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安八公路上A桥加固的设计和施工技术

日期:2016-5-16 16:26:34 来源:转载 浏览数:
 
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    1 ·工程概况
    A 桥位于安宁市八街镇,跨越九龙河,在安八公路上,该公路为四改三级公路,修建于1999 年。该桥全长55m,跨径组合为2×20m 普通钢筋混凝土T 梁桥。桥梁全宽8.0m,净宽7.5m,双向车道通行。工程为加固T 梁10 片,粘贴钢板2.4t,拆除重建栏杆110m,铺筑沥青混凝土280m2。
    2 ·桥梁现存在的问题及现状分析
    1)该桥桥面1# 孔、2# 孔桥面铺装纵向开裂严重,并出现多处破损、坑槽;
    2)上部结构T 桥侧面和底面出现较多裂缝,在0—L/4 及3L/4—L 区域出现45°斜向裂缝,最大裂缝宽度0.30mm,未超过规范限值(规范限值0.30mm)。在L/4—3L/4 区域出现竖向裂缝, 最大裂缝宽度0.24mm,未超过规范限值(规范限值0.25mm),上部结构状况较差。桥梁多个横隔板混凝土脱落,钢板开裂、开焊,桥梁横向整体性能减弱,按现行04 规范,在公路Ⅱ级荷载作用下,中梁和边梁的正截面抗弯承载能力和斜截面抗剪承受能力均不满足要求。按85 规范,在7—10 级荷载作用下,承载能力极限状态时,中梁的正截面抗弯承载能力不满足要求,经计算承载能力仅能满足5t 车辆荷载通行。该桥整体技术状况水平评定为4 类——差的状态。
    3 ·加固补强设计方案
    对T 梁梁体加固是本加固项目的核心和根本所在,采取增大梁体截面为主,在增大截面后的梁体上粘贴钢板为辅的手段对其进行承载能力和耐久性的提高。
    1)对T 梁梁体增大其截面提高承载能力,粘贴钢板作为其远期耐久性的储备;
    2)桥面重新铺装现浇混凝土层、专用防水层和沥青混凝土,钢板补强梁间横隔板,重新浇筑梁间湿接缝,改善上部整体受力状况;
    3)设置跨与跨之间桥面连续和两岸桥台处伸缩装置,提高行车平顺舒适度;改造桥两侧混凝土栏杆为防撞护栏,并设置横向排水管,提高行车安全度;
    4)梁端设置板式塑胶支座,改善梁体受力状况;
    5)设置墩台帽顶处的梁端侧挡块和胯间防落梁装置,提高桥梁抗震性能。
    4· 主要项目施工方案要点
    4.1 上部梁体整体顶升、支座更换
    4.1.1 准备工作
    1)因为本工程要对全桥的护栏、桥面混凝土及沥青面层进行更换,所以在进行支座更换之前先拆除栏杆及桥面铺装,以减少顶梁时的顶推重量;
    2)在两桥台及桥墩位置,预先施工临时支墩,支墩断面尺寸为1.2m×1.2m,长度与桥梁墩台一致,采用C25 混凝土整体现浇;
    3)完成顶梁构件的加工、顶梁设备的购置以及对参加该项施工人员的指导培训。
    4.1.2 施工步骤要点
    1)搭设工作平台。沿桥梁横向宽度及纵向设置满堂式碗扣工作支架。工作架侧面设置阶梯,便于施工人员的上下。操作平台台面距梁底约150㎝,以方便施工人员的机械设备操作和走动为宜,平台两侧设置1.2m 高护栏以确保施工安全;
    2)顶梁。桥跨横向由6 片T 梁组成,每片梁净重约22t。按照T 梁的断面尺寸和形状。采用2㎝厚的钢板加工成U 型托槽,每个梁底部由一个U 型托槽托住,托槽底部采用50 工字钢横梁连接,形成整体托架。由于篇幅有限,整体托架的具体细节不再详述。横钢梁下安置6 台(两梁之间及外梁外侧)36t 数显油压千斤顶,为保证6 片梁整体同时顶升和落梁,本方案采取顶推力和顶推行程双控的方式,顶推力由每台数显千斤顶读取,每5N 为一控制级。顶推行程由设在每台千斤顶旁的百分表读取,每1 ㎝为一控制级。在现场统一指挥下,在梁的同一端同时将6 片T 梁同时整体顶起,起顶高度在12 ㎝(桥梁橡胶支座厚度)以上,以方便支座安放。顶梁开始前先将百分表读数归零,顶梁开始后通过读取百分表的读数确保各片梁体的上升高度一致,具体操作为:①顶梁前量取梁底至梁体支承面的距离。②梁体刚离开支承面时停止5min,观察各梁体变形以及各施工构件的变形情况,确认无误后,再继续顶梁。③分级逐步向上顶梁,各级上升高度为1 ㎝,保证各梁的起顶速度和梁体受力均匀,同时在每根横梁下面设置枕木和木契,边顶边塞木契,起顶至计划高度后,垫好槽钢凳子,使梁体稳固;
    3)更换支座。梁体起顶到位后,进行支座更换施工。按照设计要求,清理、适当凿毛支座范围内的原T 梁梁底、台帽和盖梁表面,并将其表面以2 ㎝厚砂浆抹平。操作完毕并经检查合格后,方可安放支座;支座安装时要严格对中和整平,避免支座出现偏心受压的情况,在检查符合要求后,即可进行落梁作业;
    4)落梁。梁端6 台千斤顶同时再次起顶,然后逐级退出枕木和木契。由现场技术员统一指挥,各个千斤顶受力均匀,均匀缓慢回油,幅度同样采取顶推力和顶推行程双控的方式,逐级往下降,逐步退出枕木和木契,使梁体整体均匀落下。梁体就位后,拆除托架,进行另一端梁体起顶施工。梁体就位后,各片梁的梁底标高差仍与先前保持一致。
    4.1.3 注意事项
    1)在T 梁整体起顶和落梁时必须由专人统一指挥,确保所有被顶的梁体同步上升,同步下降,以避免T 梁产生内力破坏;
    2)在顶梁作业之前,对顶梁设施设备进行全面检查,以免在顶梁过程中无法正常进行工作,使得对梁体造成损坏和对操作人员的安全产生威胁。
    3)要认真做好量测、观察记录工作。准确计算出新浇筑的支座垫石的标高,并在施工过程中按该高程进行严格控制,确保梁体更换前后的标高不变。
    4.2 梁体粘贴钢板
    4.2.1 准备工作
    1)被加固构件结合面处理。a. 为确保粘贴效果,对接合面进行凿毛,凿毛凸凹差应大于或等于6mm,直至露出粗骨料。用砂纸打磨平有毛刺的地方,用压缩空气除去粉尘。b. 由于增大梁体截面的混凝土浇筑的龄期比较短,混凝土表面和内部的湿度较大,影响粘贴效果,粘钢前需用电热吹风机进行人工干燥处理。
    2)钢板接合面处理。若钢板有轻微锈蚀,可用喷砂、砂布或角磨机打磨至出现金属光泽后方可粘贴。打磨粗糙度越大越好,打磨纹路应尽量与钢板受力方向垂直,最后用脱脂棉花蘸丙酮擦拭干净。
    4.2.2 施工步骤要点
    1)钻孔。在梁体上按设计图纸的尺寸间距钻孔安装膨胀螺栓,钻孔时如遇梁内钢筋可稍作移位,错开后再钻孔就位。按调整后的膨胀螺栓孔位尺寸,精确在待粘贴的钢板上钻孔;注意全桥有多块钢板,对其编号,安装时“对号入座”,切莫搞错。
    2)配制粘钢胶。本次使用的悍马牌结构粘钢胶,属环氧类双组分产品,具有粘接力强、常温固化。在钢板、混凝土的自粘和互粘中有优异的耐老化、抗冲击性能,剪切度高。双组分双酚A型改性环氧树脂,非亲水性产品,具有超强的粘接力,优良的综合机械性能,防水、防腐、无污染;A(主剂):褐色腻子B(固化剂):灰色腻子混合物黏度:16—20Pa·s 固化物密度:1.80±0.1g/cm3, 配合比(重量比):2 ∶ 1, 按其特性,配制好胶液后需在30min 使用完。
    3)粘贴。粘钢胶配制好后,使用铲子同时涂抹在钢板和已处理好的混凝土表面上,涂抹厚度1—3mm,注意中间厚边缘薄,然后将钢板粘贴于预定位置。如果是T 梁腹板立面粘贴,为防止胶液流挂,可加铺一层脱蜡玻璃纤维。粘好钢板后,可以用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板,如无空洞声,表明已粘贴密实,否则剥下钢板补胶,重新粘贴。确认粘贴密实后,拧紧膨胀螺栓,在粘贴面形成足够压力,以使胶液刚能从钢板边缝挤出为度。
    4)粘贴干硬时限和钢板防护。使用悍马牌结构粘钢胶,应使环境温度保持在15℃以上,24h即可固化形成强度,如果温度低于15℃应采取人工加温措施,一般采用红外线等加热。固化期间不能对钢板有任何扰动。钢板与梁体粘贴固化后,在钢板表面涂抹一层环氧水泥胶作防护层,待其干硬后在涂抹一遍水泥净浆,使之和梁底颜色一致。
    4.2.3 注意事项
    T 梁粘贴钢板后胶液固化期间会出现力变滞后现象,所以粘贴钢板后应封闭交通至胶液固化为止。
    4.3 钢筋混凝土增大T 梁截面
    4.3.1 准备工作
    1)为了保证新、旧混凝土的结合强度,对该桥T 梁混凝土存在的缺陷位置清理到密实部位,并将构件表面凿毛,打磨成麻坑状;
    2)设计采用两腹板面和梁底面浇筑混凝土的方法加固T 梁,将构件的棱角敲掉,同时去除浮渣、灰尘、消除毛刺。
    4.3.2 施工步骤要点
    1)将原T 梁混凝土表面冲洗干净,浇筑新混凝土前,原T 梁混凝土表面使用水泥浆等界面剂进行涂刷,以利于新、旧混凝土的结合;
    2)外包混凝土加固法施工难度比整体浇筑混凝土构件大,必须采取有效措施,保证模板制作安装、钢筋加工安装以及新混凝土的浇筑和振捣的质量,特别是腹板位置要安装一定数量的附着式振捣器,以达到混凝土密实要求。
    4.3.3 注意事项
    T 梁加固混凝土浇筑完成后,要适时拆模,并加强新浇混凝土的养护,养护期达14d 以上,才能开放交通。
    5· 结论
    该桥主要承重结构T 梁的跨中及支点位置,已出现不同程度的工作裂缝,横向连接不紧密,当有附加荷载作用于桥上时,各片T 梁处于独立受力状态,工作情况极其不利,整座桥梁存在很大的安全隐患。针对此桥存在的问题,以梁体加固为重心作了以上设计与施工方案,通过上述加固措施后,消除了运营安全隐患,使该桥发挥出更大的经济效益和社会效益。

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