某大橋橋梁加固方案探討
0工程簡介
某橋于2009年建成通車,后因橋梁長期過往超載土石方車輛,2012年發(fā)現(xiàn)橋梁出現(xiàn)支座變形、預(yù)應(yīng)力板有滲水等缺陷。該橋梁總長240.00m。本橋上部結(jié)構(gòu)采用20m預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板,下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺、樁基礎(chǔ)。
修補(bǔ)前存在缺陷:中幅一預(yù)應(yīng)力板處有滲水現(xiàn)象。支座部分變形嚴(yán)重,發(fā)現(xiàn)有明顯的損傷狀況。部分結(jié)合部位由于長期荷載作用下產(chǎn)生裂縫,混凝土破損處鋼筋銹蝕嚴(yán)重,所有支座鋼墊板外露部位銹蝕嚴(yán)重,雨水滲漏導(dǎo)致四氟板支座鋼墊板銹蝕。
該橋梁主要加固內(nèi)容為混凝土表層缺陷處理、上部梁板粘貼碳纖維布、下部結(jié)構(gòu)支座更換等。
1混凝土缺陷修補(bǔ)
1.1混凝土破損區(qū)域的清理及修補(bǔ)
(1)混凝土破損區(qū)域的清理
蜂窩、麻面、松散、空洞、破碎、剝落、夾砂等損傷部位及鋼筋外露區(qū)域,采用高速射水法將松散、污損的部位清除,使該部位露出堅(jiān)硬密實(shí)的部分,并保證該部位無油污、油脂、蠟狀物、灰塵以及附著物等影響效果物質(zhì)。
(2)混凝土破損區(qū)域的修補(bǔ)
對清理好的混凝土破損、露筋區(qū)域采用樹脂型修補(bǔ)砂漿進(jìn)行修補(bǔ),使該區(qū)域達(dá)到密實(shí)平整。
修補(bǔ)施工工序:
a. 改性環(huán)氧砂漿修補(bǔ)
首先將缺損部位表層劣質(zhì)混凝土鑿除,直至露出新鮮、密實(shí)混凝土,剔除修補(bǔ)結(jié)合面的表層浮石,清除修補(bǔ)面的油污以及一切附著物,修補(bǔ)結(jié)合面鑿毛鑿平、整齊劃一,對小面積修補(bǔ)需在修補(bǔ)區(qū)邊緣鑿一道2~3cm深、3~5cm寬的齒槽;對外露的鋼筋表面進(jìn)行人工除銹防銹處理并采用高壓水槍沖洗干凈;在保持結(jié)合面干燥的情況下,刷涂一層環(huán)氧樹脂膠液,并立即攤鋪環(huán)氧砂漿,用力壓平抹光。
b. 環(huán)氧混凝土修補(bǔ)
孔洞以及深度超過6cm的深層疏松區(qū)擬按下列方法進(jìn)行修補(bǔ):
首先將疏松區(qū)劣質(zhì)混凝土鑿除,其周邊宜鑿成規(guī)則的多邊形,開鑿范圍以見新鮮、鑿實(shí)混凝土為止,開鑿區(qū)以及孔洞的四周邊宜做成臺階狀,臺階高差不小于3cm為宜;剔除修補(bǔ)結(jié)合面(開鑿后的表面)的表面浮石,并用高壓射流技術(shù)清洗開鑿表面;在保持結(jié)合面干燥的情況下,涂刷二層環(huán)氧樹脂膠液后,立即立模澆筑環(huán)氧混凝土并振搗密實(shí),自然養(yǎng)護(hù)7天后,用環(huán)氧膠液在縱橫向分批涂抹二度。
2墩臺裂縫封補(bǔ)
裂縫修補(bǔ)的基本原則:
對橋梁裂縫進(jìn)行處理的基本原則是:對于寬度大于或等于0.20mm的裂縫,采用注漿修補(bǔ)法;對于寬度小于0.20mm的裂縫,直接采用封閉的方法。
2.1注漿封縫
對于大于0.20mm的裂縫,采用注漿補(bǔ)縫方法,其材料、機(jī)具及補(bǔ)縫辦法如下:
注漿補(bǔ)縫材料及機(jī)具:注漿補(bǔ)縫需要采用T型活塞式彈力補(bǔ)縫器、TQ型注漿嘴、TK型注縫膠、TZ型封縫膠及其他一些輔助材料和機(jī)具。其主要工藝如下:
?。?)確定注漿嘴位置,并預(yù)先貼上膠布,按裂縫越細(xì)小間距越小的原則布置,一般在10~15cm之間,一條縫至少布置兩個注漿嘴。
?。?)配制封縫用膠,用刷子涂刷在裂縫上,封閉裂縫。
?。?)揭去設(shè)嘴處的膠布,以粘嘴用膠將注漿嘴跨縫粘牢。
?。?)待粘膠嘴硬化后,重新在注漿嘴處及裂縫上補(bǔ)刷一次封縫用膠以達(dá)到不漏漿的要求,特別注意注漿嘴接縫處的封閉。對于空心板如板裂裂縫上升至空心部,應(yīng)進(jìn)行兩次注漿處理。
?。?)開始注漿前,先配制注縫漿,配制要適量,一次用完。
(6)將補(bǔ)漿器出漿嘴插入注縫漿液中,提升活塞吸入漿液。將補(bǔ)縫器插到注漿嘴上,拉緊手環(huán)使皮筋伸長,將手環(huán)架在活塞后座上。利用皮筋的彈力,推進(jìn)活塞使?jié){液壓入裂縫。
?。?)觀察相鄰的主漿嘴,當(dāng)流出漿液時,說明兩嘴間已注入漿液,松開手環(huán),將補(bǔ)縫器移至另一個注漿嘴上使用。
?。?)全部裂縫注完后,第二天就鏟除注漿嘴和封縫材料,清理裂縫表面。用白水泥和ZV膠調(diào)成與混凝土一樣的顏色,涂刷在裂縫表面。
2.2封閉裂縫
對于小于0.20mm的裂縫,采用ZV型修補(bǔ)膠與水泥配制成聚合物水泥漿直接涂刷在裂縫表面進(jìn)行封縫,其施工方法是:
?。?)先清除混凝土表面的粉塵、油污,用水濕潤混凝土表面;
?。?)配制聚合物水泥漿,配制時盡量將顏色調(diào)到與原混凝土接近。第一層稀一些,ZV修補(bǔ)膠:水泥=1:0.8;以后基層干一些,ZV修補(bǔ)膠:水泥=1:1;
?。?)涂刷,一般涂3~4遍,前一遍干后再涂一遍,涂刷方向前后兩次互相垂直。
3粘貼碳纖維加固
3.1 施工工藝流程
粘貼碳纖維布施工工藝流程如圖所示。
3.2 施工準(zhǔn)備
對所使用碳纖維片材、配套樹脂、機(jī)具等作好施工前的準(zhǔn)備工作。
3.3混凝土表面處理
清除橫梁表面劣化混凝土,露出混凝土結(jié)構(gòu)層,并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整。對裂縫進(jìn)行灌縫或封閉處理。被粘貼的混凝土表面打磨平整,除去表層浮漿、油污等雜質(zhì),直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀,圓弧半徑不小于20mm。最后把混凝土表面清理干凈并保持干燥。
3.4 涂刷底膠
按照產(chǎn)品生產(chǎn)廠提供的工藝規(guī)定配制底膠;然后采用滾筒刷將底膠均勻涂抹于混凝土表面,底膠表面指觸干燥后,盡快進(jìn)行下一道工序的施工。若當(dāng)天未粘貼碳纖維布時,第二日應(yīng)用干布擦拭已固化的底膠表明,并讓其自然風(fēng)干后才可進(jìn)行下到工序。
3.5找平處理
對混凝土表面凹陷部位用修補(bǔ)膠填補(bǔ)平整,不留有棱角。轉(zhuǎn)角處應(yīng)采用找平材料修理成為光滑的圓弧,半徑不小于20mm。待找平材料指觸干燥后進(jìn)行下一道工序的施工。
3.6粘貼碳纖維布
(1) 按設(shè)計(jì)要求的尺寸裁剪碳纖維布。避免在運(yùn)輸、放置、裁剪及粘貼過程中受彎折或浸水。
(2) 按工藝規(guī)定配制膠材,根據(jù)粘接膠的標(biāo)準(zhǔn)用量,計(jì)算出所涂布面積的需用量,視現(xiàn)場氣溫等實(shí)際情況,確保在適用期內(nèi)一次用完,按粘接膠使用說明規(guī)定的比例把粘接膠主劑和固化劑置于配膠容器中,用電動攪拌器攪拌均勻。
(3) 用干燥的滾筒將浸漬膠均勻涂刷于構(gòu)件表面,進(jìn)行下層樹脂作業(yè)。300g/m2的纖維片,用量約500~600g/m2,作業(yè)方式同底涂。
(4) 粘貼碳纖維布于下層樹脂上,用專用的滾筒在碳纖維布上沿纖維方向施加壓力并反復(fù)碾壓,使樹脂膠液充分浸漬碳纖維布,消除氣泡和除去多余樹脂,使碳纖維和底層充分粘接。
及時檢查有無未密合現(xiàn)象,若有,則以美工刀順纖維方向剪開,充分注滿樹脂后壓平。
(5) 碳纖維片材與混凝土之間的粘結(jié)質(zhì)量可用小錘輕輕敲擊或手壓碳纖維片材表面方法來判斷,總有效粘結(jié)面積不應(yīng)低于95%。如有空鼓現(xiàn)象應(yīng)加以相應(yīng)處理:用刀片將碳纖維布劃開,然后采用注射器針管將調(diào)制好的粘接膠注入空鼓或氣泡內(nèi)填充至密實(shí)。在箱梁外側(cè)做碳纖維布加固的外表面浸漬樹脂固化后,在其表面再涂刷一道浸漬膠作為加厚保護(hù)層,用量為50~100 g/m2。
(6) 養(yǎng)護(hù)
粘貼碳纖維布后需自然養(yǎng)護(hù)24小時,以達(dá)到初期固化,并保證固化期間不受干擾。在粘貼碳纖維布的初期固化強(qiáng)度未形成之前,碼頭上禁止機(jī)動車通行。
(7) 表面防護(hù)。
在粘貼碳纖維并形成復(fù)合材料凝膠固化后,在復(fù)合層表面施加丙烯酸聚氨酯面漆,厚度為90μm。
4更換支座施工
4.1支架搭設(shè)
在相鄰的一組支座處搭設(shè)兩個支架,支架采用鋼管支架,上鋪跳板,在四周安裝防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。
4.2支座檢查
在施工平臺上對板梁下端支座逐一進(jìn)行檢查。
4.3梁板頂升
根據(jù)所施工橋梁的具體情況,采用梁板整體頂升更換支座的施工方案。首先根據(jù)梁板的重量選擇抬升重量大于梁板3倍的超薄千斤頂,千斤頂?shù)膫€數(shù)根據(jù)梁板的數(shù)量決定。油壓千斤頂應(yīng)保持油路良好,各串聯(lián)千斤頂油壓均勻,以免在頂升過程中出現(xiàn)不均勻頂升,千斤頂上應(yīng)安裝高度測量尺,以便可以準(zhǔn)確控制頂升高度。
為了保證頂起過程中不至于損傷梁底,在梁底與千斤頂設(shè)備接觸處用厚2cm的木板墊實(shí),確保軟接觸密合。
在正式頂升前應(yīng)進(jìn)行試頂,以消除支撐本身的非彈性變形或沉降,試頂高度為1cm。
4.4臨時支撐
頂升到位后,在梁底安放預(yù)先準(zhǔn)備的楔形枕木及預(yù)制鋼板進(jìn)行臨時支墊,支墊要求牢固可靠,支墊過程不可放松千斤頂,還需設(shè)置橫向臨時支撐,確保穩(wěn)定性和安全。
4.5更換支座
支墊完成之后將舊的支座取出,先認(rèn)真清除原梁底不銹鋼板和鋼墊板上的銹跡及污垢,使表面露出金屬光澤,噴涂環(huán)氧防銹漆防腐。
防腐處理完成后,用水平量尺檢查支座下墊石是否平整,能否滿足安裝要求,如不平整則采用砂漿或砂輪找平,務(wù)必確保支座水平。對墊石表面的油污及浮漿表面要打磨清除干凈。
在安放新支座前,還需在原支座位置及新支座表面進(jìn)行十字定位,以確保支座更換后位置準(zhǔn)確;對于由于梁體安裝不當(dāng)或梁底表面不平整所造成的支座偏壓,可采用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行脫空部位的局部填充,以保證支座全截面受壓;在安裝支座之前將四氟板支座中的四氟板表面的儲油槽內(nèi)的硅脂充滿,保證四氟板表面和不銹鋼表面的潔凈,不得有損傷、拉毛現(xiàn)象;同時按要求安裝支座防塵罩。全部工作做完后,先將梁底的臨時支撐解除,然后下落梁體就位。
5結(jié)束語
該大橋通過對混凝土表層缺陷處理、上部梁板粘貼碳纖維布、下部結(jié)構(gòu)支座更換等方案的落實(shí),增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的耐久性和空心板的承載力。
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