【工程分享】碳钢纤维粘贴修补桥梁裂缝 ！
桥梁概况
黄河大桥由于大桥建成后交通量日益增多,汽车载重愈来愈大,致使该桥已在主梁正、负弯矩区、牛腿上出现众多裂缝,桥面铺装及伸缩缝亦出现破碎及其他损坏现象。由于该桥病害严重, 故被禁止稍重车辆通过。2004年以来,公路分局曾先后3次组织对该桥进行检查,拍摄录像。2005年在对大桥进行加固设计前, 亦进行较全面细致的检查。病害主要表现在以下方面: 1)主梁裂缝及主梁变形。2)牛腿裂缝。3)桥面及伸缩缝。
桥梁加固方案
根据现场检查、试验及计算分析资料,要使西河大桥通过加固达到承受汽—20,挂—100荷载等级的要求,就必须对主挂梁牛腿、主梁及其上桥面铺装进行加固补强,并对牛腿支座及伸缩缝加以改造。
1、悬臂孔主梁及挂梁牛腿的加固。对牛腿加固提出了两种方案: 方案1:凿除原牛腿的低标号混凝土(旧170号混凝土),改为浇筑30号钢纤维混凝土。浇筑钢纤维混凝土时,在新老混凝土结合面上涂环氧砂浆以增进两者粘结。方案2:将挂梁从两个支点搁在主梁上改为以多支点搁在端横梁上。此种方案可使原牛腿上受力减少,但牛腿的混凝土则因破碎开裂,仍需凿除后重浇新混凝土;端横梁也因原宽度不足及标号过低,需凿除重浇加宽,这就增大了工程量。该方案另一缺 点是传力情况不明确。 实桥加固时采用了方案
2、主梁负弯矩的加固。根据检查、测试资料及计算成果,主梁负弯矩区在一般荷载下即产生大量裂缝,其上桥面铺装层亦产生大量网裂。此种裂缝不仅不美观,使人产生不安全感,在实际中会因雨水渗入主梁和翼缘板中,导致锈蚀受力钢筋,影响桥梁使用寿命。在考虑加固方案时,根据计算资料增加了纵向受拉钢筋,置于原铺装层范围内,计算结果还表明,由于新设计标准的荷载负弯矩作用,桥面混凝土的拉应力将达到3.96MPa,采用现桥涵设 计规范中所列各标号普通混凝土均仍会因抗拉设计强度无法满足而使梁顶开裂;只有采用钢纤维混凝土,其抗拉设计强度有可能大于此拉应力,从而保证桥面不出现裂缝。故我们在加固方案 中对负弯矩区桥面铺装层采用浇筑钢纤维混凝土,要求其与梁顶 翼缘板真正牢固连成整体。所以除了将梁顶翼缘板顶打毛外,还要在其上设锚筋和在顶面上刷粘层剂使新老混凝土紧密结合。 在浇筑钢纤维混凝土铺装层前,尚需用高分子化学材料压入梁顶的裂缝内,使裂缝粘合。对此负弯矩区加固提出的另一种方案是在桥面铺装层范围内采用无粘结预应力加固。此措施旨在使桥面原裂缝进一步闭合,同时可因悬臂负弯矩减小而减小悬臂端挠度,并减轻主梁和挂梁衔接处冲击。该方案因施工工期短、施工技术较新,且需一 定设备,一般施工队伍不一定具备条件而放弃。
3、主梁锚跨及挂梁正弯矩区加固。在按承载能力极限状态计算时,在汽—20,挂—100荷载作用下主梁截面强度不满足,故需补强。补强的措施是在凿去原桥面铺装层及油毛毡后,将原桥面打毛,用锚杆在原铺装层厚度范围内加一层钢筋网,然后浇筑30号UEA补偿收缩自防水混凝土。采用UEA补偿收缩自防水混凝土的目的是因为UEA补偿收缩是一种适度膨胀的混凝土, 在钢筋和邻位约束下,可在混凝土中建立0.2MPa～0.7MPa预压应力,使结构达到抗裂防渗的目的,即解决防水问题。挂梁除在原铺装层厚度范围内不增钢筋网外,其余均与主梁加固方法相同。
4、主梁裂缝粘合。为改善主梁负弯矩区受力情况,并增加梁板耐久性能及刚度,同时为了在加固施工中需要将导梁移孔时, 主梁及挂梁能安全承受在上通过的导梁设备重,本桥加固设计采用了以高分子化学材料对主梁及挂梁裂缝压灌的方法,使裂缝予以粘合。
桥梁试验结果
1、黄河大桥加固前后采用两辆黄河牌重车加载时,尽管加固后试验荷载的内力较加固前大9%左右,但在相同位置上实测的应力值仍见明显减小,说明加固效果是较好的。
2、在黄河车及大交通车作用下,考虑了冲击系数实测活载应力值与恒载应力计算值合计值,均小于混凝土轴心抗压强度和钢筋抗拉设计强度值。说明该桥承载能力完全满足设计荷载标准 (汽—20,挂—100)。
3、由实测最大挠度值可见,锚跨跨中挠度为计算跨径的1/4583,远小于规范的1/600。悬臂跨悬臂端在两列大交通车作用下的挠度为悬臂长度的1/788,小于规范的1/300。说明加固后桥梁刚度是较好的。
4、加固效果与跟踪观察黄河大桥通过在桥面铺装层内增设纵向钢筋,用碳钢纤维粘贴法修复牛腿和浇筑负弯矩区桥面铺装层,用GJK21高分子化学材料粘合梁体裂缝等措施,将西河大桥原仅能承受汽—10,拖— 60的承载能力提高到汽—20,挂—100标准,说明此种加固方法是有效的。施工期限也较短,经费也较少,完全可以应用到同类 的双悬臂钢筋混凝土梁桥加固上。该桥经加固后开放交通至今, 使用情况一直良好,经跟踪观察未发现新的病害。
中资路桥专注桥梁病害20年,|专业人员|专业技术|丰富施工经验|欢迎来电咨询联系电话：18672350758（微信同号）
●END●
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桥梁概况
黄河大桥由于大桥建成后交通量日益增多,汽车载重愈来愈大,致使该桥已在主梁正、负弯矩区、牛腿上出现众多裂缝,桥面铺装及伸缩缝亦出现破碎及其他损坏现象。由于该桥病害严重, 故被禁止稍重车辆通过。2004年以来,公路分局曾先后3次组织对该桥进行检查,拍摄录像。2005年在对大桥进行加固设计前, 亦进行较全面细致的检查。病害主要表现在以下方面: 1)主梁裂缝及主梁变形。2)牛腿裂缝。3)桥面及伸缩缝。
桥梁加固方案
根据现场检查、试验及计算分析资料,要使西河大桥通过加固达到承受汽—20,挂—100荷载等级的要求,就必须对主挂梁牛腿、主梁及其上桥面铺装进行加固补强,并对牛腿支座及伸缩缝加以改造。
1、悬臂孔主梁及挂梁牛腿的加固。对牛腿加固提出了两种方案: 方案1:凿除原牛腿的低标号混凝土(旧170号混凝土),改为浇筑30号钢纤维混凝土。浇筑钢纤维混凝土时,在新老混凝土结合面上涂环氧砂浆以增进两者粘结。方案2:将挂梁从两个支点搁在主梁上改为以多支点搁在端横梁上。此种方案可使原牛腿上受力减少,但牛腿的混凝土则因破碎开裂,仍需凿除后重浇新混凝土;端横梁也因原宽度不足及标号过低,需凿除重浇加宽,这就增大了工程量。该方案另一缺 点是传力情况不明确。 实桥加固时采用了方案
2、主梁负弯矩的加固。根据检查、测试资料及计算成果,主梁负弯矩区在一般荷载下即产生大量裂缝,其上桥面铺装层亦产生大量网裂。此种裂缝不仅不美观,使人产生不安全感,在实际中会因雨水渗入主梁和翼缘板中,导致锈蚀受力钢筋,影响桥梁使用寿命。在考虑加固方案时,根据计算资料增加了纵向受拉钢筋,置于原铺装层范围内,计算结果还表明,由于新设计标准的荷载负弯矩作用,桥面混凝土的拉应力将达到3.96MPa,采用现桥涵设 计规范中所列各标号普通混凝土均仍会因抗拉设计强度无法满足而使梁顶开裂;只有采用钢纤维混凝土,其抗拉设计强度有可能大于此拉应力,从而保证桥面不出现裂缝。故我们在加固方案 中对负弯矩区桥面铺装层采用浇筑钢纤维混凝土,要求其与梁顶 翼缘板真正牢固连成整体。所以除了将梁顶翼缘板顶打毛外,还要在其上设锚筋和在顶面上刷粘层剂使新老混凝土紧密结合。 在浇筑钢纤维混凝土铺装层前,尚需用高分子化学材料压入梁顶的裂缝内,使裂缝粘合。对此负弯矩区加固提出的另一种方案是在桥面铺装层范围内采用无粘结预应力加固。此措施旨在使桥面原裂缝进一步闭合,同时可因悬臂负弯矩减小而减小悬臂端挠度,并减轻主梁和挂梁衔接处冲击。该方案因施工工期短、施工技术较新,且需一 定设备,一般施工队伍不一定具备条件而放弃。
3、主梁锚跨及挂梁正弯矩区加固。在按承载能力极限状态计算时,在汽—20,挂—100荷载作用下主梁截面强度不满足,故需补强。补强的措施是在凿去原桥面铺装层及油毛毡后,将原桥面打毛,用锚杆在原铺装层厚度范围内加一层钢筋网,然后浇筑30号UEA补偿收缩自防水混凝土。采用UEA补偿收缩自防水混凝土的目的是因为UEA补偿收缩是一种适度膨胀的混凝土, 在钢筋和邻位约束下,可在混凝土中建立0.2MPa～0.7MPa预压应力,使结构达到抗裂防渗的目的,即解决防水问题。挂梁除在原铺装层厚度范围内不增钢筋网外,其余均与主梁加固方法相同。
4、主梁裂缝粘合。为改善主梁负弯矩区受力情况,并增加梁板耐久性能及刚度,同时为了在加固施工中需要将导梁移孔时, 主梁及挂梁能安全承受在上通过的导梁设备重,本桥加固设计采用了以高分子化学材料对主梁及挂梁裂缝压灌的方法,使裂缝予以粘合。
桥梁试验结果
1、黄河大桥加固前后采用两辆黄河牌重车加载时,尽管加固后试验荷载的内力较加固前大9%左右,但在相同位置上实测的应力值仍见明显减小,说明加固效果是较好的。
2、在黄河车及大交通车作用下,考虑了冲击系数实测活载应力值与恒载应力计算值合计值,均小于混凝土轴心抗压强度和钢筋抗拉设计强度值。说明该桥承载能力完全满足设计荷载标准 (汽—20,挂—100)。
3、由实测最大挠度值可见,锚跨跨中挠度为计算跨径的1/4583,远小于规范的1/600。悬臂跨悬臂端在两列大交通车作用下的挠度为悬臂长度的1/788,小于规范的1/300。说明加固后桥梁刚度是较好的。
4、加固效果与跟踪观察黄河大桥通过在桥面铺装层内增设纵向钢筋,用碳钢纤维粘贴法修复牛腿和浇筑负弯矩区桥面铺装层,用GJK21高分子化学材料粘合梁体裂缝等措施,将西河大桥原仅能承受汽—10,拖— 60的承载能力提高到汽—20,挂—100标准,说明此种加固方法是有效的。施工期限也较短,经费也较少,完全可以应用到同类 的双悬臂钢筋混凝土梁桥加固上。该桥经加固后开放交通至今, 使用情况一直良好,经跟踪观察未发现新的病害。
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【工程分享】环氧树脂浆液桥梁修补中的应用！
一、工程简介
镇头大桥位于省道S211线（原省道1827线）浏阳市镇头镇东侧，跨越浏阳河，中心桩号K7+378，大桥全长175.441m，设计荷载汽—15级、挂—80，桥面宽：净为7.0m＋2×1.0m人行道，上部构造拱圈最大跨径72m，拱轴系数m=2.814，矢跨比为1/7。该桥于1976年7月建成通车，已运营二十七年，由于车流量日益增加、年久失修，造成该桥桥面破损严重，主拱及腹拱出现裂缝，被确定为三类危桥。2003年5月，浏阳市公路管理局委托湖南省交通建设质量监督试验检测中心，对该桥各个部位质量状况进行检测，共检测出裂缝343m，裂缝最大宽度15㎝。为保证该桥安全，我局决定采用环氧树脂浆液封闭裂缝的方法，对该桥进行加固。
二、环氧树脂浆液基本特征及配方
1、环氧树脂的基本特性
（1）物理性能好。抗弯、抗拉强度可达300-400MPa，抗压强度可达200MPa，吸水率小，与其它复合材料比，有较高的粘合力。
（2）强度高。
（3）耐久性好。具有良好的耐化学腐蚀性和耐水性。
（4）施工工艺简单。操作方便，容易维修。
2、环氧树脂胶粘剂的配制
胶粘剂主剂为6101环氧树脂，另加增韧剂、固化剂、稀释剂等，经现场试验配制。环氧树脂胶粘剂配方（重量比） 原材料 6101环氧树脂 二丁脂 二甲苯（或丙酮） 乙二胺 主剂 增韧剂 稀释剂 固化剂 配比 100 15-20 10 6-8 。
三、补裂施工工艺
1、先用磨光机打磨裂缝两边宽5㎝处，再用丙酮清洗裂缝，界面不得有油污、粉尘等。
2、对深度小于5㎜的浅表龟裂缝采用环氧树脂稀液浸透、干固后，再批刮环氧树脂胶泥。环氧树脂稀液配比为环氧树脂：稀释剂：固化剂=1：0.4:0.25，该配比稀料可深入裂缝根部。其结构里强，可填实裂缝。
3、对深度大于5㎜的裂缝，按30～50㎝的间距埋贴压浆嘴，然后用环氧树脂胶泥封闭裂缝，封闭宽度不小于5㎝。环氧树脂胶泥封闭裂缝，一是为浅表龟裂缝封闭，二是为灌浆做准备。埋贴压浆嘴孔位置的选择尤为重要，这要根据砼裂缝的长度、深度、走向、形状等要素确定，一般要求拟在裂缝两端、空实部位选点，确保浆液能到达每一空隙部位，起到加固、防裂作用。
4、环氧树脂胶泥完全干固后，应进行测气试验，检查进浆口、出液口、裂缝封闭的完好情况。用4㎏/㎝2压力空气从灌浆孔输入，如果气体从出液口输出，胶泥封闭处及其它裂缝出液口不漏气，则表示该裂缝灌浆口、出液口设置正确，胶泥封闭可靠，关闭出液口，使裂缝内压力升高至4㎏/㎝2，保持压力2分钟，如无漏气即为正常。如果通气升压后，胶泥处漏气，应重新进行封闭。如果通气升压后，2个以上出液口出气，则表示该裂纹和2条以上裂缝贯通，此时应关闭漏气出液口，直至不漏气能保压为止，并做好记录和标记。通气升压后，出液口无气体输出，可能是胶泥封闭过程将裂缝通道堵死，此时应重新在该段裂缝的适当位置，增设出液口和灌浆口，原则保证整段裂缝有进、有出、能保压、不漏段。
5、测气合格后，再采用环氧树脂浆液进行压力灌浆，灌浆是空气压力不得小于4㎏/㎝2。 6、灌浆时注意观察压浆嘴出液状况，在确认灌满后，封闭压浆嘴出液口，升压至4㎏/㎝2，保持压力不少于5分钟，然后待其自然干固，自然干固时间应>72小时。
7、检查裂缝补裂是否有遗漏。
8、清除压浆嘴，修平凸出砼表面的环氧树脂胶泥。经过20天的施工，镇头大桥的裂缝维修工程顺利完成，经实际检验，利用环氧树脂浆液修补的裂缝达到了增加拱圈强度的作用。在目前，国省道上的大部分桥梁均是七八十年代修建的，由于质量标准低，根本无法承受日益增长的大交通量和重荷载，桥梁结构遭受着严重的破坏和变形，均不同程度的出现梁板开裂现象，对于这类桥梁的维修加固迫在眉睫，环氧树脂浆液修补裂缝技术将更广泛地应用于旧桥维修工程中。
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一、工程简介
镇头大桥位于省道S211线（原省道1827线）浏阳市镇头镇东侧，跨越浏阳河，中心桩号K7+378，大桥全长175.441m，设计荷载汽—15级、挂—80，桥面宽：净为7.0m＋2×1.0m人行道，上部构造拱圈最大跨径72m，拱轴系数m=2.814，矢跨比为1/7。该桥于1976年7月建成通车，已运营二十七年，由于车流量日益增加、年久失修，造成该桥桥面破损严重，主拱及腹拱出现裂缝，被确定为三类危桥。2003年5月，浏阳市公路管理局委托湖南省交通建设质量监督试验检测中心，对该桥各个部位质量状况进行检测，共检测出裂缝343m，裂缝最大宽度15㎝。为保证该桥安全，我局决定采用环氧树脂浆液封闭裂缝的方法，对该桥进行加固。
二、环氧树脂浆液基本特征及配方
1、环氧树脂的基本特性
（1）物理性能好。抗弯、抗拉强度可达300-400MPa，抗压强度可达200MPa，吸水率小，与其它复合材料比，有较高的粘合力。
（2）强度高。
（3）耐久性好。具有良好的耐化学腐蚀性和耐水性。
（4）施工工艺简单。操作方便，容易维修。
2、环氧树脂胶粘剂的配制
胶粘剂主剂为6101环氧树脂，另加增韧剂、固化剂、稀释剂等，经现场试验配制。环氧树脂胶粘剂配方（重量比） 原材料 6101环氧树脂 二丁脂 二甲苯（或丙酮） 乙二胺 主剂 增韧剂 稀释剂 固化剂 配比 100 15-20 10 6-8 。
三、补裂施工工艺
1、先用磨光机打磨裂缝两边宽5㎝处，再用丙酮清洗裂缝，界面不得有油污、粉尘等。
2、对深度小于5㎜的浅表龟裂缝采用环氧树脂稀液浸透、干固后，再批刮环氧树脂胶泥。环氧树脂稀液配比为环氧树脂：稀释剂：固化剂=1：0.4:0.25，该配比稀料可深入裂缝根部。其结构里强，可填实裂缝。
3、对深度大于5㎜的裂缝，按30～50㎝的间距埋贴压浆嘴，然后用环氧树脂胶泥封闭裂缝，封闭宽度不小于5㎝。环氧树脂胶泥封闭裂缝，一是为浅表龟裂缝封闭，二是为灌浆做准备。埋贴压浆嘴孔位置的选择尤为重要，这要根据砼裂缝的长度、深度、走向、形状等要素确定，一般要求拟在裂缝两端、空实部位选点，确保浆液能到达每一空隙部位，起到加固、防裂作用。
4、环氧树脂胶泥完全干固后，应进行测气试验，检查进浆口、出液口、裂缝封闭的完好情况。用4㎏/㎝2压力空气从灌浆孔输入，如果气体从出液口输出，胶泥封闭处及其它裂缝出液口不漏气，则表示该裂缝灌浆口、出液口设置正确，胶泥封闭可靠，关闭出液口，使裂缝内压力升高至4㎏/㎝2，保持压力2分钟，如无漏气即为正常。如果通气升压后，胶泥处漏气，应重新进行封闭。如果通气升压后，2个以上出液口出气，则表示该裂纹和2条以上裂缝贯通，此时应关闭漏气出液口，直至不漏气能保压为止，并做好记录和标记。通气升压后，出液口无气体输出，可能是胶泥封闭过程将裂缝通道堵死，此时应重新在该段裂缝的适当位置，增设出液口和灌浆口，原则保证整段裂缝有进、有出、能保压、不漏段。
5、测气合格后，再采用环氧树脂浆液进行压力灌浆，灌浆是空气压力不得小于4㎏/㎝2。 6、灌浆时注意观察压浆嘴出液状况，在确认灌满后，封闭压浆嘴出液口，升压至4㎏/㎝2，保持压力不少于5分钟，然后待其自然干固，自然干固时间应>72小时。
7、检查裂缝补裂是否有遗漏。
8、清除压浆嘴，修平凸出砼表面的环氧树脂胶泥。经过20天的施工，镇头大桥的裂缝维修工程顺利完成，经实际检验，利用环氧树脂浆液修补的裂缝达到了增加拱圈强度的作用。在目前，国省道上的大部分桥梁均是七八十年代修建的，由于质量标准低，根本无法承受日益增长的大交通量和重荷载，桥梁结构遭受着严重的破坏和变形，均不同程度的出现梁板开裂现象，对于这类桥梁的维修加固迫在眉睫，环氧树脂浆液修补裂缝技术将更广泛地应用于旧桥维修工程中。
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