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某桥加固维修工艺

某桥加固维修工艺

文本摘要:对全桥裂缝进行灌缝处理增强混凝土的完整性,外露锈蚀钢筋进行除锈处理,并对原混凝土损坏部分进行凿除修补。
 某桥位于某临泽县境内G312线K2764+942处,东西全长133.57m。为5孔11.25m+3×11.40m+11. 25m少筋微弯板组合工字梁桥,修建于1967年,下部为双柱式钻孔灌注桩墩台,桥面宽度净7+2×0.25m。后于1990年采用简支体系转化为连续体系的方法进行了加固改造,在原桥下游单侧增加3片微弯板组合等截面连续工字梁,同期又在该桥东岸接长5孔,将原桥东岸0号桥台改为扩大基础重力式墩身(改造后为5号墩身),上部结构为9.00m+3×18.00m+9.00m部分预应力连续空心板,下部结构为双柱式钻孔灌注桩墩台,桥面宽度净-9+2×1.75m,桥梁设计荷载为汽车-20级,挂车-100级。
    1、旧桥病害情况
    (1)第1至5跨部分预应力连续空心板在以第3跨轴线对称的第2、4跨的2号预制段与3号预制段现浇湿接缝处(第2道、第5道湿接缝)最大裂缝宽度达10mm,裂缝处板底钢筋锈蚀、断裂,板底错台位移达20mm。
    (2)第1跨1号板及第2跨7号板板底有纵向裂缝,裂缝最大宽度达1 mm。
    (3)第2号桥墩处靠东岸一侧变截面部分有斜向裂缝,裂缝最大宽度达1 mm。
    (4)第6至10跨原桥加宽段部分横系梁端部开裂。
    (5)第7号桥墩靠上游一侧盖梁混凝土脱落,对应工字梁底,裂缝明显。
    (6)第6至10跨原桥加宽段,工字梁裂缝明显,微弯板纵向裂缝最大宽度达0.5 mm,反射至桥面处,裂缝明显可见。
    (7)桥面泄水孔堵塞,伸缩缝渗水损坏,桥面铺装坑洼不平、积水严重。
    2 总体加固方案
    对全桥裂缝进行灌缝处理增强混凝土的完整性,外露锈蚀钢筋进行除锈处理,并对原混凝土损坏部分进行凿除修补。在第2、3、4跨空心板湿接缝下缘先粘贴锚固20mm厚钢板补强,再用H型钢混凝土斜撑支撑;对第6跨至第10跨工字梁底面粘贴碳纤维布加固;拆除原桥面系,浇注15cm厚钢筋混凝土面板,以改进荷载横向分布状况,另在斜撑处(第1至6道湿接缝)及旧桥工字梁段桥墩处(6至9号桥墩)设局部补强钢筋网;全桥在0号桥台、5号桥墎、10号桥台处重设3道FM-60型伸缩缝;重新预制安装桥面人行道板及栏杆系。
    3 裂缝处理
    3.1 灌缝维修工艺流程
    ①打磨、清理裂缝表面及缝内杂物——②粘贴灌浆底座——③用封缝胶封闭裂缝表面——④检验封缝是否严实——⑤如不严实,二次封缝——⑥用灌浆器灌缝——⑦用堵头封闭灌浆口——⑧清理已处理的裂缝表面、恢复外观——⑨检查灌缝质量
    3.2 灌缝维修施工工艺
    (1)封闭裂缝前须沿裂缝两侧2~5cm的距离内清除表面的灰尘、油污、松动物等,并用小型工业吸尘器吸出缝中的泥土等堵塞物,注意缝中不得进水;在裂缝较宽处、开口较通畅的部位 设置灌浆底座;
    (2)用封缝胶封住裂缝表面。封缝胶是一种快干型粘贴胶。由两种原料配制而成。其配制比例为甲料:乙料=3:1,少量配制,随配随用。
    (3)待封缝胶固化后,用中性肥皂水涂抹在裂缝表面,用空的灌浆器推入空气,观察裂缝处是否有气泡冒出,以检验封缝是否严实。如果不严实的话,应冲去中性肥皂水,晾干后进行二次封缝,保证灌浆前封缝严实,同时灌浆底座与梁体粘结密闭。应该注意底座的灌浆口不能被封缝胶堵住,这样无法灌入灌缝胶。
    (4)经检查封缝严实、密闭后,用专用的灌浆器灌注灌缝胶。灌缝胶由甲、乙两种原料配制而成,其配制比例为:甲料:乙料=4:1,灌缝胶一次不宜配的过多,一般每次配制量不超过1KG为宜,随配随用,防止灌缝胶凝固。灌浆器口连接到底座入口处,松开弹簧;加压5-6分钟后,观察灌浆器内的胶是否仍在缓慢进入裂缝,如果裂缝内还能灌进灌缝胶,应继续持续荷载,直到裂缝里再也灌不进胶时方可卸下灌浆器,并迅速拧上堵头。
    (5)裂缝封闭后,一般常温20~25℃条件下,需养护5~7天,养护期间结构不得受震、受潮,以保证修补质量。等胶体形成强度后要清理注胶表面,恢复外观。
    4 粘贴处理
    4.1粘贴碳纤维布
    4.1.1  粘贴碳纤维布工艺流程
    ①打磨清理梁体表面——②粘贴表面找平——③涂刷底层 胶——④涂刷第二层粘贴胶——⑤粘贴碳纤维布——⑥涂刷第三层粘贴胶——⑦养护——⑧检验粘贴质量
    4.1.2粘贴碳纤维布施工工艺
    (1).首先将需要粘贴碳纤维布的“工”字梁底用砂轮打磨平整,清除表面的腐蚀、剥落的混凝土和灰尘,使粘贴面露出骨料,表面有油污的应用脱脂棉纱蘸丙酮或二甲苯溶液等清洗,然后用高压水枪清洗梁体粘贴面的粉尘。
    (2)按设计要求对梁底裂缝进行灌缝或封缝处理,混凝土的凹陷部位用环氧砂浆修补找平。
    (3)找平材料表面指触干燥后,用刷涂料用的滚子蘸以事先兑好的碳纤维粘结胶,在梁体粘贴面上来回滚动,涂抹一层底胶。粘结胶由A、B两种材料配制而成。A料:B料的推荐重量比为3:1。A料是环氧类主料;B料是固化剂,也可以根据实际情况调节B料的用量来加快或延缓胶体的固化时间。按以上的比例配制的粘结胶固化时间为20-40分钟,固化时间也会受到温度影响,温度较高时固化较快。推荐的施工温度为20℃,施工温度低于5℃或雨天应停止施工。粘结胶不能与水相溶,因此,必须保持粘贴面干燥。底胶须涂抹均匀,使梁体表面充分浸透,但底胶也不宜过多,以不形成聚集的小液滴为好,防止底胶固化后,形成小疙瘩。影响碳纤维布的粘贴质量。
    (4)底胶固化4小时以后,方可涂抹第二层胶、粘贴碳纤维布。碳纤维布纤维条的方向应与加固部位的受拉力的方向一致。粘贴时,要一次粘贴平整,用滚子顺纤维方向来回滚动,防止形成褶皱、损伤纤维条或多次扰动碳纤维横向的编制线,以免 碳纤维条松散或改变碳纤维的受力方向。碳纤维布确需搭接时,接头处至少要搭接10cm以上,搭接部位应避开构件应力最大区段,且搭接端部平整无翘曲。多层搭接的各层接口位置应不在同一截面上,每层接口位置的净距离宜大于20cm。
    (5)粘贴强度形成期间(一般为3天)不得有加载、振动等干扰,必要时应保持成型所需要的压力。
    (6)固化4小时后,涂抹第三层胶,以保护碳纤维布不受外界环境条件影响。涂抹要均匀,防止漏抹。
    4.1.3  注意事项
    (1)在施工前必须选择合适的粘结剂,掌握材料的各有关参数,以确保它有足够的强度。
    (2)粘贴面必须打磨平整,并且打到新鲜的混凝土面上,使粘贴后能保证碳纤维丝共同受力,同时又确保碳纤维布与混凝土结构共同受力。
    (3)在施工过程中,每道胶都必须处理好,特别是粘贴碳纤维布前需要对开裂的梁底粘贴面用环氧树脂灌缝处理,恢复梁体的整体性。
    (4)粘贴碳纤维布的粘结胶,尽可能充分地渗入到碳纤维丝之间,确保梁体与碳纤维布共同工作。
    4.2 粘贴钢板
    4.2.1粘贴钢板工艺流程
    ①对钢板和空心板底面粘贴面进行处理——②布设钻孔位置并钻孔——③清除孔内浮尘及杂物——④配制植筋胶,在孔内注胶、锚栓涂胶——⑤锚栓植入孔内——⑥支撑并固定锚栓—— ⑦在钢板上钻孔、刻痕——⑧同时在空心板底粘贴面和钢板上涂抹粘贴胶——⑨拧紧锚栓螺帽固定好钢板——⑩检查验收——⑾粘贴二层钢板
    4.2.2 粘贴钢板施工工艺 
    (1) 对混凝土板底粘贴面进行处理,清除表面破损部分,然后凿平,使粘贴面露出骨料。
    (2) 布置钻孔的准确位置,参照原设计图纸并配合钢筋探测仪,尽量使布孔的位置避开钢筋。
    (3) 钻孔。钻孔时,孔道方向尽量要与空心板底面垂直。钻孔的直径为锚栓直径加4mm,不能随意增大。两台电锤在同一片空心板上钻孔的距离必须大于5m,以免引起较大的振动。
    (4) 清除粘贴面及孔内的积水和杂物,并用棉丝擦去粉尘,用丙酮清洗孔壁。
    (5) 按产品说明,配制植筋胶。两种配料的配制比例为甲:乙=3:1,每次配制的量不超过1KG。配好后,注入孔内一部分胶,并在锚栓上涂抹一部分胶,使锚栓入孔后,胶体在孔中溢出为宜。应注意:锚栓外露部分要用塑料等包裹,防止胶体流到锚栓丝口上而无法拧上螺帽。
    (6) 用木棒支撑固定锚栓,防止锚栓滑动。养护3天。期间,不能扰动锚栓。
    (7) 根据锚栓在空心板上的位置,在钢板对应位置精确钻孔,并在粘贴面上加工菱形格状刻痕,有锈的还应该除锈。
    (8) 按产品说明配制粘贴胶(比例为甲料:乙料=3:1),同时在空心板底面和钢板粘贴面均匀涂抹粘贴胶。然后将钢板粘贴 在空心板底面上,拧紧螺栓。此时,如有胶水挤出,证明钢板与梁底粘贴密实,否则应补胶,保证有效粘贴面在90%以上。
    (9) 粘贴胶固化后,组织验收一层钢板粘贴质量,按同样的方法粘贴第二层钢板。
    5、斜撑加固及桥面铺装施工工艺
    5.1 H型钢混凝土斜撑加固施工工艺
    斜撑设计用HK180CH型钢,采用25mm厚和16mm厚16号锰钢钢板进行焊接加工;预制、安装H型钢混凝土斜撑及斜撑横系梁,预制斜撑时应预留斜撑支撑点焊接施工段及预埋横向联系连接钢板;H型钢混凝土斜撑安装好,在粘贴好的钢板上焊接斜撑支撑点;H型钢斜撑支撑点焊接完毕,焊接斜撑支撑处加劲钢板;斜撑横系梁安装时,将横向联系连接钢板A与B进行焊接;焊接完成后,再浇筑预留焊接施工段C30膨胀混凝土。
    5.2  C40防水混凝土桥面铺装施工工艺
    拆除原桥栏杆系、人行道板及桥面铺装混凝土结构,同步预制人行道板、栏杆系小型构件;拆除旧桥面系完成后用高压水枪冲洗干净,布设桥面钢筋网及补强钢筋网,同步预埋人行道板安装钢板、泄水管并预留伸缩缝位置;现浇C40防水混凝土桥面铺装,最后安装人行道板、栏杆系。
    6  结语
    某桥改造完成后,达到了总体加固方案的要求。实践证明环氧树脂、碳纤维布粘贴等新材料、新方法在危旧桥梁加固改造中的应用比较理想,为同类桥梁施工加固提供了有益的参考

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