陈东霞
佛山市禅城区公路交通发展中心 广东 佛山 528000
摘要：在禅城区公路交通发展中心辖区内有相当一部分桥梁，由于修建年代久远，原设计的荷载等级仅适应当年的要求，面对今天交通事业的发展，已表现出荷载等级偏低、承载力不足的缺陷，病害逐渐产生和发展，桥梁总体技术状况评定等级达到四类、五类的现象较多。本文主要通过对粘贴钢板加固法在佛山市禅城区紫洞大桥等地方公路桥梁维修加固工程的应用实践，系统介绍和验算了粘贴钢板加固法的粘贴钢板截面积、钢板应变、应力、挠度和抗弯刚度等关键技术指标体系在工程实践中的技术参数及验算分析。相关技术参数及施工技术要点可为类似市政工程或者工程环境的项目的实施和应用提供有价值的工程参考。
关键词：简支梁 粘贴钢板加固法 方案 设计 验算分析
一、工程简介
紫洞大桥位于佛山市禅城区南庄镇境内，跨越北江。桥梁中心桩号K5+730，桥梁全长1034m，全宽25.5m，桥面横断面布置为：0.5m（防撞护栏）+11.25m（行车道）+2.0m（分隔带/斜拉索区）+11.25m（行车道）+0.5m（防撞护栏），双向6车道，于1996年6月竣工。该桥设计荷载等级为汽车-超20级，挂车-120。紫洞大桥引桥除南庄侧跨越河堤处采用30m预应力砼简支空心板外，其余各跨均为20m 预应力砼简支空心板。引桥南庄侧跨径布置为15×20m+30m+3×20m=390m，引桥罗村侧跨径布置为18×20m=360m。
本次对紫洞大桥进行维修加固设计，维修加固设计维持原设计荷载等级。
紫洞大桥主要技术标准
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二、引桥空心板病害情况
2.1、病害情况
通过了解该桥的运行情况，该桥在建设初期，通行大量重车，至今运营已20多年，整体状态较好。根据桥梁定期、专项检测发现的病害情况，结合以往加固经验，由于空心板底板较薄，部分空心板由于施工质量不佳，导致空心板出现沿着纵向预应力筋的纵向开裂，影响结构的耐久性，随着使用年限的增长，纵向开裂发展，影响结构的承载能力。
本次检查发现，左幅引桥梁体共有蜂窝3处0.21㎡，破损2处0.44㎡，锈胀露筋55处12.94㎡，斜向裂缝37处17.4m，纵向裂缝223处1449.66m（其中83处裂缝长度超过1/2跨径10m）；纵缝修补良好约35处306.3m，25#跨梁底钢板加固8片约192㎡，28～40#跨梁底砂浆抹面，局部空鼓、缺损。
2.2、病害原因分析
空心板板底存在纵向裂缝，个别空心板板底存在斜向裂缝、横向裂缝，病害原因分析如下：
（1）空心板底厚度较小，在温度、混凝土收缩徐变、泊松效应等作用下，易产生沿纵向钢筋及纵向预应力管道的纵向开裂；
（2）翻阅原桥竣工图纸，空心板采用先张法预制空心板，空心板端部底板厚度较薄，在活载长期作用下，产生斜向裂缝；
（3）根据检测报告，该桥个别空心板边板跨中板底出现横向开裂，分析主要原因为该桥边板和中板预应力配置相同，承载力安全储备较低，在长期荷载作用下，个别空心板出现跨中横向裂缝；
（4）空心板施工质量较差，底板保护层厚度不足，出现露筋锈蚀；
（5）空心板在活载的长期反复作用下，铰缝易出现脱落。
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空心板板底纵向裂缝
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三、加固设计
3.1、加固设计原则
（1）、维修加固后结构构件的安全性、耐久性应得到提高。通过对病害部位进行加固后，改善受力状况，提高结构构件的安全性和耐久性。
（2）、加固设计应与施工方法紧密结合。旧桥加固是在原结构上进行的，势必受到原结构的限制，因此维修加固设计应充分考虑施工的可行性。
（3）、加固施工对环境的影响要小。旧桥维修加固需要对原混凝土结构进行基面处理，其施工过程中必然产生粉尘、废弃物等，施工过程中应采取有效措施，减少施工对环境的负面影响。
3.2、加固设计方案
3.2.1、加固方法介绍
粘贴钢板加固法是用环氧树脂系列黏结剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构物的受拉区或薄弱部位，使之与原结构物形成共同受力的整体，以提高其抗弯、抗剪能力及刚度，改善原结构的钢筋及混凝土的应力状态，限制裂缝的进一步发展，进而提高桥梁的承载能力与耐久性的加固方法。
3.2.2、加固方案设计思路
引桥 20m预应力空心板部分空心板存在板底的纵向开裂，维修加固思考如下：
（1）、根据竣工图，20m预应力空心板为先张构件；开裂长度多数为 15m左右，达到板长的3/4，长度较长，根据检测报告照片，位置基本均位于靠近腹板处；
（2）、开裂均伴随渗水析白，说明局部竖向已裂通板底；
（3）、个别板底裂缝修补后，出现反射裂缝。
（4）、根据2020年定检报告，空心板底纵向开裂病害范围增长，且出现此病害的梁体数量增加1倍以上。
（5）、考虑到空心板底板宽度较小，粘贴碳布或碳板作用长度较小，加固效果相对不佳，同时结合现有第25跨空心板底板粘贴钢板加固情况，研究粘贴钢板加固的可实施性以及与现有加固形式的协调统一，综合考虑，本次对纵向开裂空心板进行了粘贴钢板加固。
紫洞大桥引桥除南庄侧跨越河堤处采用30m预应力砼简支空心板外，其余各跨均为20m 预应力砼简支空心板。首先对空心板裂缝宽≥0.15mm的裂缝采用优质的灌注胶进行裂缝的化学灌浆补强，对裂缝宽＜0.15mm的裂缝进行封闭处理；然后在空心板板底采用灌注法横向粘贴钢板进行加固，横向加固钢板宽度15cm，纵向间距60cm；纵向压条采用宽度15cm的钢板，布置于横向加固钢板的两端。所有钢板均采用Q235B钢板。
3.2.3、粘贴钢板法施工流程
对空心板板底采用灌注法粘贴钢板，施工要点和主要工艺流程为：混凝土表面处理→钻孔植埋螺杆→钢板下料及表面处理→钢板粘贴→植栓紧固→灌注结构胶→养护检验→防腐处理。
3.3、加固设计方案验算分析
本桥采用桥面板加厚100mm钢筋混凝土补强层和板底粘贴钢板综合加固方法进行加固。混凝土强度等级采用C30，计算时可按C23考虑，计算厚度取。
桥面板加厚后，等效截面上翼板厚度为，截面高度，有效高度。
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结束语：采用本加固方法施工简便、快捷、所占空间小、加固施工周期短、材料消耗小。加固后能明显提高结构的强度、刚度和稳定性且基本不增加被加固构件断面尺寸和重量，从而改善原结构钢筋及混凝土的应力状态，达到提高构件的抗弯、抗剪能力，减少裂缝继续发展的效果。粘贴钢板加固方案的受力模型相对明确，对于需要提高承载能力的桥梁采用粘贴钢板加固方案较为可靠。钢板由于拉压强度很高，加之粘贴后的钢板主要承受活载，对于受弯、受剪和受拉构件其补强效果优于加大混凝土截面。粘贴钢板加固法的优点是，能在桥下施工，不影响交通，加固工作量不大，而且加固的效果也较为显著。因此，在桥梁结构补强加固中，是一种应用较多的方法。
参考文献：
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[2]、《公路工程质量检验评定标准—第一册—土建工程》JTG F80/1
[3]、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50
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[8]、《2018年禅城区地方公路桥梁定期检测》湖南中大检测技术集团有限公司
[9]、《佛山市禅城区紫洞大桥等地方公路桥梁维修加固工程施工图设计》北京特希达交通勘察设计院有限公司
[10]、《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008