向遠(yuǎn)輝，袁新順

(1.湖北省交通運(yùn)輸廳鄂西高速公路管理處，武漢 430056；2.中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢 430040；3.海工結(jié)構(gòu)新材料及維護(hù)加固技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430040)

當(dāng)前我國(guó)高速公路建設(shè)規(guī)模日益加大，對(duì)于長(zhǎng)期處于復(fù)雜環(huán)境中的橋梁，極易產(chǎn)生各種病害，影響其使用壽命，需要采取針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行維護(hù)，確保橋梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期安全服役，保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。

對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物進(jìn)行維護(hù)，相對(duì)新建而言不僅節(jié)省大量資源，費(fèi)用也會(huì)大幅降低[2]。維修加固改造技術(shù)已成為橋梁工程領(lǐng)域開發(fā)和研究的熱點(diǎn)，并且橋梁的維修加固改造方法多樣，不同加固技術(shù)之間也存在各自的優(yōu)點(diǎn)及其局限性[3]。論文針對(duì)高速公路某人行天橋出現(xiàn)的病害，采取預(yù)應(yīng)力鋼絲繩網(wǎng)片+聚合物砂漿的加固及時(shí)進(jìn)行處治，解決了因其自重產(chǎn)生的跨中下?lián)蠁?wèn)題，為類似的橋梁病害處理提供一種新的維修加固改造思路。

1 工程概況

滬渝高速公路某互通匝道上的一座人行天橋，天橋全長(zhǎng)25 m，橋面全寬300 cm，橋臺(tái)為重力式橋臺(tái)。該天橋上部結(jié)構(gòu)為兩榀矩形縱梁，梁長(zhǎng)25 m，梁底寬55 cm，梁高100 cm。在日常養(yǎng)護(hù)巡查中發(fā)現(xiàn)，天橋的跨中區(qū)域明顯出現(xiàn)下?lián)犀F(xiàn)象(見圖1)。并且，通過(guò)針對(duì)性地檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該橋跨中區(qū)域出現(xiàn)多達(dá)149條裂縫，其中超限裂縫36條，最大縫寬達(dá)0.30 mm。梁體裂縫形態(tài)主要呈現(xiàn)為梁底橫向發(fā)展延伸至腹板，為典型的受彎裂縫。

2 病害原因分析

天橋縱梁為普通鋼筋混凝土梁，設(shè)計(jì)為人行天橋，不能通行車輛，混凝土結(jié)構(gòu)在自重作用下導(dǎo)致跨中下?lián)?，縱梁底板沿跨中向兩側(cè)延伸產(chǎn)生多條裂縫。

3 維修方法

依據(jù)相關(guān)規(guī)范，對(duì)于公路橋梁存在的裂縫按照其縫寬進(jìn)行針對(duì)性處理：當(dāng)縫寬≥0.15 mm時(shí)，采取灌縫法進(jìn)行壓力注膠；當(dāng)縫寬<0.15 mm時(shí)，采用封縫法進(jìn)行表面封閉。

對(duì)于混凝土表面缺陷，如蜂窩麻面或者空洞等，通常采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行表層修補(bǔ)。

按照上述原則，對(duì)人行天橋出現(xiàn)的裂縫和表面缺陷進(jìn)行處治后，在縱梁的底部和腹部依次分別安裝縱向預(yù)應(yīng)力鋼絲繩網(wǎng)片(單榀縱梁共安裝38根，張拉控制力為8 kN)，再均勻安裝橫向U型預(yù)應(yīng)力鋼絲繩網(wǎng)片(共安裝16處，每處24根，張拉控制力為4 kN。)，然后通過(guò)張拉鋼絲繩網(wǎng)片，提高縱梁的抗裂性，增加一定的壓應(yīng)力儲(chǔ)備。張拉工作完成后，在加固區(qū)域分層分段涂抹35 mm厚的Ⅰ級(jí)聚合物砂漿并壓實(shí)，最后對(duì)鋼絲繩網(wǎng)片進(jìn)行防腐保護(hù)處理，并恢復(fù)橋梁外觀。

4 材料選擇及性能特點(diǎn)

4.1 材料選擇

1)鋼絲繩網(wǎng)片：選用高強(qiáng)度鍍鋅鋼絲繩，主要材質(zhì)為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制絲(S和P含量≤0.03%)，編制結(jié)構(gòu)型式為6×7+IWS金屬股芯右交互捻不銹鋼絲繩，公稱直徑3.05 mm，其特點(diǎn)是高強(qiáng)度、低松弛、高延性；鋼絲繩鍍鋅材料質(zhì)量和鋅層重量應(yīng)符合GB/T 15393《鋼絲鍍鋅層》中AB級(jí)的規(guī)定，主要力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)滿足表1要求。

表1 鋼絲繩網(wǎng)片主要力學(xué)性能指標(biāo)要求

2)聚合物砂漿：選用Ⅰ級(jí)聚合物砂漿，其抗壓強(qiáng)度>50 MPa，抗折強(qiáng)度>12 MPa，劈裂抗拉強(qiáng)度>7 MPa。

3)錨固系統(tǒng)：由錨栓、固定板、固定節(jié)組成。錨栓為化學(xué)錨栓，固定板通過(guò)膠粘劑、錨栓與混凝土構(gòu)件連接成整體，固定板厚度一般不小于10 mm，寬度根據(jù)結(jié)構(gòu)物尺寸加工，長(zhǎng)度應(yīng)滿足錨栓布設(shè)要求。

4.2 材料性能特點(diǎn)

針對(duì)天橋的病害，采取預(yù)應(yīng)力鋼絲繩網(wǎng)片+聚合物砂漿技術(shù)的優(yōu)越性如下：

1)鋼絲繩抗拉性能好。鋼絲繩通常采用高強(qiáng)鋼絲，加固時(shí)充分利用了鋼絲繩抗拉強(qiáng)度高、彎曲性能及延性好、表面凹凸利于粘結(jié)等特點(diǎn)[4]。

2)聚合物砂漿滲透性好。在原混凝土表面涂抹聚合物砂漿，兩者的毛細(xì)管能相互連通，水泥膠體能相互滲透，在界面處形成自愈合效應(yīng)。而且原混凝土結(jié)構(gòu)與聚合物砂漿的粘結(jié)和握裹作用力極強(qiáng)，兩者能有效粘合使得原結(jié)構(gòu)的承載能力大幅提高[5]。

3)對(duì)結(jié)構(gòu)形狀和外觀影響小。鋼絲繩網(wǎng)片+聚合物砂漿技術(shù)幾乎不改變?cè)Y(jié)構(gòu)的外觀尺寸，并且采用薄層貼補(bǔ)法對(duì)原結(jié)構(gòu)自重的影響極小，表層的聚合物砂漿無(wú)明顯色差，外觀與原混凝土結(jié)構(gòu)基本一致。

4)耐久性和經(jīng)濟(jì)性。聚合物砂漿屬于高性能修補(bǔ)材料，其粘結(jié)性能好、固化速度快、抗壓強(qiáng)度高，并且抗裂性、耐堿性、耐紫外線等耐久性能極好，修補(bǔ)后對(duì)鋼絲繩網(wǎng)片的保護(hù)作用明顯，后期的維護(hù)費(fèi)用很低，有十分好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 施工工藝

1)設(shè)置控制點(diǎn)：在梁頂跨中處和四分之一處設(shè)置控制點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀測(cè)出原始標(biāo)高，做好測(cè)量記錄。

2)混凝土表面處理：對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理；對(duì)梁底和梁側(cè)在鋼絲繩寬度范圍內(nèi)進(jìn)行鑿毛處理，露出新鮮混凝土，表面粗糙度不小于5 mm。對(duì)梁底部陽(yáng)角進(jìn)行圓化打磨處理，形成直徑10 mm的倒角，防止鋼絲繩張拉時(shí)在陽(yáng)角處折斷，并保護(hù)陽(yáng)角混凝土的完整性。

3)固定板安裝：按照設(shè)計(jì)好的固定板尺寸開槽打孔，用化學(xué)錨栓進(jìn)行錨固。在鉆孔時(shí)錨栓孔位如與鋼筋發(fā)生干擾，可適當(dāng)挪動(dòng)錨栓孔位，盡量避免錨栓與鋼筋發(fā)生干擾。

4)鋼絲繩下料：根據(jù)安裝好的固定板位置測(cè)量安裝后的鋼絲繩長(zhǎng)度，再根據(jù)所需張力計(jì)算鋼絲繩的伸長(zhǎng)量，取凈長(zhǎng)度與伸長(zhǎng)量的差值，確定鋼絲繩所需的下料長(zhǎng)度。

5)鋼絲繩張拉：①將鋼絲繩兩端用固定結(jié)夾緊在固定板凹槽中；②測(cè)量鋼絲繩網(wǎng)片與固定板的間距，保證鋼絲繩網(wǎng)片張緊后的張力；③張拉前采用專用張緊器做拉伸試驗(yàn)，避免出現(xiàn)拉脫；④在鋼絲繩網(wǎng)片的另一末端逐一張緊鋼絲繩，兩縱梁上的鋼絲繩網(wǎng)片需同步對(duì)稱張拉；對(duì)于單片縱梁，須以單片縱梁橫斷面中心線對(duì)稱張拉；⑤張拉后及時(shí)測(cè)量鋼絲繩的張緊力，避免實(shí)際張緊力不足。

6)聚合物砂漿：采用分層分段法壓抹聚合物砂漿，每層壓抹厚度通?？刂圃?0 mm，每段施工長(zhǎng)度不超過(guò)4 m，每段間留30～50 mm施工縫，待第一次施工的聚合物砂漿完全固化后再填塞施工縫。聚合物砂漿壓抹前，將原混凝土表面灑水潤(rùn)濕，表干后在結(jié)合面滿刷一道界面粘結(jié)劑。砂漿制作時(shí)控制好材料的粘稠度，避免過(guò)大的砂漿流墜性，確保壓抹聚合物砂漿時(shí)產(chǎn)生自然垂落現(xiàn)象。待底層灰觸摸不粘手時(shí)壓抹下層灰，依次壓抹聚合物砂漿并及時(shí)收光。

7)養(yǎng)生：最后一層聚合物砂漿壓抹并收光后，即可進(jìn)行濕水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)生期不少于7 d，期間應(yīng)避免遭受過(guò)大的荷載沖擊，防止對(duì)加固部位造成影響。

8)控制測(cè)量：加固完成后對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，對(duì)比分析加固前的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行加固效果評(píng)價(jià)。

6 結(jié) 論

針對(duì)該人行天橋因自重導(dǎo)致跨中下?lián)系牟『ΜF(xiàn)象，采用預(yù)應(yīng)力鋼絲繩網(wǎng)片+聚合物砂漿加固技術(shù)進(jìn)行了維護(hù)處治，取得了預(yù)期的加固效果：

a.撓度減小。加固前天橋跨中最大撓度測(cè)量值為11.7 cm，加固后的測(cè)量值為9.7 cm，并且天橋跨中回彈值達(dá)到20 mm，表明天橋剛度和承載力均得到一定程度的提高，加固后的效果十分明顯。

b.遠(yuǎn)期效果好。采用主動(dòng)加固原理的鋼絲繩網(wǎng)片+聚合物砂漿的維修技術(shù)，不僅克服了體外預(yù)應(yīng)力定期防腐困擾，而且降低了施工成本，加固遠(yuǎn)期效果好。

c.施工工期短，施工便利。該天橋自開工至聚合物砂漿壓抹完畢，只用時(shí)一周，且未對(duì)橋下高速公路正常通行造成較大影響。