韋樹(shù)昱

(廣西壯族自治區(qū)沿海公路管理局，廣西 欽州 535000)

0 引言

橋梁在使用一定時(shí)間后必然出現(xiàn)結(jié)構(gòu)老化、承載力下降等問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行必要的加固。預(yù)應(yīng)力鋼絲繩-聚合物改性砂漿作為橋梁體外加固技術(shù)的一種，可將新增的高強(qiáng)度鋼絞線與原橋梁結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合為一個(gè)整體，從而顯著提高梁、板的抗彎強(qiáng)度，也可大大減少裂縫的產(chǎn)生，延緩內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)的腐蝕老化。本文對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲繩-聚合物改性砂漿技術(shù)在總江口大橋加固中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，為類似工程提供參考。

1 工程概況

總江口大橋位于合浦縣境內(nèi)南寧至北海二級(jí)公路國(guó)道325線K637+421處，建成于1990年。橋梁全長(zhǎng)330.94 m，橋面全寬12.50 m。橋梁總體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板梁+預(yù)制鋼筋混凝土T形梁?？偨诖髽驑蚨站鶠殡p柱式橋墩加樁基礎(chǔ)，墩臺(tái)柱直徑均為1.30 m，樁基礎(chǔ)直徑均為1.50 m。經(jīng)檢測(cè)：本橋梁現(xiàn)澆板梁僅存在1條縱向裂縫(長(zhǎng)1.4 m，寬0.12 mm)；T形梁腹板底面和側(cè)面分別存在較多橫向貫通裂縫、豎向裂縫、斜向裂縫，側(cè)面有少量混凝土剝落、露筋且銹蝕病害。因此本項(xiàng)目主要針對(duì)T形梁進(jìn)行加固。

2 T形梁加固方案設(shè)計(jì)

根據(jù)總江口大橋結(jié)構(gòu)類型，經(jīng)專家組現(xiàn)場(chǎng)考察，最終設(shè)計(jì)采用“預(yù)應(yīng)力鋼絲繩-聚合物改性砂漿”加固技術(shù)，具體方案如下：

2.1 預(yù)應(yīng)力鋼絲繩設(shè)計(jì)

在每個(gè)T型梁底部設(shè)置2層高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲繩網(wǎng)片，該加固技術(shù)鋼絲繩種類主要分為不銹鋼絲繩和(熱)鍍鋅鋼絲繩，其具體參數(shù)對(duì)比如表1所示。通過(guò)對(duì)比，本項(xiàng)目采用φ4 mm的不銹鋼絲繩，具體類型為18×7+IWS(即有18股，每股含有7根鋼芯)，兩層合計(jì)有21根，總抗拉強(qiáng)度可超過(guò)800 MPa。

表1 預(yù)應(yīng)力鋼絲繩參數(shù)對(duì)比表

針對(duì)T型梁的側(cè)板及腹板加固設(shè)計(jì)為“外包高強(qiáng)鋼絲繩網(wǎng)片+聚合物改性砂漿”，其中鋼絲片間距為3×3 cm，布置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 T形梁加固方案設(shè)計(jì)示意圖(單位：mm)

2.2 聚合物改性砂漿設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目根據(jù)砂漿用途和使用位置不同可分為錨固砂漿和防護(hù)砂漿，其中端部錨固砂漿要求強(qiáng)度高、固化時(shí)間短、粘結(jié)性好，其性能指標(biāo)應(yīng)滿足表2中Ⅰ級(jí)砂漿要求。錨固范圍包括從錨具邊緣向外擴(kuò)展≥500 mm，且厚度≥25 mm；防護(hù)砂漿要求粘結(jié)性、延性、施工性較好，具體性能指標(biāo)應(yīng)滿足表2中Ⅱ級(jí)砂漿要求。

表2 砂漿性能指標(biāo)表

2.3 錨固裝置設(shè)計(jì)

套管和鋼絲繩直徑要對(duì)應(yīng)，當(dāng)不能取整時(shí)則可采用“四舍五入”選套管號(hào)，套管表面和錨頭要求光滑無(wú)瑕疵。根據(jù)鋼絲繩直徑和數(shù)量確定槽道寬度和間距，本項(xiàng)目擠壓錨頭采用鋁合金雙孔套筒式，鋼絲繩在端部折成雙股后穿入擠壓錨頭內(nèi)孔，由專門設(shè)計(jì)的擠壓模具、擠壓機(jī)械對(duì)擠壓錨頭進(jìn)行強(qiáng)力擠壓，使擠壓錨頭與鋼絲繩擠壓成一體(見(jiàn)圖2)。

圖2 鋼絲繩套管過(guò)程示意圖

3 預(yù)應(yīng)力鋼絲繩-聚合物改性砂漿施工工藝分析

預(yù)應(yīng)力鋼絲繩-聚合物改性砂漿施工流程主要可分為：基層表面清理→錨具和錨固鋼板定位安裝→鋼絲繩下料和張拉→聚合物改性砂漿涂抹與養(yǎng)護(hù)。重點(diǎn)施工步驟是：

3.1 基層表面清理

清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土及表面浮漿、油污等雜質(zhì)，直至露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，之后對(duì)凹凸不平的表面做平整修復(fù)，并利用環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫處理。為保證鋼絲繩和橋體緊密接觸，本項(xiàng)目要求對(duì)總江口大橋T形梁抗剪加固轉(zhuǎn)角做倒角處理，倒角半徑應(yīng)≥20 mm(本項(xiàng)目倒角半徑為23～25 mm)。

3.2 錨具、錨固鋼板定位安裝

按圖紙尺寸要求制作錨具，并焊接在錨固鋼板上。本項(xiàng)目要求在焊接完成后進(jìn)行靜載拉拔試驗(yàn)(拉拔力不小于要求應(yīng)力的1.5倍，本項(xiàng)目拉拔力設(shè)計(jì)為260 kN)。對(duì)加固橋梁構(gòu)件進(jìn)行量測(cè)、放線，確定端部錨具的中心線位置，以此定出錨固鋼板位置。在錨固鋼板范圍內(nèi)開(kāi)槽，深度以板厚為宜，然后粘貼錨固鋼板。

3.3 鋼絲繩下料及張拉

鋼絲繩下料及張拉直接決定了加固力大小及效果。本項(xiàng)目要求首先測(cè)試鋼絲繩在控制應(yīng)力下的最大應(yīng)變?chǔ)?，然后測(cè)量出錨具外邊緣的實(shí)際長(zhǎng)度L(測(cè)量L時(shí)，以鋼絲繩拉直即可，原則上以沒(méi)有應(yīng)力為準(zhǔn)，但鋼絲繩有一定硬度，一旦彎曲，則需要有一定的拉力調(diào)直)，則鋼絲繩下料長(zhǎng)度L0可按照式(1)計(jì)算。

(1)

為防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎，本項(xiàng)目要求在鋼絲繩張拉時(shí)采用對(duì)稱原則，即：從兩側(cè)向中間對(duì)稱前進(jìn)，兩側(cè)的鋼絲繩數(shù)量之差不宜超過(guò)3根。對(duì)稱張拉2根鋼絲繩后，考慮到鋼絲繩與梁底不可能完全密實(shí)接觸，在梁底預(yù)埋直徑為10 mm(取決于開(kāi)槽粘鋼的嵌入深度)的細(xì)圓鋼筋作為反力點(diǎn)。

3.4 HPM-S聚合物改性砂漿涂抹及養(yǎng)護(hù)

3.4.1 聚合物砂漿制作

HPM-S聚合物改性砂漿使用時(shí)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室確定配合比例，準(zhǔn)確計(jì)量A(粉體)、B(乳液)兩組分別攪拌成均勻的漿料即可，無(wú)需另加拌合水。為保證砂漿料質(zhì)量，本項(xiàng)目要求采用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌(不宜采用人工拌合)，且時(shí)間≥30 min。

3.4.2 聚合物砂漿涂抹

HPM-S聚合物改性砂漿涂抹厚度為從鋼絲繩外表面算起至4 cm。施工前應(yīng)充分濕潤(rùn)混凝土表面，涂抹前需保證混凝土表面處于飽和面干(表面無(wú)明水)狀態(tài)。本項(xiàng)目要求采用分層涂抹施工，每層噴涂厚度為6～8 mm，間隔時(shí)間設(shè)置為24 h。當(dāng)涂抹厚度達(dá)到設(shè)置值后要及時(shí)壓抹收光。

3.4.3 聚合物砂漿養(yǎng)護(hù)

本項(xiàng)目要求在HPM-S聚合物改性砂漿施工完成后的30 min至4 h內(nèi)對(duì)其施工面進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，且至少持續(xù)7 d，期間應(yīng)防止加固部位受到硬性沖擊。砂漿干燥后進(jìn)行表面涂裝，保持整體美觀。

4 結(jié)語(yǔ)

總江口大橋通過(guò)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力鋼絲繩-HPM-S加固后，經(jīng)測(cè)定其承載能力提升明顯，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，加固效果良好。但由于工期較緊，在砂漿并沒(méi)有達(dá)到100%強(qiáng)度后便開(kāi)放交通，可能會(huì)對(duì)加固效果造成一定影響，之后會(huì)持續(xù)檢測(cè)分析。預(yù)應(yīng)力鋼絲繩-HPM-S加固技術(shù)簡(jiǎn)單、成熟，非常適合于T形梁橋，目前已成為最流行的加固技術(shù)之一。