联合梁桥综合维修与加固技术的应用分析

代礼文

（中国十九冶集团有限公司，成都 610299）

1 引言

H 型钢主梁与钢筋混凝土组成的联合梁桥具有工艺简单、施工速度快、成本较低等特点，在无工业基础、经济发展落后的国家使用极为广泛。由于钢材和混凝土的弹性模量级差，设计理念中引入混凝土“开裂”理论，通过让混凝土在较小的活荷载作用下产生裂缝，以提前释放钢筋拉应力来平衡H 型钢主梁和钢筋混凝土桥面板的弹性变形。但允许的裂缝加快了混凝土碳化和钢筋锈蚀速度，加上社会经济和机械制造技术的发展，过载情况远超设计预期，在非城镇道路中，实施交通超限管理困难，更是加剧了允许裂缝的发展，使桥梁过早达到正常使用极限状态，需要通过科学、严谨、客观的检测评判，采取经济性好、可靠性强、适应性强的技术处理方案，使原有桥梁在远低于新建成本并对交通影响最小的情况下满足预定时期内社会经济发展的交通运输需求。

2 维修与加固的方向确立技术

2.1 外观判断技术

通过观察掌握桥梁的基本结构外观信息，观察桥梁各部分在各种社会车辆通行时的运行反应状态，必要时辅以尺量，初步评估桥梁4 个部分（上部结构、下部结构、支座系统、附属设施）的疲劳损坏性质及影响程度，包括钢结构下挠的强烈程度，钢结构受偶然作用损坏情况，观察漆面的完好性，对漆面的损伤剥落部位做标记和记录，混凝土结构损坏的性质是活性损坏还是结构性剥落损坏，确定代表性裂缝并做出标记，支座系统的工作状态，下部结构受自然环境影响的损坏程度和发展倾向，附属设施的损坏情况及对上部结构、下部结构、支座系的直接和间接影响。初步确定桥梁需要进一步检测评估的项目，初步判断维修与加固的实施方向，确定检测评估方法及需用的检测设备。

2.2 检测评估技术

通过政府职能部门及其他渠道获取桥梁设计图纸及设计说明书，以及桥梁修建的追溯性资料，特别是质量资料；获取历年交通量数据，并根据获得的交通量数据曲线模拟缺失数据，模拟交通增量曲线，并掌握对桥梁结构产生过影响的事故情况，评估基础位移对桥梁整体结构的影响。使用漆膜检测仪对钢结构防腐层进行检查，特别是对外观检测已做标记部位，需要判断面漆和底漆的剥落层次和保留层次，对钢结构受外力伤害部位使用超声波或射线探伤； 根据获取的桥梁修建施工资料，使用精密水准仪和全站仪检测桥面平面位移情况，辅以载重货车检测上部结构跨中下挠值，使用贝克曼梁弯沉仪进行弯沉测量，采用MIDAS/Civil 建立模型进行结构验算，分析钢梁的疲劳强度以确定其是否满足荷载及使用寿命要求。

采用回弹法获取混凝土回弹值，除检测角度修正值外，根据其投入使用年限，辅以非关键位置钻孔检测确定碳化深度值，进行碳化深度修正，并引入混凝土使用年限确定的徐变对强度影响修正系数，综合评判混凝土有效强度参考值。使用混凝土裂缝检测仪检测代表性裂缝的宽度和深度，根据检测数据进一步判断并确定裂缝性质[1]。

使用钢筋锈蚀仪检测钢筋腐蚀情况，确定钢筋锈蚀程度，判断钢筋工作状态； 并根据钢筋锈蚀程度验证混凝土裂缝产生的原因、性质和发展方向。

3 桥梁各部分的维修与加固技术

3.1 上部结构的维修与加固技术

1）钢结构的维修与加固：在桥梁的剩余使用寿命期内结构性的维修与加固较少，由有资质的设计单位验算后确实需要时，采取增设或改良肋板、修复损坏的钢构件、焊接加厚或加宽下翼缘板并实施跨节点连接等方式来增加桥梁钢主梁的承载能力，实施时需要修建便道便桥进行交通引流；防腐的维修操作，按照施工规范实施，对单跨中小桥在防腐涂层剥落部位，底漆及面漆按原漆面层数和厚度修补完成后应整体增做一道面漆； 对大桥及多跨桥的防腐涂层剥落部位底漆及面漆按原漆面层数厚度修补完成后，对经修复的主梁按梁、按跨及其余钢结构按单个构件增做一道面漆。

2）钢筋混凝土桥面板的维修与加固：一是钢筋锈蚀的修复，对需要除锈处理的钢筋，将锈蚀点混凝土凿开，用钢丝刷进行除锈，涂刷一层防锈底漆，涂刷防锈底漆时要对凿开的混凝土面采取隔离措施，避免油漆污染混凝土面，在凿开的混凝土面上用水湿润，涂刷一层水泥素浆，在水泥素浆湿润状态时使用微膨胀细石混凝土或高强无收缩胶浆材料灌实； 多数钢筋因保护层裂缝产生微量锈蚀不需要做专门除锈处理，通过裂缝封堵阻断水汽接触达到阻锈目的即可。二是混凝土桥面板裂缝维修与加固，对结构性剥落、裂缝损坏，一般处于稳定状态，沿损坏影响部分外缘将钢筋保护层混凝土切缝凿出，再按照钢筋除锈修复施工流程处理； 对应基于混凝土开裂弹性理论设计的活性裂缝，采用弹性材料对0.3 mm 以下宽度的裂缝进行表面封缝，0.3 mm 以上宽度的裂缝采用弹性材料注浆灌缝，目的是阻断水汽与钢筋的接触以维护钢筋工作性能。

3.2 下部结构的维修与加固技术

1）基础维修与加固。同时采取直接维修和间接维修的方法，直接维修是对裸露的钢桩基础进行除锈、做防腐并增加一定厚度的钢筋混凝土包裹层，对裸露并有部分剥落、裂缝的钢筋混凝土桩基础进行钢筋混凝土包裹；间接维修是锥坡修复，采用设置拦河坝等方法提高河床淤积高度，保证桥台、桥墩基础的埋置状态。在河道设置丁坝、顺坝进行导流，以减少水流对墩台的冲刷损坏。

2）桥台的维修与加固。在联合梁桥中多采用埋置式桥台，桥台损坏多因桥头锥坡受可变作用及偶然作用损毁致桥台桩基悬空，部分裸露的桩基在偶然作用下桥台出现结构性裂缝，该裂缝在一般情况下处于稳定状态。先用切割机将表面切成宽5 mm、深20 mm 的槽，用高压水冲洗干净，并用压缩空气吹干，再用无收缩高强胶浆进行表面封缝抹平，在缝宽0.3 mm以上部分安装注浆嘴； 缝宽＞2.0 mm 部分使用高强无收缩浆料注入灌缝；灌缝浆料强度达到80%后对缝宽0.3～2.0 mm 部分采用热风吹缝注入环氧树脂。

3）桥墩的维修与加固。桥墩的损坏主要集中在承台和墩身混凝土表面因受水中砾石的冲刷影响损坏，部分柱式墩因柔性抗震特性，冲刷损坏后局部截面减小部位出现水平微裂。在经荷载计算后在桥梁基础承载能力的安全储备以内，于承台表面和墩身表面增加一定厚度的高标号钢筋混凝土包裹层，对承台和墩身起到保护和加强作用。

3.3 支座系统的维修与加固技术

支座系统的损坏主要由于旧桥工艺落后，采用的是平板橡胶支座，使用多年后出现支座自身损坏，以及支座沿桥梁纵向朝背墙方向位移且部分脱离垫石面达到一定的面积，影响使用安全，需要根据损坏程度采取相应的维修与加固技术。

1）支座系统的固定。对支座自身完好，发生位移量小，还没有脱离垫石，不影响使用效果，但存在位移继续发展趋势的情况，需要对支座进行固定以阻止其继续位移，采取在垫石后背墙底部垫石面高度位置植筋绑扎钢筋网片，用高标号混凝土将垫石四面包起来，混凝土高度高于垫石面25～30 mm，距离钢梁底面＞20 mm，需要在左、右、前侧设置向外向下的排水孔。

2）支座系统的校正。对支座自身完好，发生位移量较大，且有少部分已经脱离垫石的情况，在支座脱空部分底部使用钢条下垫抄平钢楔，用锤击钢楔将钢条与脱空部分支座楔紧，在背墙底部按固定技术的位置先植两根钢筋，并焊接两根顶丝，顶丝端部设置与橡胶支座宽度一致，高度略小的钢条，将钢条与橡胶支座脱空边侧面用顶丝顶紧。每天早上检查钢楔的松紧，并加强紧固顶丝，经过数天的操作，借助钢梁昼夜温缩效应，以及桥上行车荷载产生的振动效应，将橡胶支座复位至垫石上，然后按照支座系统的固定技术进行加固。

3）支座更换。对位移量过大、承压面过小而产生损坏的支座，需要更换同型号新支座，更换新支座应进行交通管制，在台前设置临时基础，临时基础顶面距离钢梁底部高度需考虑千斤顶高度、钢桁架高度、橡胶垫块厚度，按照每根主梁两台千斤顶设置，钢桁架要有足够刚度，并能有效地将千斤顶的力通过橡胶垫块作用在桥梁主梁下翼缘支座前200～600 mm上，保证顶升时的总体稳定性；千斤顶使用等压力控制。将整个桥端头顶升5～10 mm，将同等型号的新支座从侧面推入替换原支座，再按照支座系统的固定技术进行加固。

4）将支座由铰支座变为刚支座。对部分单跨小桥和桥墩上设有胀缝的多跨中桥，桥台位置支座损坏的，经设计单位验算后将垫石之间台帽上面层混凝土保护层局部凿除，露出部分箍筋段，在上面焊接钢筋，在背墙上植筋，绑扎钢筋网，使用比原混凝土高一个强度等级的混凝土将钢梁端部与桥台浇筑为一个整体。在浇筑混凝土后的养护期内，需进行交通管制。

3.4 附属设施的维修与加固技术

1）锥坡维修。对部分损坏严重的桥头锥坡，桥台桩桩基础的桩间土在台背永久作用及路面可变作用下位移，导致桥头搭板沉落，路面塌陷。先对桥台锥坡范围土方进行回填，并进行锥坡圬工砌筑，锥坡圬工基础埋深、厚度、强度均应比原做法提高1～2 个等级。在修复锥坡时还要重点注意将锥坡上的排水设施一并完善。

2）桥头搭板维修。桥头锥坡维修结束后，将沉落的搭板拆除，重新对搭板范围的路基进行压实，再施工搭板基础和搭板钢筋混凝土。新施工的搭板不应小于原搭板长度的1.5 倍。

3）桥面铺装维修。剔除破损的桥面铺装层，重新施作桥面的防水层和沥青面层[2]。对桥面铺装层采用整体或是局部剔除重做，需要与设计、监理现场评估确定，凿取一定范围的原铺装层样品，用观察法确定其完整性及与钢筋混凝土桥面板之间的黏结性。采取局部剔除重做的桥梁，在局部铺装层重做结束后应整体做一道10 mm 厚沥青表面处治上面层。

4）伸缩缝维修。部分桥梁的伸缩缝损坏严重，需要整体更换时将原伸缩缝位置钢筋保护层范围内混凝土切割开，凿出钢筋网内混凝土，去除损坏的伸缩缝，重新安装新的伸缩缝，并浇筑钢纤维混凝土[3]。钢梁支座已经由铰支座改变为钢支座的桥头，将原伸缩缝拆除后将桥面板钢筋与台背钢筋连接，用较原混凝土高一个强度等级的混凝土浇筑为整体。

5）其他维修。对桥面排水系统堵塞和损坏部分进行疏通，对损坏的排水管进行修复，对老化断裂的PVC 管采用短管及内衬的办法进行接长修复，对损坏的铸铁管采用内衬焊接法接长修复。对桥面栏杆进行防腐和更换的修复工作。桥头道路损坏部分按照设计路面结构形式进行维修。

4 结语

经过对联合梁桥的综合系统性维修与加固，能够有效改良桥梁的通行状况，运行过程中进行精细管理，使桥梁能适应新的交通流量需求，达到并且延长桥梁的使用设计年限，采取维修与加固处理与拆除重建相比，其经济性更好，性价比较高，特别是我国经济欠发达地区和20 世纪八九十年代修建的桥梁，在一定时期内联合梁桥的综合维修与加固技术有相当大的适应性和发展空间。