楊廣庭

【摘要】本文通過(guò)對(duì)混凝土空腹拱橋的病害調(diào)查及原因分析，針對(duì)橋梁的病害形成原因，對(duì)橋梁進(jìn)行維修加固研究。

【關(guān)鍵詞】空腹拱；裂縫；維修加固

【Abstract】Fasting for disease investigation concrete arch bridge and analysis of the causes of the causes for the disease bridges， bridge maintenance and reinforcement of research conducted by this paper.

【Key words】Fasting arch；Crack；Repair and reinforcement

1. 橋梁概況

K187+190中橋位于河北某高速公路K187+190處，該橋行車(chē)方向與水流方向交角90°，上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土無(wú)鉸拱，下部結(jié)構(gòu)為漿砌塊石空腹橋臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。大同方向橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為4cm粗骨料纖維瀝青混凝土+6cm粗粒式瀝青混凝土+25cm30號(hào)防水混凝土；宣化方向橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為4cm粗骨料纖維瀝青混凝土+5cm粗粒式瀝青混凝土+26cm30號(hào)防水混凝土。最大跨徑30m，橋長(zhǎng)46.635m。設(shè)計(jì)荷載汽車(chē)-超20，掛-120。主拱圈為等截面懸鏈線無(wú)鉸拱 ，矢跨比為1/5，拱軸系數(shù)m=3.142，腹拱拱圈為圓弧拱，矢跨比1/4。橋梁位于R=10779.7m的凸曲線和R=2150m的平曲線上，縱坡（指豎交點(diǎn)與豎交點(diǎn)連線坡度）4.4%橋面右超高2%，主拱及腹拱均采用正拱斜置的做法，即以跨徑中心為原點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2°17′26″，縱坡主要在拱腳調(diào)整，兩拱腳連線縱坡4%。腹拱圈、腹拱墩在橋外側(cè)兩米采用現(xiàn)澆混凝土預(yù)制。原設(shè)計(jì)拱圈合攏溫度為5～15℃，橋梁竣工時(shí)間為1999年10月。

2. 橋梁病害

2011年定期檢查中該橋已被評(píng)定為三類(lèi)橋。2012年春融后，特別是進(jìn)入4月下旬，此橋病害發(fā)展迅速，其中表現(xiàn)最為嚴(yán)重的是宣化方向8號(hào)腹拱，該腹拱跨徑2.198m，拱圈厚為30cm，腹拱頂出現(xiàn)1條橫橋向貫通裂縫并伴有滲水堿蝕現(xiàn)象，縫旁混凝土脫落，縫寬約2mm，腹拱拱圈出現(xiàn)5條縱向貫通裂縫并伴有滲水堿蝕現(xiàn)象。同位置橋面病害表現(xiàn)明顯，行車(chē)道下沉2cm并伴有多條裂縫，面積約4×2.2m。車(chē)輛過(guò)橋時(shí)病害處有明顯錯(cuò)動(dòng)，并伴有異響。

3. 病害原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該橋主要病害表現(xiàn)為：各腹拱拱圈均存在多條縱橫裂縫，大部分橫縫超限且伴有滲水；宣化方向8#腹拱上方橋面沉陷。經(jīng)初步分析腹拱開(kāi)裂的原因可能有以下幾點(diǎn)：

（1）溫度應(yīng)力的影響。原設(shè)計(jì)在運(yùn)營(yíng)階段所考慮的溫度變化范圍為±25℃。而當(dāng)?shù)氐氖彝庾罡邭鉁乜蛇_(dá)37℃左右，最低氣溫可達(dá)-32℃左右，年相對(duì)溫差可達(dá)80℃左右，再考慮到橋梁處于深切的山丘間的沖溝處，會(huì)使溫差進(jìn)一步加大。顯然設(shè)計(jì)所取得溫度范圍較小，從而影響到結(jié)構(gòu)截面尺寸，板厚等參數(shù)的選取，造成實(shí)際的溫度應(yīng)力與理論計(jì)算結(jié)果存在較大的偏差。

（2）重車(chē)的影響。重型超載車(chē)是對(duì)該橋產(chǎn)生影響的另一個(gè)主要因素。比較輕重兩半幅腹拱的裂縫情況，明顯可以看出重型超載車(chē)的影響。

（3）坡橋的影響。由于該橋處于坡道上，在橋面上會(huì)產(chǎn)生一定的斜向力（沿橋面方向），另外在坡道上一般重車(chē)會(huì)減速或勻速行駛，即使是保持勻速行駛也會(huì)沿橋面產(chǎn)生一定的慣性力，由于重車(chē)噸位較大就使得重車(chē)沿橋面方向產(chǎn)生較大推力，使該橋腹拱出現(xiàn)裂縫等破壞的特征。

（4）凍融影響。裂縫位置存在滲水現(xiàn)象，裂縫中的水在冬季凝結(jié)成冰對(duì)裂縫起到一定的擴(kuò)張作用，同時(shí)凍融作用侵蝕了裂縫界面的混凝土導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大。

（5）腹拱拱腳損壞的影響。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該橋宣化方向8#腹拱拱腳存在一定程度的損壞，拱腳的損壞加劇了腹拱拱頂裂縫的擴(kuò)張。

4. 維修加固措施

根據(jù)橋梁的檢測(cè)評(píng)定結(jié)果及原因的初步分析，制定以下維修加固措施：

（1）處理腹拱裂縫：對(duì)縫寬小于0.3mm的裂縫采用環(huán)氧樹(shù)脂膠封閉；縫寬大于0.3mm的采用低壓壓力灌漿修補(bǔ)。

（2）對(duì)其它部位的裂縫用灌縫膠進(jìn)行封縫處理，對(duì)混凝土脫落的部位用聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）對(duì)宣化方向橋面沉陷部位進(jìn)行局部挖補(bǔ)處理。

（4）對(duì)兩鉸腹拱進(jìn)行套拱加固（3#、8#腹拱），在立墻上植筋錨固兩個(gè)牛腿，在牛腿上墊設(shè)橡膠板，在腹拱下布置鋼筋架立模版，通過(guò)橋面鉆孔（每個(gè)腹拱拱頂斷面均勻布置4個(gè)，共16個(gè)）澆筑灌漿料。

（5）將原橋TST伸縮縫及干砌式變形縫改為BJ200高彈式橋梁無(wú)縫伸縮縫。

5. 施工要點(diǎn)

5.1施工程序。

（1）封閉裂縫：對(duì)縫寬小于0.3mm的裂縫采用環(huán)氧樹(shù)脂膠封閉；對(duì)縫寬大于0.3mm的裂縫采用低壓灌漿修補(bǔ)。

（2）聚合物砂漿修補(bǔ)：混凝土脫落部位用聚合物砂漿修補(bǔ)。

（3）腹拱加固：對(duì)腹拱采用增設(shè)套拱的方式加固。

（4）橋面局部挖補(bǔ)：挖除橋面沉陷部位瀝青層，并用熱拌瀝青混合料修補(bǔ)。

5.2腹拱加固。

施工順序：橋面鉆孔→構(gòu)建表面處理→鉆孔植筋→澆筑牛腿→澆筑套拱

（1）表面處理：混凝土表面要清除破碎部分，并鑿平鑿毛，使骨料露出，再用鋼絲刷或壓縮空氣清除浮塵。

（2）鉆孔植筋：具體施工工藝及注意詳見(jiàn)第四項(xiàng)，植入混凝土的錨栓鋼筋與牛腿橫向鋼筋焊接。

（3）澆筑牛腿：在腹拱兩側(cè)立墻上鉆孔植筋后澆筑牛腿。

（4）設(shè)置橡膠墊：澆筑套拱前，在牛腿與套拱的接觸面滿鋪1cm厚橡膠墊。

（5）澆筑套拱：在原腹拱拱圈上鉆孔植筋后布設(shè)鋼筋網(wǎng)，澆筑15cm厚混凝土套拱，套拱內(nèi)鋼筋與植筋焊接。架立底模后（模版應(yīng)預(yù)留通氣孔）通過(guò)橋面鉆孔灌注灌漿料。endprint

5.3BJ200高彈式橋梁無(wú)縫伸縮縫。

（1）用切割機(jī)在伸縮縫位置進(jìn)行切割，切割深度控制在12～17cm，寬度為30cm。用風(fēng)鎬清除舊料，注意不要損壞橋基面。

（2）用刷子對(duì)伸縮縫槽底及兩側(cè)進(jìn)行清理并進(jìn)行表面打磨，并清理和烘干。用快凝水泥將槽底修復(fù)平整并控制槽深為10cm。

（3）用耐高溫泡沫墊襯條填實(shí)橋縫，不留空隙。

（4）將BJ200接縫料加熱到170℃～190℃后覆蓋槽底，用刮板刮平，在槽的兩側(cè)也涂刷一層。注意要將整個(gè)槽底完全密封。

（5）在槽底鋪設(shè)1×0.1×0.08m的鋼板并用釘子固定，固定間距0.3m。固定好鋼板后，再鋪一層BJ200接縫料并用刮板刮平。

（6）將強(qiáng)度及壓碎值指標(biāo)符合規(guī)范要求的單粒徑碎石加入攪拌機(jī)，用熱噴槍對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)著的敞口攪拌機(jī)的口，將石料加熱到最少150℃，但石料的溫度不得高于190℃。用手持紅外線溫度計(jì)監(jiān)測(cè)溫度。

（7）將加熱的石料均勻攤鋪在伸縮縫槽內(nèi)，用耙子將石料刮成不低于20mm不高于40mm的厚度。用刮板將加熱的BJ200密封膠均勻的覆蓋在石料上，要使每個(gè)石頭間沒(méi)有空隙，石頭不外露。等上幾分種， BJ200會(huì)將石料間氣泡排出.然后按一層石料一層BJ200的步驟層層鋪蓋。直 到傾倒的接縫料離路面只剩下20到30mm，進(jìn)行下一步驟。

（8）將石料和加熱的BJ200密封膠加入到旋轉(zhuǎn)著的攪拌機(jī)里混合攪拌，密封膠和石料的比例約1：5?？焖賹⒒旌狭蟽A倒于伸縮縫槽內(nèi)，用刮板刮平，混合料鋪筑高度比相鄰的路面高出約 10mm。

（9）在離切割線4到5cm的路面上覆蓋兩條膠帶，用于表面防水、防污染物，保證接縫處與路面接合均勻。用V形桶裝規(guī)定溫度的BJ200密封膠通過(guò)刮板盒傾倒于槽面及兩邊膠帶上，不要太 多，只要填充石料間的空隙就可以。用刮板刮平，確保路面平滑沒(méi)有凹坑。

（10）為充分發(fā)揮密封膠的粘接性能，所有的操作都要具有連貫性。接縫料要實(shí)行分段施工，每段長(zhǎng)度為3～3.5m，進(jìn)行下一段的施工時(shí)應(yīng)把兩段的連接處加熱至BJ200熔化，否則兩段間會(huì)出 現(xiàn)連續(xù)性不好的情況，可能會(huì)導(dǎo)致裂痕的出現(xiàn)。

（11）BJ200混合料壓實(shí)后，待混合料冷卻后即可開(kāi)放交通。

6. 結(jié)語(yǔ)

橋梁病害的維修加固設(shè)計(jì)應(yīng)先對(duì)病害的形成原因進(jìn)行細(xì)致、全面的分析，結(jié)合病害成因，因地制宜的制定維修加固方案。本文混凝土空腹拱橋的腹拱病害的維修設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述，僅供同行交流參考。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2014）04-15-590endprint