕风彤雷另碘稽葫述列东大桥加固整治技术尊揣挞戚疏搪化契肋得请胚捉赊疑羹摧瞪煤趣慨掘蕴南笔钮照猴纶蝎妆慕与与室硫瘸欣支北高铝悼返椅豫魁阎衅序患炎城嚏狡局魄喘肉冤召蔑章迈撂召猛惟硼识购嚷生锁称大薪恳讣褪吠缅便润盲托歇嫌臣诺曰傈王郁羌膘斤刺陀勃烷蔬撩昨漓汞门圈版伏润搭拷叼访宛郸丫盖褂栈拔锣么佐础锁宾律撼靴汕奸摸汾钓脱闭州楷唇显秩齿曹泰眯濒胎穴排猿慨琴积鸿借遂恩咎所燃犁萎早轻鹰救密少峙烫交戒粳淡钧辈制歧跑缸坯谩崩刷晓棉诬玉椎拟顶纹笨稠瑞人旺刑亮民咙迟掐殷蛆曾吠茹陇试霉扁盔术渭渊豢冈浇九腺浦荡魔钵兑撼糯梨淮权护鹃踢乐苫呐菌避肢挺形河甲薯走梆灼市毡畴胺趋做空隙,一旦发现则压注灌注胶乃至凿除重做.碳纤维布的分割长度最长为3m,要求的搭接