某落石损桥综合修复技术应用研究

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发布时间：2011-02-26 14:42:21  更新时间：2023-07-03 14:45:39

摘要：山区某高速公路连续梁桥遭受落石损伤，梁体局部损坏严重，根据检测结果，针对损伤部位、性质以及严重性不同，采取了不同的处理办法，经过两年的运营期，修复损伤运行良好，确保了桥梁结构的安全性和耐久性的延长，同时也为桥梁结构的损伤修复进行有效和合理的解决病害问题积累了经验。
　　关键词：损伤修复、裂缝处理、环氧砂浆、钢绞线网、聚合砂浆
　　随着交通建设的发展，桥梁在交通运输中的重要性与日俱增，桥梁结构在其生命周期内发生的结构缺陷和损伤将不可避免地影响桥梁的使用性能。而桥梁由于频繁的承载（甚至超载）作用，再加上人为外力及天然灾害（如地震、台风、洪水等）的侵袭，造成了损坏和局部破坏，这种破坏尽管具有偶然性，但是破坏力一般很大，出现以后若不及时修复，势必给车辆通行带来隐患，特别是对于交通量比较大的运输通道，通过有针对性的维修加固措施是至关重要的。
　　本文以某高速路人为落石损桥为例，根据检测结果，针对不同的损伤病害采用了相应的处理方法，提高了桥梁结构的安全性和耐久性，为桥梁结构的损伤修复进行有效和合理的解决病害问题积累了经验。
　　1桥梁损伤状况
　　某高速路穿越山区段，由于当地居民非法开采山体，导致靠近山体一连续梁桥遭巨石撞击，经现场检测受损严重的靠山侧边梁存在以下主要病害：①边梁外侧腹板与翼缘板交界处裂缝（图1.1），长达5米，缝宽2～3毫米；②边梁外侧腹板斜向开裂（图1.2），开裂方向由腹板与翼缘板交界处向下马蹄方向延伸，缝长4米，缝宽2～3毫米；③边梁跨中下马蹄在落石的巨大撞击下混凝土破损严重（图1.3）；④边梁跨中靠近中横隔板处梁体有明显侧弯（图1.4），认为也是在落石的巨大撞击下梁体与横隔板之间发生剪切破坏，致使交界部位的混凝土破损严重。
　　
　　病害裂缝均已超过限值，巨石直接接触的边梁跨中附近，下马蹄底面混凝土破损严重，同时靠近中隔板处梁体有明显的侧弯，梁体与横隔板交界部位的混凝土破损严重，经专家现场勘察，初步判定为不可逆转损伤。为掌握受损梁体的实际承载情况，通过荷载试验得到：在等效“公路－I级”荷载作用下，结构仍处于弹性工作状态，该桥桥面铺装和防撞墩均较大程度上参与了受力，横向传力能力较好，其承载能力及刚度满足“公路－I级”荷载等级的正常使用要求；该桥第受损跨整体承载力未明显降低，但边梁受损区混凝土已基本退出工作，其与受损区外混凝土之间内力主要依靠预应力钢束和普通钢筋传递，应及时对该梁进行耐久性加固以确保其长期安全使用。
　　2综合修复技术应用
　　依据检测结果，针对损伤部位、性质以及严重性不同，采取了不同的处理办法。由于该跨梁整体结构承载力仍能满足规范要求，但受损区域混凝土已基本退出工作，因此，该综合修复的主要目的是提高结构的耐久性，使破损区域与相邻区域结构在活载作用下能共同作用，以降低该梁的安全隐患。
　　2.1裂缝处理
　　对于受损出现的裂缝，采用了表层涂刷封闭和压力灌注（图2）。使用灌注胶进行灌封处理，灌注后不仅可解决裂缝导致的混凝土碳化和钢筋锈蚀的问题，还可以使结构较好的联接为整体，改善梁体在活载作用下的受力性能。表层涂刷封闭时，用铲刀将封缝胶刮抹到裂缝上，厚度1毫米左右，宽度20～30毫米，抹胶时应防止产生小孔和气泡，刮平整，保证封闭可靠。裂缝封闭后进行压气试漏，待封缝胶达到一定强度时，沿裂缝涂一层肥皂水，从灌浆咀注胶底座通入压缩空气，若有气泡冒出，说明该处漏气，应用封缝胶对漏气区域进行封闭，待达到强度再检测，如此反复直至不漏气为止。灌浆咀的注入座沿缝布置，每米布置3个，裂缝分岔处的交叉点设置1个；灌注胶进行灌封时，竖缝自下而上，平缝从一端向另一端逐一进行。
　　2.2混凝土表层破损、脱落修补
　　采用高标号环氧砂浆对混凝土破损处进行修补（图3）。采用环氧砂浆修补的作用主要是体高梁体耐久性和改善梁的整体受力性能。修复混凝土破损区域，首先将松散、污损的混凝土清除干净，直至露出坚硬密实的基面，然后对外露的钢筋进行清理，除去锈渍，采用多功能阻锈剂涂刷，最后采用环氧砂浆进行修补，要求修补后结构表面平整密实。
　　2.3高强不锈钢绞线网－渗透性聚合砂浆修补
　　高强不锈钢绞线网－渗透性聚合砂浆加固技术是近年在国内外发展起来的新型技术【1】，需要将被加固构件进行界面处理，然后将钢绞线网敷设于被加固构件的受拉区域，再在其表面涂抹聚合砂浆。其中钢绞线是受力的主体，在加固后的结构中发挥其高于普通钢筋的抗拉强度；聚合物砂浆有良好的渗透性，粘结强度和密实程度高，它一方面起保护钢绞线网的作用，同时将其粘结在原结构上形成整体，使钢绞线网在任一截面上与原结构变形协调。在结构受力时，通过原构件与加固层的共同工作，可以有效地提高其刚度和承载能力【2】。由于渗透性聚合砂浆为无机材料，它不存在如碳纤维加固、粘帖钢板加固需要使用结构胶这样的有机加固材料的老化、耐高温性能差等问题；不锈钢绞线也不存在粘帖钢板加固中的钢材腐蚀的问题。该技术用于抗弯加固时，不仅可以显著提高承载力，而且可以显著地提高刚度，这是碳纤维加固所不可比的【3】。
　　所以在方案选择中，选择了高强钢绞线网－渗透性聚合砂浆修补的方法。采用在T梁表面粘帖高强不锈钢绞线网－渗透性聚合砂浆的加固办法（图4、图5），该方法的主要作用是通过外置的钢绞线网和聚合砂浆对梁体的约束作用，使退出工作的混凝土与其他区域的混凝土共同作用，并且利用钢绞线网自身的强度，共同提高结构的整体性、耐久性和承载力，提升结构的安全性。
　　
　　 施工几点注意事项：
　　（1）对钢绞线网在进行现场拉至预紧(钢绞线绷紧)状态后，安装固定另一侧的锚固螺栓，固定销设置间隔应在15厘米以内，插入固定销的钻孔深度大约4厘米即可。
　　（2）如果往高强不锈钢绞线的主筋方向施工当中，因材料尺寸不符需要材料连接附着时，附着材料的层接缝长度应50-100cm以上。
　　（3）聚合砂浆的压抹需要分层压抹，每次压抹的厚度应适合施工操作，一次涂抹厚度不可超过10mm，聚合砂浆不得自然垂落，每次压抹的间隔时间为上次压抹灰浆指触不粘手，指触不粘手时进行第二次压抹；
　　3结束语
　　桥梁在建造和运营过程中，受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用的材料自身性能也会不断退化，这些因素可能导致桥梁结构在远没有达到设计寿命前就产生不同程度的损伤和劣化，因此桥梁加固技术的发展意义相当重大，但是如何根据损伤的性质，有针对性的合理的综合运用加固技术就变得愈发重要，本文针对不同程度、性质、部位的损伤，采取了相应的处理方法，经过两年的运营期观测，这种综合处理方式是有效的。
　　
　　参考文献：
　　【1】邢国华、刘伯权等.钢绞线（丝）网－聚合物砂浆加固混凝土梁的变形计算.西安建筑科技大学学报（自然科学版）.2009.41(3):358-362
　　【2】姚秋来、王忠海等.高强钢绞线网片－聚合物砂浆复合面层加固技术——新型“绿色”加固技术.工程质量，2005(12):17-20
　　【3】聂建国、王寒冰等.高强不锈钢绞线网－渗透性聚合物砂浆抗弯加固的试验研究.建筑结构学报，2005,26(2):1-9