張 立

（中鐵十四局第三工程有限公司，山東濟(jì)南 250000）

1 工程概況

勝利黃河大橋位于東營市墾利區(qū)，1987年9月建成通車，是溝通黃河尾閭兩岸的交通樞紐，橋梁已運(yùn)營33年。大橋全長2817.46 m，由主橋及南北引橋組成。橋梁寬19.5 m，雙向四車道。主橋長682 m，為五孔連續(xù)鋼斜拉橋，跨徑組合為60.5 m+136.5 m+288 m+136.5 m+60.5 m，主跨長288 m，斷面形式為分離式雙邊鋼箱（圖1）。鋼箱梁截面高2.4 m，寬3.140～3.315 m，橫縫采用M22高強(qiáng)螺栓連接；頂?shù)装鍨閁型閉口肋式正交異性板，腹板為板式開口肋正交異性板，除在索錨固、附孔等處的腹底板厚為20 mm外，其余頂、底、腹板均為12 mm厚。橋面板為正交異性板，每段4塊，各寬3.2 m?？v肋為U形閉口肋，橫肋為板梁，其間距為1.00~2.75 m，一般為2.75 m。

圖1 主橋鋼箱橫斷面

2 鋼梁主要病害及原因分析

勝利黃河大橋的鋼梁病害（圖2）主要表現(xiàn)為涂裝失效、結(jié)構(gòu)銹蝕，U肋焊縫開裂、脫落，橋面橫肋的疲勞裂紋。根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)際及病害的分布情況，按施工內(nèi)容及部位可分為4個(gè)方面進(jìn)行的維修加固，分別為U肋的維修加固、鋼箱梁的維修加固、橫肋的維修、鋼梁表面銹蝕處理，基于這種分類方法的病害原因分析結(jié)果如表1所示。

圖2 鋼梁主要病害

表1 鋼梁主要病害及原因統(tǒng)計(jì)

3 維修加固施工方案

3.1 U肋的維修加固

3.1.1 U肋蓋板開焊、脫落

對(duì)于U肋蓋板的開焊及脫落，為了保證U肋蓋板與原U肋之間的連接可靠，需要對(duì)U肋蓋板進(jìn)行拆除更換（圖3），并使用高強(qiáng)螺栓連接固定[1-2]。

圖3 U肋蓋板更換

3.1.2 U肋與橫肋、頂?shù)装暹B接焊縫加固

原U肋與鋼梁的頂（底）板及橫肋之間的連接均采用焊接連接方式，因此，要重新打磨開裂的焊縫并補(bǔ)焊，對(duì)于焊縫開裂長度大于10 cm的焊縫，需要利用L形鋼板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，補(bǔ)強(qiáng)長度根據(jù)焊縫開裂的長度而定，且應(yīng)該覆蓋整條焊縫，加固鋼板與U肋采用高強(qiáng)螺栓連接。

3.1.3 U肋橫向?qū)雍缚p開裂加固

打磨原焊縫，去除銹渣后采用340 cm長的U肋蓋板覆蓋并用螺栓與原U肋連接固定。

3.2 鋼箱梁維修加固

3.2.1 鋼梁節(jié)點(diǎn)螺栓、節(jié)點(diǎn)板銹蝕加固

箱梁連接板的維修加固根據(jù)銹蝕程度的差異而采用不同的處理方案，具體如下。

（1）若螺栓和連接綴板完好且連接處輕微銹蝕，則與同箱梁一起做噴砂除銹、防腐涂裝處理。

（2）若單處螺栓和連接綴板位置存在較重銹蝕，則應(yīng)同時(shí)更換連接綴板和對(duì)應(yīng)的螺栓。

（3）若螺栓和連接綴板多處或整體銹蝕，則所有外露的連接綴板和對(duì)應(yīng)的螺栓均需更換。

（4）若長連接板厚度損傷超過25%，更換時(shí)應(yīng)割除箱梁內(nèi)部對(duì)應(yīng)的U肋，同時(shí)對(duì)長連接鋼板分塊、分段更換。

3.2.2 底板銹蝕加固

對(duì)于梁底板處銹蝕斷面損失率超過20%（含20%）的部位，應(yīng)采用加強(qiáng)鋼板進(jìn)行底板補(bǔ)強(qiáng)。

底板積水應(yīng)采用磁力鉆在底板打設(shè)排水孔，孔邊光滑、平順，同時(shí)增設(shè)塑料管伸出箱梁底板，防止流水沿孔侵蝕底板。

3.2.3 鋼箱梁腹板焊縫開裂加固

除銹后要對(duì)焊縫開裂長度小于10 cm的鋼箱梁腹板重新補(bǔ)焊；若焊縫開裂長度大于10 cm，要對(duì)加勁肋焊縫局部增設(shè)鋼板補(bǔ)強(qiáng)。

3.3 橫肋維修加固

根據(jù)橫肋裂縫長度不同，應(yīng)分別采用不同的方式進(jìn)行病害處理。

（1）裂縫長度小于10 mm的病害，暫不處理。

（2）裂縫長度大于10 mm，但小于50 mm的病害，在裂縫尖端增設(shè)止裂孔，防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展。

（3）裂縫長度大于50 mm的，在裂縫尖端增設(shè)止裂孔后增設(shè)鋼板加固處理。

3.4 表面涂裝銹蝕

對(duì)主梁鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新涂裝，清除舊涂層并重新進(jìn)行表面處理，按設(shè)計(jì)要求現(xiàn)場進(jìn)行涂裝。

根據(jù)鋼箱梁部位的環(huán)境差異，分別采用不同的防腐涂裝體系（表2）。

表2 主橋涂裝體系

4 施工順序安排

總體施工順序安排為先拆除后加固，先梁體后節(jié)點(diǎn)，先箱梁后橋面。

施工流程：施工準(zhǔn)備→U肋拆除→噴砂除銹→裂縫病害處理、焊縫加固、嚴(yán)重銹蝕鋼板加固→鋼梁連接節(jié)點(diǎn)改造→防腐涂裝施工。

5 施工難點(diǎn)和控制措施

5.1 施工難點(diǎn)

鋼橋維修加固有別于新橋建設(shè)，受到原結(jié)構(gòu)的限制，施工設(shè)施、作業(yè)空間和作業(yè)環(huán)境均受到一定影響，橋梁維修加固過程中面臨的難點(diǎn)如下。

（1）U肋鋼板、補(bǔ)強(qiáng)鋼板和原有鋼板采用栓焊組合連接，新老構(gòu)件能否協(xié)同共同受力，鋼構(gòu)件尺寸加工精度至關(guān)重要。補(bǔ)強(qiáng)鋼板和頂板采用仰焊焊接，焊接質(zhì)量難以保證。

（2）鋼箱梁內(nèi)部空間狹小，照明條件差，空氣流通不暢，屬密閉有限空間施工作業(yè)，鋼結(jié)構(gòu)噴砂除銹、防腐涂裝施工過程中粉塵及有害氣體難以排出，對(duì)人員作業(yè)安全及健康造成較大影響[3]。

（3）鋼梁U肋等鋼構(gòu)件安裝高度達(dá)2.48 m，施工作業(yè)高差過大，施工作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)困難，U肋間間距僅有29.5 cm，施工設(shè)施作業(yè)空間不足，安裝精度、質(zhì)量難以保證。

（4）本項(xiàng)目高強(qiáng)螺栓連接數(shù)量較多，總共約11萬套，總體施工質(zhì)量較難把控。因此，施工前需做好抗滑移系數(shù)試驗(yàn)、扭矩系數(shù)實(shí)驗(yàn)、扭矩儀標(biāo)定、電動(dòng)扳手、檢查扳手的校驗(yàn)、板面摩擦系數(shù)等方面的準(zhǔn)備工作。

5.2 控制措施

根據(jù)上述分析，對(duì)于勝利黃河大橋維修加固施工過程中存在的問題，可以采取的控制措施如下。

（1）針對(duì)構(gòu)件加工尺寸精度問題，采用3D白光掃描技術(shù)建立鋼構(gòu)件三維數(shù)字模型（圖4），形成平面圖紙，確定相關(guān)尺寸，以保證加工精度要求。

圖4 白光掃描形成U肋三維數(shù)字模型

（2）針對(duì)照明條件差、空間有限的密閉作業(yè)環(huán)境，應(yīng)在鋼箱的每個(gè)工作面安放兩個(gè)12 V 100 W照明防爆燈進(jìn)行照明，并在箱室內(nèi)安裝通風(fēng)設(shè)施，向箱內(nèi)輸送空氣，在鋼箱內(nèi)設(shè)置軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，保證作業(yè)空間的空氣流通。

（3）針對(duì)施工作業(yè)高差過大、鋼構(gòu)件安裝及仰焊施工作業(yè)困難問題，項(xiàng)目利用原有檢查小車軌道自行設(shè)計(jì)了施工作業(yè)平臺(tái)（圖5），使平臺(tái)能在一個(gè)橋跨內(nèi)自由行走，并在移動(dòng)支架上搭設(shè)加高平臺(tái)，以覆蓋整個(gè)橋跨的下部施工空間，保證了施工作業(yè)的便利性，改善了施工環(huán)境。

圖5 施工作業(yè)平臺(tái)

（4）針對(duì)U肋施工空間過小的問題，項(xiàng)目采用臥式磁力鉆，該磁力鉆高20 cm，長23 cm，寬10 cm，可以滿足現(xiàn)有空間施工要求。為了保證U肋蓋板安裝精度，設(shè)置臨時(shí)固定螺栓，便于螺栓孔及施工手孔打設(shè)。

6 結(jié)語

通過對(duì)勝利黃河大橋主橋鋼梁的加固，本文梳理了施工過程中遇到的難點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)文件及施工組織資料，制定了具有針對(duì)性的施工要點(diǎn)控制措施，從而保證主橋正交異性板加固質(zhì)量，保證新老構(gòu)件能夠協(xié)調(diào)受力，達(dá)到了預(yù)期的加固效果。目前，勝利黃河大橋維修加固已全部完成并已進(jìn)行試通車運(yùn)營，后續(xù)將通過大橋的動(dòng)態(tài)健康監(jiān)控系統(tǒng)，綜合評(píng)價(jià)大橋加固后的使用壽命和加固效果。