广州番禺龙湾大桥的加固实践.pdf

收稿日期: 2003 - 02 - 29 作者简介:黄 渲(1970 - ) ,女,广东梅州人,番禺区路 桥建设实业总公司工程师,学士,主要从事 道路的设计、 施工与管理工作。 文章编号: 1671 - 8976(2003)03 - 0036 - 03 广州番禺龙湾大桥的加固实践 黄 渲1,汤光祥2,曾 海2,袁 鸿3,张荣辉3 (1 1 番禺区路桥建设实业总公司,广东 广州511450 ; 21 番禺区地方公路管理总站, 广东 广州511450 ; 31 广东工业大学建设学院,广东 广州510640) 摘 要:根据龙湾大桥的检测结果,采用粘贴钢板法、 加粗柱径法、 碳纤维布新技术等对 该桥进行了加固设计与施工,缩短了施工周期,并解决了施工中不中断交通的难题。 关键词:桥梁;维修加固;设计;碳纤维布 中图分类号: u 44517 文献标识码: b practice of reinforcing guangzhou panyu longwan bridge haung xuan , tang guang - xiang, zeng- h ai, yuan hong, zhang rong - hui abstract : based on the checking and test result of longwan bridge ,the rein2 forcement design and construction of the bridge were carried out using method of adhesive jointing steel plate ,method of enlarging column diameter and new technol2 ogy of carbon cloth etc1,the construction cycle was shortened ,and uninterrupted traffic during construction was maintained1 key words : bridge construction ;maintenance and reinforcement ;design ;car2 bon cloth 1 工程概况 龙湾大桥位于广东番禺沙湾镇境内,该桥 为7孔16m钢筋混凝土简支t形梁桥,主桥 长: 112 m ,桥面宽: 7 + 2015 m ,设计荷载 为汽车- 20级,验算荷载为挂车- 100级。该 桥于1986年4月建成通车。 龙湾大桥桥下为通航河道,通航孔五片t 梁底部和桥墩曾多次被过往船只撞击。主梁梁 肋被船只撞击严重损坏,主筋外露,锈蚀严 重。该桥大部分主梁梁肋底面及侧面出现裂 缝,且数量较多。因此,全面检查和评定该桥 的技术状况,分析桥梁的损坏原因,评价桥梁 的实际承载能力,并对该桥提出合理可行防治 措施和维修加固方案已刻不容缓。 2 加固方案 经过仔细的研究,于2002年4月顺利完成 了桥梁特殊检查和汽车静载试验,并于同年11 月14日至12月2日对龙湾大桥进行了维修加 固施工。龙湾大桥下为通航河道,为加快工 期,减少封航时间,故采用粘贴钢板法对通航 孔五片主梁梁肋进行了加固,采用加粗柱径法 对通航孔四个桥墩墩柱部位进行了加固,采用 “粘贴碳纤维布新技术”结合“高渗透性环氧 树脂灌胶封闭裂缝技术”对位于通航孔外的十 四片受损较为严重的主梁梁肋进行了加固。粘 贴碳纤维布新技术有诸多优点,设计中优先采 用。通航孔五片主梁加固后仍然存在被过往船 63 工 程 设 计 与 建 设 engineering design and construction 第35卷 第3期 2003年5月 只撞击的可能,导致碳纤维布被划断,因此选 择采用粘贴钢板法对通航孔五片主梁梁肋进行 了加固。因为动载荷对外部粘贴钢板及粘贴碳 纤维布有较大影响,车辆尤其是重型车辆经过 桥面时引起的振动对外贴材料的固化、定位不 利,因此,在粘贴钢板及粘贴碳纤维布施工过 程中,要求重型车辆禁行,仅允许小、轻型车 辆缓慢通过桥面。一旦粘贴钢板及粘贴碳纤维 布与混凝土界面达到固化,即可对重型车辆放 行。实际上因为龙湾大桥只是将番禺沙湾镇与 沙湾镇龙湾村连接起来,每日通过的重型车辆 极少,所以对道路交通影响甚微。 211 粘贴钢板法 采用粘贴钢板法及粘贴碳纤维布新技术加 固前,对于各跨主梁的露筋、混凝土剥落等病 害,用环氧砂浆法修补,具体做法是:凿除主 梁表面已破损的混凝土,暴露出钢筋,对钢筋 除锈,若钢筋已锈蚀严重,则需加焊新钢筋, 然后用环氧砂浆抹平。为使新旧混凝土之间有 可靠的粘结力,必须在新旧混凝土结合面上涂 环氧胶液。钢板采用6 mm厚的规格,采用 “粘贴钢板法”对通航孔五片主梁梁肋进行加 固,其工序如下: (1)主梁粘贴钢板前先将混凝土表面用砂 轮机打磨,去除污物,磨去23 mm表层,露 出新鲜混凝土表面,并用丙酮擦干净。拟贴钢 板准确定位无误后,对准钢板锚栓孔位,在梁 肋上钻孔,清洗钻孔,将m10膨胀螺栓锚在钻 孔内。 (2)若混凝土表面基本平整,则在梁肋混 凝土表面涂约23 mm厚的高粘度建筑结构 胶,然后将钢板表面除锈、打磨干净。 (3)将已钻过孔的钢板对准m10膨胀螺 栓,拧紧螺帽,压紧钢板,并使建筑结构粘结 胶渗出钢板为宜(即使之与粘结胶密实接触)。 (4)若混凝土表面凹凸不平,可采用压胶 方法灌注粘结胶。方法是将钢板锚固,四周封 闭,留出压浆嘴,然后用泵压胶直至密实。 (5)粘结后的钢板表面涂防锈漆进行防腐 处理。 (6)每隔1 500 mm距离采用m10膨胀螺 栓套上6 mm厚100 mm宽的钢箍,将钢板进一 步锚固。 (7)粘结胶凝固后约三天,在钢板表面用 环氧树脂粘贴玻璃布,对钢板表面作进一步防 护。 (8)加固完成后,在通航孔边主梁外侧粘 贴反光标志,以便于船只通航。 212 加粗柱径法 采用对加粗柱径法通航孔四个桥墩墩柱部 位进行加固,桥墩墩柱原设计直径为1 000 mm , 加固后新桥墩墩柱直径为1 200 mm。主筋采用 间隔20 mm直径18 mm的钢筋,箍筋采用间隔 20 mm直径10 mm的钢筋。 (1)先将旧混凝土表面凿毛,施工时主筋 要求锚入上端盖梁及下端桩基内,按设计要求 捆绑箍筋。 (2)立模板。模板要求用钢模,且要求模 板能便于拆卸。 (3)从桥墩墩柱底部开始浇100 mm厚新 混凝土时,注意由上而下捣实,在侧模处设置 振捣器振捣。 (4)施工时应严格执行公路桥涵施工技 术规范 。 (5)加固完成后,在墩柱外侧粘贴反光标 志,以便于船只通航。 213 粘贴碳纤维布新技术 碳纤维增强聚合物(cfrp)复合材料是 由碳纤维及其聚合物基质(如聚酯、乙烯基 酯、环氧树脂或酚醛树脂)组合而成。碳纤维 主要是增加刚度和强度,而聚合物基质是增强 弹性和韧性。cfrp复合材料最初的应用研究 只限于航天、军事和船舶。后来在土木工程领 域里的应用得到快速发展。 采用碳纤维布加固修补桥梁和建筑结构技 术是一种新型的结构加固技术,它是以树脂类 胶结材料为基体,将碳纤维布粘贴固化于混凝 土结构表面,利用碳纤维的高强度高弹性模量 来达到对混凝土结构物进行补强和加固,并改 善结构受力状况的目的。与传统的粘贴钢板或 732003年5月黄 渲等 广州番禺龙湾大桥的加固实践 加大混凝土截面等加固技术相比,碳纤维布具 有重量轻、强度高、耐腐蚀、柔韧性好、电磁 呈中性等诸多优点。利用此项技术加固土木工 程结构,具有结构耐久性强、施工周期短、加 固成本低等显著特点。 对于裂缝较宽处,采用高渗透性环氧树脂 进行灌胶封闭,以免湿气进入裂缝,引起钢筋 锈蚀,再进行碳纤维布粘贴工序: (1)旧混凝土表面处理:用砂轮机打磨, 磨去23 mm旧混凝土表层,露出新鲜混凝土 表面,并用丙酮擦干净。 (2)底胶抹涂:用毛刷或滚筒进行均匀涂 刷,待胶不粘手后进行下一道工序。 (3)找平胶抹涂:若混凝土表面凹凸不 平,须先用找平胶抹平凹处,待胶不粘手后进 行下一道工序。 (4)碳纤维布粘贴:按设计尺寸剪好碳纤 维布,用毛刷或滚筒均匀涂抹粘贴胶于混凝土 表面底胶上。碳纤维布按顺序粘铺,用橡皮刮 刀或金属滚子沿着纤维方向来回反复推平,并 挤出汽泡。待粘贴胶表面干后,再在碳纤维布 表面顺着纤维方向抹涂粘贴胶12遍,然后 用橡皮刮刀或金属滚子沿着纤维方向来回反复 推平。待胶不粘手后可再继续粘贴下一层碳纤 维布。共粘贴两层碳纤维布。 (5)两层碳纤维布粘贴完后,涂抹一层罩 面胶。 (6)在碳纤维布表面喷涂或手抹一层10 mm厚水泥砂浆,作为防护用。 (7)当气温为2025 时,碳纤维布粘贴 完后,固化时间为57天。贴碳纤维布期间 及粘贴胶固化期间桥上限制重型车辆通行。 (8)施工时注意采取必要的安全防护措 施,如配戴手套、口罩、护目镜、安全帽等。 (9)施工中必须严格执行碳纤维布加固 修补混凝土结构技术规程及其它有关技术规 定。 3 结 语 龙湾大桥加固工程,工期短,质量高,仅 用了20天时间完成了主梁梁肋及通航孔四个 桥墩墩柱的加固。为了该工程的施工,我们作 了充分的准备工作,采用粘贴钢板法、加粗柱 径法、粘贴碳纤维布新技术对桥梁的不同部位 进行同时施工,节省了施工周期。加固完工 后,未影响原桥的美观。 碳纤维复合材料用于桥梁加固在国外已取 得了很多成果,并且还在不断完善、改进和发 展中。我国近些年也已投入了大量的人力物力 用于研究和开发,并取得了阶段性成果,已开 始应用于土木工程加固领域。碳纤维复合材料 良好的性能和显著的优点给桥梁加固领域带来 了希望。随着国内一些试验性的碳纤维桥梁加 固项目的开发与实施,在取得成功经验的基础 上,该项加固技术相信不久会有一个大发展, 碳纤维复合材料加固桥梁的前景是广阔的。 龙湾大桥加固工程的验收工作已经顺利完 成,龙湾大桥是广东省将碳纤维布加固新技术 应用到钢筋混凝土简支t形梁桥上的一次重要 尝试,龙湾大桥的加固的成功,对我国存在承 载力不足及各种病害的公路旧桥的加固提出了 一种新思路。 参考文献: 1 胡孔国,等 1 碳纤维布加固混凝土桥面板受弯性能试 验研究j 1 建筑结构, 2000 , 30 (7)1 2 赵彤,等 1 碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力 试验研究j 1 建筑结构, 2000 , 30 (7)1 3 谌润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例 m1 北京:人民交通出版社, 20021 4 z1s1wu , hong yuan ,