某橋于上世紀(jì)70年代初建成:上部構(gòu)造為4孔跨徑L=16.8m的少筋微彎板工字梁組合的裝配式鋼筋混凝土梁結(jié)構(gòu),無橫梁,橋面凈空為凈-7m+2×0.25m,下部構(gòu)造為鋼筋混凝土雙柱式灌注樁墩及重力式橋臺(tái)。
原橋上部構(gòu)造采用1966年1月出版的《少筋微彎板與工型梁組合的裝配式鋼筋混凝土上部構(gòu)造試用圖紙》,設(shè)計(jì)荷載為汽-13,拖-60。
3.1加固前病害調(diào)查
在確定加固方案前,對(duì)舊橋現(xiàn)狀進(jìn)行了全面調(diào)查,全橋主梁4×5片。根據(jù)實(shí)際損壞情況,對(duì)2～4孔的15片主梁、微彎板、支座、橋墩(臺(tái))及附屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)致的檢查。
3.1.1主梁
施工質(zhì)量較差,各部位尺寸沿跨徑不一致。單根主梁最多發(fā)現(xiàn)裂縫51條,裂縫寬度最寬為4mm。有豎直裂縫,也有斜裂縫、水平裂縫,斜裂縫與水平方向夾角為40～80°。豎向裂縫主要分布在主梁腹板下部(主要在跨中8.5m范圍內(nèi))且下寬上窄;斜裂縫主要分布在端部4m范圍內(nèi);水平裂縫主要分布在梁端。主梁局部鋼筋外露,產(chǎn)生銹蝕。
3.1.2其他
微彎板施工質(zhì)量較差,底部非常粗糙,局部有細(xì)微裂紋。支座為鋼板支座,鋼板銹蝕嚴(yán)重,有大塊蝕塊脫落。支座附近主梁砼有壓碎現(xiàn)象。1號(hào)橋臺(tái)錐坡破損,3號(hào)橋墩發(fā)現(xiàn)一處空洞現(xiàn)象。部分欄桿傾斜,瀉水孔堵塞,橋面上梁間隙較大,車輛通過時(shí)振動(dòng)大、噪聲大。
3.2加固設(shè)計(jì)
根據(jù)調(diào)查情況,筆者主要針對(duì)主梁進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。
主梁采用CYMAXL3002C碳纖維片材進(jìn)行加固,主要性能指標(biāo)有:設(shè)計(jì)厚度0.167mm;抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)偏差40MPa;抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值
4108MPa;抗拉強(qiáng)度平均值4233MPa;彈性模量236GPa。計(jì)算中,考慮到碳纖維片材與主梁砼之間的密合性,對(duì)材料的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取用折減系數(shù)0.8。經(jīng)計(jì)算,主梁跨中底部碳纖維材料厚度需0.25mm,故采用2層。加固設(shè)計(jì)見圖1所示。
3.3加固要點(diǎn)
(1)支座更換采用5個(gè)液壓千斤頂將整孔梁一端整體同步頂起,更換支座。將梁體頂升后,取出原銹蝕支座,將墩臺(tái)支承墊石處和梁底面清洗干凈,去除油垢用環(huán)氧樹脂抹平。支座墊石建議采用樹脂砼,以迅速增長強(qiáng)度,加快施工進(jìn)度。
新支座安裝前應(yīng)進(jìn)行全面檢查和力學(xué)性能檢驗(yàn),安裝過程中不能碰撞新支座。新支座重心對(duì)準(zhǔn)梁的計(jì)算支點(diǎn),使支座受力均勻。
(2)裂縫處治裂縫寬度<0.2mm時(shí)采用表面涂抹修復(fù),裂縫寬度>0.2mm時(shí)采用化學(xué)灌漿修復(fù)。
(3)碳纖維材料粘貼施工時(shí)應(yīng)從梁底至梁肋頂部方向進(jìn)行。先對(duì)混凝土表面作清洗處理,配置并涂刷底層樹脂、配置找平材料并對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行清平處理、配置并涂刷浸漬樹脂或粘結(jié)樹脂。粘貼時(shí)碳纖維布應(yīng)與砼表面完全密合,粘貼完畢再對(duì)其表面進(jìn)行防護(hù)處理。
3.4評(píng)定
對(duì)原有橋梁進(jìn)行汽|考試|大|220荷載的靜載試驗(yàn),測(cè)定加固后橋梁控制截面的應(yīng)力(應(yīng)變)、撓度等技術(shù)參數(shù),鑒定其承載能力[3]。
由所測(cè)數(shù)據(jù)分析看出,碳纖維加固少筋微彎板工型組合梁的方法切實(shí)有效,經(jīng)加固后的主梁具有一定承載潛力。
4結(jié)語
本文介紹了當(dāng)前舊橋加固的幾種主要方法,著重探討了碳纖維材料在舊橋加固中的應(yīng)用。通過具體的加固實(shí)例,說明經(jīng)過碳纖維布加固的橋梁構(gòu)件能大幅度提高梁板的抗彎、抗剪性能,并能提高橋梁構(gòu)件剛度和延性,起到抑制開裂和降低撓度的作用。相信這種新材料、新工藝經(jīng)過更多的工程實(shí)踐檢驗(yàn)和完善,會(huì)有更大的應(yīng)用前景。
