惠州西枝江大橋位于惠州市市區(qū),主跨一孔80m鋼筋混凝土箱型肋拱橋,矢跨比1/7,拱軸系數(shù)m=1.756,采用等截面懸鏈線無鉸拱,主拱肋箱高1.5m,箱寬1.6m,頂板0.24m (預制6cm ,現(xiàn)澆18cm),底板及腹板厚0.2m。橋面鋪裝層為6cm厚水泥混凝土,面層為4cm瀝青砼。下部構(gòu)造為石砌圬工基礎(chǔ),重力式橋臺。1992年7月1日建成通車。
橋梁病害狀況
2004年3月中甸.右幅橋面產(chǎn)生嚴重裂縫,積水滲漏嚴重。2004年4月由市公路質(zhì)量檢測中心對該橋進行檢測,檢測結(jié)果為拱肋底板 腹板及頂板均產(chǎn)生有縱向裂縫,縫寬0.1—0.5mm,長度為1.0m 一4.5m。橫置板跨中裂縫0.1—0.3mm。橫置板與縱梁或墊墻支承處脫空現(xiàn)象均較嚴重,最大達5mm以上部分板于脫空間隙內(nèi)填塞有鋼板,且混凝土與鋼板接觸面局部壓碎現(xiàn)象嚴重,除鋼板接觸處外仍為脫空。
維修方案
本橋維修加固由惠州市公路規(guī)劃勘察設(shè)計院進行設(shè)計。具體維修加固方案如下:
1、裂縫治理
在對全橋進行補強之前,對于大于0.15mm的裂縫采用恒定低壓壓注改性環(huán)氧灌縫膠的方法,恢復結(jié)構(gòu)整體性。對于0.15mm以下的裂縫采用封閉處理。
2、對拱肋的處理
根據(jù)拱肋各部分受力不同,拱腳至拱上第一根立柱間采用上緣加厚30-20cm厚補強混凝土;配16φ32鋼筋(單肋)。第一根立柱至拱上墊墻上緣加20cm厚補強混凝土 配16φ25鋼筋(單肋)。并延長經(jīng)墊墻段與拱頂段內(nèi)主鋼筋焊接。拆除拱頂段15.2cm范圍內(nèi)橋面板及拱上墊墻,整體澆注其橋面板及墊墻,并與拱圈形成整體。為使拱肋頂板與現(xiàn)澆混凝土形成整體,采取鑿毛新舊混凝土結(jié)合面,在原拱肋頂板上植入 1 2連接鋼筋與拱肋配筋焊接。
在拱肋立柱根部采用A235鋼板環(huán)抱立柱根部作為連接件,縱向鋼筋焊接于連接鋼板上,確保拱圈縱向主筋受力的連續(xù)性。詳細見主拱圈加固構(gòu)造圖。
拱圈拱腳處植入16φ32主筋的長度為100cm,為加強拱座處的受力連續(xù)性,由于原拱座配筋較弱,對全橋拱座鑿毛,加鋪一層φ12間距15cm的鋼筋網(wǎng),并植入一定數(shù)量的φ12cm架立鋼筋,在原拱座上澆鋪一層50cm厚的補強混凝土,防止拱座開裂。
3、對縱梁的處理
采用加高、加厚縱梁增大其抗彎及抗剪剛度的方法,在縱梁底部澆筑20cm厚,側(cè)面澆筑12cm厚補強混凝土,加配φ25縱向受力筋及u型箍筋,在原混凝土表面鑿毛、植筋及局部焊接鋼筋等方法增強新舊混凝土的結(jié)合。
4、對橋面板的處理
端板的處理
對伸縮縫兩側(cè)1-3#板更換,增加板跨中厚度,更換板整體澆筑.端板間鉸縫增設(shè)五處傳力桿。
拱頂實腹段處理
拱頂15.2m范圍內(nèi)橋面板設(shè)計為現(xiàn)澆板與墊墻 拱圈形成整體。
橋面板鉸縫處理
為保證橋面板按鉸接板整體受力,對橫置板鉸縫進行改造對保留行車道板的頂面、側(cè)面進行清鑿,露出石子,縫內(nèi)增設(shè)螺旋鋼筋縱向鋼筋及n型縱向鋼筋;兩相鄰橫置板植筋(φ12)及加設(shè)縱向筋與橋面鋪裝層鋼筋網(wǎng)連接成整體,鉸縫內(nèi)再澆筑小石子混凝土。
5、對橋面鋪裝層的處理
由于橋面橫置板設(shè)計是按鉸接板法計算內(nèi)力,設(shè)計時考慮了鋪裝層參與板的受力,為保證計算模式的正確即鉸縫的傳力剛度,取消原瀝青混凝土和防水混凝土面層,鑿毛清洗橋面板頂面,改作10cm單層鋼纖維混凝土,并加強橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)參與鉸縫受力。更換伸縮縫,加設(shè)伸縮縫傳力桿。在縱梁與墊墻交接處取消原施工中增設(shè)的伸縮縫,加密鋼筋網(wǎng)設(shè)置橋面連續(xù)。
6、對橫置板支承面處理
原橋面板與縱梁或墊墻的接觸面為砂漿連接,部分板脫空支承,板的豎向荷載無法均勻傳遞,板的受力不明確且橋面板的振動較大。對橋面板與縱梁、墊墻接觸面兩邊清縫,并沖洗干凈,風干后用改性環(huán)氧砂漿膩子條封面、并埋設(shè)灌嘴,待其指觸干燥后再壓入化學粘接劑,保證板與縱梁或墊墻之間有效接觸和傳力。
7、對防止角壓碎的脫空處理
縱梁頂面兩側(cè)邊緣5cm不灌填建筑膠,使縱梁邊緣與橋面板脫空,在縱梁頂面兩側(cè)邊緣粘貼橡膠條后再澆注混凝土,使橋面板與縱梁邊緣脫空。伸縮縫處兩側(cè)新澆端板。
施工措施及工藝
1、裂縫治理
采用Ha系列膠粘接劑雙組份產(chǎn)品,按規(guī)定配比均勻混合,甲、乙組份產(chǎn)生高子化合反應,固化后的綜合強度指標均大于混凝土本身強度,耐老化t生國際認為30-50年。Ha系列膠粘劑產(chǎn)品抽檢后由國家合成樹指質(zhì)量檢測中心檢測,結(jié)果如下:
Ha74:斷裂伸長率92%;剪切強度10.3Mpa;粘度860Mpa.S。
Ha71:斷裂伸長率88% 剪切強度14.3Mpai粘度200Mpa.S;壓縮強度55.9 Mpa。
Ha64:壓縮強度60.8Mpa,剪切強度8.86Mpa。
對拱圈、橋臺、車道板等部位的裂縫和缺陷進行壓漿或封閉治理。對裂縫的寬度在0.15mm以下采用封閉的方法處理。用鋼絲刷清除裂縫及修補表面的雜質(zhì) 再用高壓氣泵吹去縫內(nèi)及表面塵土。修補表面必須干燥不沾水,將Ha74粘接劑與水泥調(diào)合成膏狀(水泥用量一般20-40%,固化時間一般以2小時為佳,溫度高、混合膠的反應速度加快, 用膠量相應減少)用灰刀均勻涂沫在修補表面上,厚度不少于3mm,沿縫寬約10cm左右邊緣應整齊、美觀。
對裂縫寬度在0.15mm以上,則采用恒定低壓壓注改性環(huán)氧化學漿液進行裂縫灌注。用鋼絲刷或刮刀清除裂縫表面雜物、浮漿,用高壓氣泵吹凈裂縫中的塵土,裂縫必須干凈。在裂縫表面用Ha64與水泥調(diào)配成漿液進行封閉。將Ha71膠液甲乙組分按甲、乙3:1(重量比)均勻調(diào)配并將其裝入壓漿罐內(nèi),用高壓植筋槍(恒壓3Mpa)將Ha71灌縫膠液向灌嘴內(nèi)注膠,讓膠液在重力和毛細作用下滲入裂隙中。較深的裂縫可以每隔10分鐘重復注膠直到相鄰灌嘴吸膠飽滿為止。注膠完畢后.用環(huán)氧樹指砂漿罩面、打磨、使修復裂縫表面恢復如新。
2、對原結(jié)構(gòu)表面的處理
對拱肋頂板、拱座及縱梁進行加厚、加寬 澆筑表面補強混凝土以及對利用原車道板頂面、兩側(cè)(設(shè)鉸縫處)表面必須進行鑿毛 露出表面石子。對于鑿毛后的原結(jié)構(gòu)表面必須用高壓水充分 中洗干凈(必要時可使用混凝土界面膠粘劑涂抹)后才能澆筑混凝土.使新澆的混凝土與原結(jié)構(gòu)形成更為牢固的整體。
3、原結(jié)構(gòu)表面植筋施工工藝
本橋植筋部位有拱座、拱肋頂板、縱梁底部及兩側(cè),橫置板鉸縫兩側(cè)水平面以及實腹段墊墻部位。植筋鋼筋為普通lI級鋼筋。植筋所采用的化學劑為Ha81稀劑膠;結(jié)構(gòu)底面(倒植筋)采用Ha81干劑膠。該產(chǎn)品具有極強的粘接力,優(yōu)異的機械性能,抗振動負載力強,主要用于橋梁植筋錨固。由于Ha81錨固劑與鋼筋的粘接強度遠大于混凝土的抗剪強度.因此無必要對Ha81錨固劑進行檢測。對于植筋φ12鉆孔采用日立牌(HITACHL)沖擊電錘。
對于拱肋頂板、縱梁等結(jié)構(gòu)植筋,由于原結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋位置不便量取,植筋鉆孔前,采用鋼筋保護層厚度探測儀對原結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋位置進行判定,保證鉆孔不損壞原結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋。當按設(shè)計文件鉆孔會損壞原結(jié)構(gòu)內(nèi)鋼筋時,則采取沿縱向主筋兩側(cè)調(diào)整孔位,孔內(nèi)植筋與補強混凝土內(nèi)主筋連接問差距,則由植筋加焊短鋼筋與補強混凝土內(nèi)主筋焊接形成其鋼筋骨架。
對于拱肋拱座植筋鉆孔,由于植筋多.孔徑大(D37)、孔深(L=1O00mm),采取逐根鉆孔、植筋,待達到強度后.再鉆第二孔及植筋。拱座處植筋φ32為受力主筋,因此對鉆孔及植筋藥劑均有特殊的要求。
本橋采用進口喜利得(HILTI)鉆孔系列鉆機 該鉆機為薄壁空芯鉆機,其產(chǎn)品具有可導向定位,震動小,不損壞原結(jié)構(gòu)表面,成孔央速,成型孔徑、孔深準確的特點。鉆孔成型后用高壓水反復沖洗孔內(nèi)塵土,待沖凈后,用電阻發(fā)熱管烘干鉆孔,采用喜利得專用空壓機植筋槍壓入進口喜利得(HILTI)植筋粘接劑HIT—HY150(因植筋粘接劑粘接力遠大于混凝土抗剪強度,無必要對粘接劑進行檢測),將植筋插入膠孔內(nèi),并排出孔內(nèi)空氣,形成真空,使植筋更為牢固可靠。
4、橋面橫置板的處理
對原橋面橫置板的利用.由西南交通大學工程檢測中心逐塊板進行全面檢查確認。為保證板問鉸縫的傳力作用,將無法利用的原橫置板伸出之搭接鋼筋重新植入φ12鋼筋,增設(shè)鉸縫縱向受力筋。對原可利用的橋面橫置板的頂面,側(cè)面進行鑿毛、露出石子、 中洗干凈 待鉸縫風干后,用10#砂漿填實下部1.0cm縫隙.再用40#小石子混凝土澆筑全部板間企口縫。
橫置板與縱梁或墊墻支承處間隙 采用Ha64化學粘接膠液壓注填塞。用鋼刷清除表面雜物,再用高壓氣泵吹去間隙內(nèi)及表面塵,修補表面必須干燥,不帶水。采用環(huán)氧樹脂5份+乙二氨1份+二丁脂1份+水泥調(diào)成膠狀,將注膠管嘴按40cm-50cm間距埋入縫內(nèi),預埋注膠管嘴之間縫隙仍用環(huán)氧樹脂封閉,待達到強度后;采用Ha64膠液的甲乙組分按甲:乙=3:1重量比均勻混合,將混合膠裝入專用恒壓灌注器內(nèi)芯中,并將恒壓灌注器套裝在裂縫預埋灌膠嘴上進行灌注,直到相鄰灌嘴溢膠為止,取下灌注器,用快封膠封閉灌膠嘴。待2-3小時Ha64固化后,再去除灌膠嘴,用砂石及水泥,修補劑調(diào)配成原結(jié)構(gòu)表面顏色進行罩面,待達到強度后,用砂輪機打磨表面,使其表面恢復如新。
5、橋面鋪裝層處理
橋面鋪裝層澆注前,全面認真沖洗,去除雜質(zhì),在拱頂及端板現(xiàn)澆段,為保證在鋪裝層混凝土澆注過程中鋼筋網(wǎng)的安裝位置準確,不使鋼筋網(wǎng)下塌,采用50cm X 50cm間距設(shè)置短鋼筋支撐鋼筋網(wǎng),并與之焊接,以確保鋼筋網(wǎng)不下塌,最后對橋面進行刻紋防滑處理。
維修加固后橋梁運行效果
本橋于2004年7月中旬開始施工,右幅11月中旬開放交通營運,雙向行駛,當年12月中旬全橋交付使用,至今使用狀況良好。未發(fā)生異常不良狀況,完全能滿足在設(shè)計荷載下車輛對橋梁的使用要求。