赛岐大桥引桥桥面维修改造技术探究

王建华

（宁德市公路事业发展中心，福建 宁德 352100 ）

我国在上世纪60～80年代修建了大量的先张法预应力混凝土简支组合箱梁桥，这是在当时的经济技术水平和施工吊装能力有限的背景下而广泛采用的一种中小跨径桥梁结构，为我国的交通运输事业和国家经济的发展做出了巨大的贡献。但是这种桥型在快速推广应用的同时，也出现了较多的问题，其主要的缺点就是整体性和耐久性较差。随着社会经济的快速发展，交通量开始急剧增加，车辆轴重也越来越大，这使得这类桥梁大都处于超载服役状态；随着时间的推移，在荷载和外界不利环境的综合作用下，这些桥梁结构都产生了不同程度的病害，部分桥梁甚至已经成为“危桥”。本文以赛岐大桥引桥桥面维修改造为背景，介绍了这类桥梁常见的典型病害，并提出了维修改造技术方案，供今后此类桥梁的养护参考。

1 桥梁概况

赛岐大桥位于G104 宁德福安市赛岐镇，横跨赛江，全长487.8m，该桥于1991年8月竣工，设计荷载为汽车-20 级，挂-100，人群荷载为3.5kN/m2。桥面宽度为：净-9.00m（行车道）+2×1.50m（人行道）=12m，每侧人行道悬挑0.5m，桥面为10cm 砼铺装层。桥跨结构为：30m+（45m+3×70m+45m）+5×30m=480m，主桥为（45m+3×70m+45m）的5 跨预应力混凝土箱形连续梁；赛岐端引桥为1 孔30m 的先张法预应力混凝土简支组合箱梁，罗江端引桥为先张法5 孔30m 的预应力混凝土简支组合箱梁。

图1 赛岐大桥总体布置图（单位：cm）

2 引桥病害及成因

2.1 引桥桥面主要病害

引桥槽型梁外观质量较好，跨中截面和支点截面均未发现受力裂缝。桥面预制空心板大多存在纵向裂缝，尤其以罗江侧引桥第1 跨桥面中线附近桥面纵向开裂问题最为严重，其中裂缝长度、最大宽度分别为30m 和4cm，该裂缝纵向贯穿于整个桥跨，纵向裂缝贯通桥面板，存在漏水情况；桥梁下游侧两片槽型梁存在向外滑动现象，滑移距离约为4cm，槽型梁两端横隔板连接钢构件被拉断。

图2 桥面纵向裂缝示意

图3 桥面纵向开裂照片

2.2 病害成因分析

赛岐大桥引桥桥面产生纵向裂缝的主要原因为：其一，赛岐大桥引桥原为预应力混凝土简支组合箱梁，原桥预制空心板直接搁置在槽型梁上，梁板连接效果不佳，空心板间横向联系较弱，桥梁整体性较差。其二，空心板承载力设计承载力较设计使用汽车荷载富余较小。在使用中，受超载、重载车辆增多等因素的影响，桥梁出现了桥面空心板单板受力和抗力不足，进而产生桥面纵向裂缝。其三，本桥梁还存在下游侧两片槽型梁向外滑问题，其诱发原因在于：随着桥梁使用年限的增加，其纵向裂缝的宽度不断扩大，受此影响，桥梁空心板单板受力现象加剧，并且桥梁的横向联系逐渐减弱，在车辆反复冲击等因的影响下，桥面板和桥面病害发生恶性循环问题，最终导致槽型梁向外滑问题。

3 引桥桥面维修改造技术方法

针对引桥桥面的病害，目前主要的加固方法有以下几种：

（1）粘贴钢板或碳纤维布：该方法是将钢板或碳纤维布粘贴在桥面板底部，用以增加板底抗拉性能，对混凝土开裂能起到一定的限制作用。其优点是施工方便、适应性强。但由于钢板或碳纤维布与桥面板紧密粘结才能发挥效果，故对施工工艺有较高的要求。而且钢板会增加结构自重，碳纤维布不能补强结构刚度，因此提高桥面板的承载力有限。

（2）改变结构受力模式：在桥面板下部粘贴1 层钢筋混凝土现浇板，增大桥面板的截面高度。同时现浇板通过在槽型梁腹板植筋，将槽型梁与桥面板连接成一个联合截面，类似于带湿接缝的小箱梁结构。伸缩缝附近还可做局部加厚处理，抵抗车辆冲击荷载作用。这种方法增强了梁板协同作用，提高了桥面板的抗弯能力，以及抵抗局部冲击荷载的能力，改善了组合桥梁的整体工作性能，使得桥梁的承载能力有较大的提高，其缺点是施工复杂、难度较大，需要搭设模板和临时支架。

（3）直接更换桥面板。这种方法的优点是针对性强，施工方便快捷。现在施工技术较好，材料质量高。重新安置的桥面板能够满足一段时期交通的需要，但是缺点是板上的铺装层必须拆除后重新铺设，并且在更换的过程中需要封闭桥梁施工，影响正常交通通行。

在上述三种方法中，粘贴钢板或碳纤维布方法、仅将两片梁之间改变结构受力模式的方法，属于治标不治本的加固方式。直接更换桥面板方法，不仅可以提高各片槽型梁的协同工作能力，使各片梁的受力更加均匀，而且桥梁的横向整体性和行车舒适性均有明显改善。

图4 引桥桥面维修改造后断面

4 引桥桥面维修改造施工要点

4.1 桥面板与既有槽型梁的连接

新现浇桥面板与原预制槽型梁的连接直接影响着本项目的加固成败，槽型梁上方的空心板拆除时应注意保留槽型梁顶部的钢筋，能继续使用的可适当弯折于新桥面板中，不能继续使用的，要在该钢筋一侧沿纵桥向植入φ16钢筋，植入深度不小于15d。为了加强新现浇桥面与原预制槽型梁的连接，本次维修改造采用的植筋方式，在桥面板混凝土范围内采用矩形形式与桥面板的纵横向钢筋采用双面焊接或者搭接的形式连接在一起。

拆除空心板后，凿毛槽形梁顶端旧混凝土，深约1cm。清除表面浮浆及松动骨料，使混凝土结合面表面粗糙度达到±7mm 要求，浇筑新混凝土前充分清洗旧混凝土，使混凝土表面湿润无明水，涂刷界面剂，以保证新老混凝土结合良好。

4.2 桥面板混凝土浇筑

桥面板由于钢筋较密，振捣必须充分到位，应注意避免过振引起的集料沉底，砂浆上翻的现象。桥面板时应一次性浇筑完成，并采取适当措施，减少混凝土收缩，及时、充分养护，避免早期开裂。混凝土养生期间应尽量避免受扰动，湿养时间不小于15d。

4.3 槽型梁纠偏复位施工

槽型梁滑移是本项目的主要病害表现，对于PLC 系统同步顶升控制，要求千斤顶配有液压控制系统、液压锁，进而在保证竖向顶升操作同步性的基础上，防止系统及管路失压问题。滑移面安装时，要求在钢板与槽型梁底的楔形钢板外边缘进行焊接处理，并且要在四氟滑板表面的储油槽内放慢硅脂。下落及PLC 系统同步横向纠偏控制的施工内容与顶升施工相反，要求顶推过程的同步误差小于0.5mm，当超过这一标准时，应通过关闭液控单向阀的方式确保梁体安全。

4.4 主要施工管理

桥面系拆桥、交通管制是项目实施的两个难点。在拆除管理中重视桥面监测，项目纵向监测中，每2m 布设高程测点；而在横向检测中，应在每个断面的中线、上、下游人行道边缘桥面设置检测点。在实际拆桥中，按照先拆除人行道构件，再由外往内拆除桥面铺装和空心板的顺序进行作业，拆除中不得对其他构件造成影响。工程项目交通管制中，与交警部门加强协作，强化施工区域交通组织的管控；同时要求要求19 座以上客车及5 吨以上货车暂停通行，19 座以内客车空车通过；最后加强施工现场通行管理，如安排交通指挥人员进行指挥，然后在交通标志、标线指示单幅引导下交替通行，修复期间赛岐大桥全程限速20km/h，确保了项目施工的交通安全。

5 引桥桥面维修改造效果评价

为检验引桥桥面维修改造的加固效果，在引桥加固施工完成后，对赛岐大桥罗江侧引桥第1 跨、第2 跨进行了对比试验，具体如下：

5.1 静载试验及结果对比分析

罗江侧引桥第1 跨、第2 跨最大正弯矩偏载、中载工况作用下挠度数据对比见下表。

表1 挠度数据对比表

分析表1 可知：

1、在偏载和中载工况作用下，罗江侧引桥第1 跨和第2 跨全截面实测挠度总和相差不大；

2、第2 跨受荷载作用的梁片挠度大于第1 跨相同荷载作用下相同梁片的挠度，在实测挠度总和相差不大的前提下，说明第1 跨在加固后各梁片之间的横向联系有所提高。

5.2 环境脉动试验及结果分析

在桥面无任何交通荷载以及桥梁附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微幅振动响应。脉动试验主要测定桥跨结构自振频率、阻尼比和振型。

表2 脉动试验实测值与理论值相比较

环境脉动试验结果显示，罗江侧引桥第1 跨和第2 跨实测基频大于理论基频，实测振型与理论振型吻合较好，表明所测结构实际刚度大于理论刚度；第1 跨实测1 阶频率（4.40Hz）与第2 跨实测1 阶频率（4.88Hz）较为接近。

5.3 引桥加固效果评价

根据罗江侧引桥第1 跨和第2 跨静动载试验结果及实测挠度数据可以得出以下结论：

1、将桥面板、桥面铺装与槽型梁整体现浇在一起，同时在L/4、L/2、3L/4处增设3 道横隔板的加固方式，能够有效的提高桥梁的横向联系，确保在荷载作用下各梁片受力较为均匀，提高各梁片之间共同承担荷载作用的能力。

2、将桥面板、桥面铺装与槽型梁整体现浇，由于自重增加，加固前后的桥梁整体刚度未发生明显变化，整体刚度未得到有效提升。

3、根据赛岐大桥竣工图，结合静动载试验的结果分析，空心板是横向放置在槽型梁上方及槽型梁之间，横向联系主要依靠桥面铺装的整体性来传递，这种结构形式具有梁与梁之间的横向联系弱、易破坏等缺点。在日常检查中，若发现桥面铺装出现沿空心板搭接位置的纵桥向裂缝时，应引起高度重视，及时进行修复，避免出现严重的单板受力现象，影响桥梁的运营安全。

6 结语

科学合理地进行桥面病害维修改造，能有效提升桥梁想项目的整体应用效益。结合赛岐大桥引桥桥面病害维修改造项目实际可知，桥梁不同，其桥面病害和具体的成因表现具有较大差异，在桥梁桥面病害维修改造中，施工人员只有系统分析桥面病害成因，合理选择病害处置方式，才能有效地提升桥梁病害处置质量，继而为人们创造安全的交通出行环境。