金鐘路高架橋加固措施與工藝
2015-07-13 
   1、橋梁概況

   京津塘高速公路金鐘路高架橋位于天津市宜興阜鎮(zhèn)境內(nèi),全長(zhǎng)3740米,上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土箱梁、預(yù)應(yīng)力T梁;下部結(jié)構(gòu)為預(yù)制打入樁基礎(chǔ)及鋼筋混凝土柱型橋墩及薄壁式橋臺(tái)。設(shè)計(jì)荷載為汽超-20級(jí),驗(yàn)算荷載掛車(chē)-120。

   最近幾年,由于車(chē)輛超載嚴(yán)重,造成橋梁梁體不同程度的開(kāi)裂,特別是T梁橫隔板開(kāi)裂后,對(duì)橋梁整體剛度及穩(wěn)定性造成極大的破壞。

   2、主要病害

   該橋在維修前進(jìn)行了一次全面的檢測(cè),主要檢測(cè)結(jié)果如下:

   上部結(jié)構(gòu):

  ?。?)鋼筋混凝土箱梁梁底橫向裂縫較多,部分裂縫超過(guò)規(guī)范限值。

  ?。?)預(yù)應(yīng)力 T梁橫隔板開(kāi)裂。

  ?。?)預(yù)制梁邊梁泄水管部位鋼筋銹蝕、混凝土開(kāi)裂脫落嚴(yán)重。

   下部結(jié)構(gòu):

   墩柱蓋梁混凝土鋼筋銹脹,混凝土大面積剝落,特別是伸縮縫部位的蓋梁病害嚴(yán)重。橋臺(tái)臺(tái)身豎向開(kāi)裂,混凝土剝落。

   橋面系:

  ?。?)瀝青混凝土縱向裂縫,局部損壞形成坑槽。

  ?。?)全橋伸縮縫部分損壞。

   3、維修加固措施

   上部結(jié)構(gòu):

   (1)鋼筋混凝土箱梁:進(jìn)行裂縫維修處理,對(duì)部分裂縫進(jìn)行注膠封閉。

  ?。?)T梁橫隔板:黏貼鋼板,增加結(jié)構(gòu)橫向剛度。

   下部結(jié)構(gòu):

   對(duì)墩柱、蓋梁、橋臺(tái)的裂縫進(jìn)行維修處理;采用修補(bǔ)砂漿對(duì)混凝土破損處進(jìn)行修補(bǔ);損壞嚴(yán)重的部位,鑿除疏松混凝土,掛焊鋼絲網(wǎng),然后灌注高強(qiáng)灌漿料。

   橋面系:

   解決橋梁水侵蝕造成損害的根源,措施如下:采用輕質(zhì)混凝土,增加橋面鋪裝混凝土厚度,加大橋面橫坡,以利排水;增設(shè)橋面防水層;更換損壞伸縮縫;改造泄水孔,增設(shè)滴水檐。

   4、主要施工工藝

   下面僅對(duì)T梁橫隔板加固工藝進(jìn)行介紹:

   4.1工藝原理

   將鋼板采用高性能的環(huán)氧類粘接劑粘結(jié)于混凝土構(gòu)件的表面,鋼板與混凝土形成統(tǒng)一的整體,利用鋼板良好的抗拉強(qiáng)度達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的

   4.2工藝流程

   基底處理→卸荷→植埋螺栓→鋼板制作與現(xiàn)場(chǎng)配套打孔、安裝→封邊→配制膠粘劑→灌注→卸支撐、固化→檢驗(yàn)→防腐處理

   4.3施工工藝:

  ?。?)基底處理,表面處理包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理及鋼板貼合面處理。對(duì)于混凝土構(gòu)件結(jié)合面,應(yīng)根據(jù)構(gòu)件表面的不同情況,分別按以下情況處理:

   1)表面應(yīng)先用硬毛刷沾丙酮刷除表面浮油污物,后用冷水沖洗,再對(duì)粘合面進(jìn)行打磨,除去2~3mm 厚表層,直至完全露出粗骨料,并用壓縮空氣吹除粉粒,處理后,若表面嚴(yán)格凹凸不平,可用高強(qiáng)樹(shù)脂砂漿修補(bǔ)。

   2)對(duì)于濕度較大的混凝土構(gòu)件,因一般樹(shù)脂類膠粘劑在潮濕的基層上粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)大幅度降低,故除滿足上述要求外,尚須進(jìn)行人工干燥處理。

   3)對(duì)于露筋的混凝土表面,需用鋼絲刷(將鋼筋表面的銹蝕除去,再剔除松動(dòng)的混凝土,用清水沖洗潤(rùn)濕,用高強(qiáng)樹(shù)脂砂漿修補(bǔ)。

   4)對(duì)于本身空鼓或破損嚴(yán)重的混凝土構(gòu)件,應(yīng)將空鼓處及破壞松散的混凝土剔除,用清水沖洗潤(rùn)濕,用聚合物修補(bǔ)砂漿或SCM無(wú)收縮水泥混凝土修補(bǔ)。

   5)對(duì)于混凝土表面嚴(yán)重凹凸不平的,也應(yīng)用磨光機(jī)打磨進(jìn)行平整處理。

  ?。?)卸荷

   為減輕和消除后粘鋼板的應(yīng)力,應(yīng)變滯后現(xiàn)象,粘鋼板前宜對(duì)構(gòu)件適量進(jìn)行卸荷,卸除活載,封閉相應(yīng)車(chē)道。

  ?。?)植埋螺桿

   鉆孔前,應(yīng)用鋼筋混凝土保護(hù)層測(cè)試儀查明鋼筋布置,避免打孔時(shí)傷及鋼筋,鉆孔位置可進(jìn)行微調(diào),孔徑和孔深嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。

   1)定位、鉆孔:利用沖擊電錘鉆孔,若植埋螺桿孔位處存在鋼筋,則適當(dāng)調(diào)整鉆孔位置。鉆孔孔深為70mm,孔徑14mm。

   2)清孔:采用高壓空氣吹射,清除孔內(nèi)粉塵和細(xì)小顆粒。植埋螺桿前用棉絲浸泡丙酮液或工業(yè)酒精擦拭孔壁、孔底,擦除殘留污漬。

   3)檢查膠體攪拌抽查是否均勻,棄掉前3次擠出的膠體。

   4)植埋:采用專用灌注器或注射器將膠灌入孔內(nèi),灌注量一般為孔深的2/3。插入螺桿,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺桿使膠混合均勻并溢出。旋轉(zhuǎn)約1~2分鐘,調(diào)整好螺桿位置準(zhǔn)確并加以固定。

   5)靜置固化:按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行固化,在固化開(kāi)始到固化時(shí)間段內(nèi)方可進(jìn)行螺桿焊接施工,在固化完成后方可承受至設(shè)計(jì)荷載。

  ?。?)鋼板制作與現(xiàn)場(chǎng)配套打孔、安裝

   按設(shè)計(jì)圖紙要求,根據(jù)混凝土構(gòu)件的實(shí)際尺寸對(duì)鋼板進(jìn)行下料、成型,依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)植埋的螺桿的位置和數(shù)量,對(duì)所粘貼的鋼板進(jìn)行配套打孔。用螺桿將鋼板固定在貼合面上,在邊緣螺桿增加墊片,以保證灌膠厚度(3~4mm)。

  ?。?)封邊

   將灌漿嘴粘貼在鋼板的注入孔上,在鋼板邊緣插入排氣管,在螺桿頭上罩上碗蓋,然后用環(huán)氧膠泥封口膠封閉鋼板邊緣(封口膠寬度不得大于1cm),完成封邊。灌漿嘴布置間距為20~30cm。

  ?。?)配制膠黏劑

   結(jié)構(gòu)加固用膠黏劑上為A、B雙組分,使用前需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn),進(jìn)行抗拉拔試驗(yàn),合格后方能使用,使用時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)配制,配制時(shí)按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)規(guī)定進(jìn)行。將A、B兩組分別倒入干凈容器,容器內(nèi)不得有油污,利用手提電鉆攪拌,或采用人工攪拌,攪拌至色澤完全均勻?yàn)橹埂?br />
   (7)灌注

   膠黏劑配制好后,用泵將膠黏劑從灌漿嘴注到鋼板和結(jié)構(gòu)的空隙中,壓力為0.2~0.3MPa(壓力值可根據(jù)縫隙大小及膠黏劑組分比例不同而調(diào)整),當(dāng)排氣管均有膠體有膠體流出時(shí),停止加壓,以環(huán)氧膠泥封口膠封堵排氣孔,再以較低壓力維持10min以上。灌膠應(yīng)自下而上,自左至右,依次進(jìn)行灌注,直至全部灌實(shí)。

  ?。?)固化

   結(jié)構(gòu)膠粘劑在常溫(20℃)下固化24h,3d 即可受力使用。若氣溫低于5℃,應(yīng)采取人工加溫,一般用紅外線燈或電熱毯加熱保溫,固化期中不得對(duì)鋼板有任何擾動(dòng)。

  ?。?)檢驗(yàn)

   粘鋼結(jié)束后,組織有關(guān)人員驗(yàn)收,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

   (10)防腐處理

   外部粘鋼加固鋼板,一般采用刷防銹漆的防腐措施,具體工藝為:先進(jìn)行噴砂除銹,要求為Sa2.5級(jí)。然后涂四層防腐材料,第一層為硅酸鋅底漆75μm;第二層為環(huán)氧聚酰胺底漆75μm;第三層為環(huán)氧云母氧化鐵2×50μm;第四層為聚氨甲酸甲脂面漆2×50μm。

   5 施工中應(yīng)注意的問(wèn)題

   (1) 黏貼鋼板前應(yīng)對(duì)表面進(jìn)行處理,包括加固構(gòu)件結(jié)合面處理及鋼板貼合面處理。進(jìn)行混凝土表面處理應(yīng)露出粗骨料,并將嚴(yán)重凹凸不平處理平整;對(duì)于露出鋼筋的混凝土,對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹,并用高強(qiáng)樹(shù)脂砂漿修補(bǔ)。

   (2) 鉆孔前,用鋼筋混凝土保護(hù)層測(cè)試儀查明鋼筋布置,避免打孔時(shí)傷及鋼筋,鉆孔位置可進(jìn)行微調(diào),孔徑和孔深嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。

   (3) 黏貼鋼板時(shí)膠黏劑按照使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行配制,灌膠時(shí)自下而上,自左至右,依次進(jìn)行灌注,直至全部灌實(shí)。

   (4) 工程用結(jié)構(gòu)膠等原材料和半成品除應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》外,還應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),粘鋼施工結(jié)束,待結(jié)構(gòu)膠固化后,應(yīng)用小錘輕輕敲擊粘貼鋼板,從音響判斷粘貼效果。如粘貼面積少于 90%則應(yīng)重新粘貼或采取補(bǔ)救措施。

   6 加固效果

   為了檢驗(yàn)維修加固效果,大橋養(yǎng)護(hù)部門(mén)于委托檢測(cè)單位對(duì)大橋T梁孔跨進(jìn)行了荷載試驗(yàn)。通過(guò)靜載試驗(yàn),測(cè)定橋梁上部結(jié)構(gòu)控制斷面的靜應(yīng)變、靜撓度和加載過(guò)程中的裂縫開(kāi)展情況,檢驗(yàn)加固設(shè)計(jì)方案和施工質(zhì)量,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)安全性和可靠性。靜載試驗(yàn)表明,各截面各梁應(yīng)變實(shí)測(cè)值走勢(shì)與計(jì)算值走勢(shì)比較吻合,變化較為均勻,各主梁在偏載工況下應(yīng)變及撓度分布變化比較均勻,表明上部結(jié)構(gòu)抗偏載能力良好,上部結(jié)構(gòu)整體性增強(qiáng),能共同受力,荷載橫向分布良好,在車(chē)輛荷載作用下,橋梁結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài),其剛度和承載能力基本滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)動(dòng)載試驗(yàn),測(cè)定結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)應(yīng)變沖擊系數(shù)、結(jié)構(gòu)的自振頻率 , 綜合評(píng)定結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度,驗(yàn)證結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性,動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果表明上部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能滿足要求,整體性能良好。加固維修完工三年多來(lái)的結(jié)果也表明,橋面沒(méi)有再出現(xiàn)縱向開(kāi)裂,也未見(jiàn)其他病害的發(fā)生,說(shuō)明了粘貼鋼板加固橫隔板工程達(dá)到了預(yù)期目的。
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