某桥于上世纪70年代初建成:上部构造为4孔跨径L=16.8m的少筋微弯板工字梁组合的装配式钢筋混凝土梁结构,无横梁,桥面净空为净-7m+2×0.25m,下部构造为钢筋混凝土双柱式灌注桩墩及重力式桥台。
原桥上部构造采用1966年1月出版的《少筋微弯板与工型梁组合的装配式钢筋混凝土上部构造试用图纸》,设计荷载为汽-13,拖-60。
3.1加固前病害调查
在确定加固方案前,对旧桥现状进行了全面调查,全桥主梁4×5片。根据实际损坏情况,对2～4孔的15片主梁、微弯板、支座、桥墩(台)及附属结构进行了细致的检查。
3.1.1主梁
施工质量较差,各部位尺寸沿跨径不一致。单根主梁最多发现裂缝51条,裂缝宽度最宽为4mm。有竖直裂缝,也有斜裂缝、水平裂缝,斜裂缝与水平方向夹角为40～80°。竖向裂缝主要分布在主梁腹板下部(主要在跨中8.5m范围内)且下宽上窄;斜裂缝主要分布在端部4m范围内;水平裂缝主要分布在梁端。主梁局部钢筋外露,产生锈蚀。
3.1.2其他
微弯板施工质量较差,底部非常粗糙,局部有细微裂纹。支座为钢板支座,钢板锈蚀严重,有大块蚀块脱落。支座附近主梁砼有压碎现象。1号桥台锥坡破损,3号桥墩发现一处空洞现象。部分栏杆倾斜,泻水孔堵塞,桥面上梁间隙较大,车辆通过时振动大、噪声大。
3.2加固设计
根据调查情况,笔者主要针对主梁进行加固设计。
主梁采用CYMAXL3002C碳纤维片材进行加固,主要性能指标有:设计厚度0.167mm;抗拉强度标准偏差40MPa;抗拉强度标准值
4108MPa;抗拉强度平均值4233MPa;弹性模量236GPa。计算中,考虑到碳纤维片材与主梁砼之间的密合性,对材料的抗拉强度设计值取用折减系数0.8。经计算,主梁跨中底部碳纤维材料厚度需0.25mm,故采用2层。加固设计见图1所示。
3.3加固要点
(1)支座更换采用5个液压千斤顶将整孔梁一端整体同步顶起,更换支座。将梁体顶升后,取出原锈蚀支座,将墩台支承垫石处和梁底面清洗干净,去除油垢用环氧树脂抹平。支座垫石建议采用树脂砼,以迅速增长强度,加快施工进度。
新支座安装前应进行全面检查和力学性能检验,安装过程中不能碰撞新支座。新支座重心对准梁的计算支点,使支座受力均匀。
(2)裂缝处治裂缝宽度<0.2mm时采用表面涂抹修复,裂缝宽度>0.2mm时采用化学灌浆修复。
(3)碳纤维材料粘贴施工时应从梁底至梁肋顶部方向进行。先对混凝土表面作清洗处理,配置并涂刷底层树脂、配置找平材料并对构件表面进行清平处理、配置并涂刷浸渍树脂或粘结树脂。粘贴时碳纤维布应与砼表面完全密合,粘贴完毕再对其表面进行防护处理。
3.4评定
对原有桥梁进行汽|考试|大|220荷载的静载试验,测定加固后桥梁控制截面的应力(应变)、挠度等技术参数,鉴定其承载能力[3]。
由所测数据分析看出,碳纤维加固少筋微弯板工型组合梁的方法切实有效,经加固后的主梁具有一定承载潜力。
4结语
本文介绍了当前旧桥加固的几种主要方法,着重探讨了碳纤维材料在旧桥加固中的应用。通过具体的加固实例,说明经过碳纤维布加固的桥梁构件能大幅度提高梁板的抗弯、抗剪性能,并能提高桥梁构件刚度和延性,起到抑制开裂和降低挠度的作用。相信这种新材料、新工艺经过更多的工程实践检验和完善,会有更大的应用前景。
