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摘要：钢筋混凝土箱形拱桥是深沟峡谷地区桥梁工程建设的典型形态，实现其加固质量的规范化设计，不仅有助于桥梁整体结构稳定性的提升，更对工程建设效益获得和行车安全具有重大影响。本文结合黄田大桥加固改造工程实践，对桥梁加固设计的要点进行分析，并指出空腹式钢筋混凝土箱形拱桥加固设计的具体内容。以期有利于空腹式钢筋混凝土箱形拱桥加固设计的规范，进而在提升桥梁建设质量的同时，实现人们出行安全的有效保证。
关键词：空腹式；箱形拱桥；加固设计
随着交通基础设施建设的深入，我国桥梁工程发展迅速。作为桥梁工程建设的重要形式，空腹式钢筋混凝土箱形拱桥具有较强的跨越能力，故而在深沟和峡谷地区应用较为广泛。工程实践中，分段预制吊装、搭架现浇、转体施工是其基本的建设方式，然而受自身受力、施工及养护等诸多因素影响，钢筋混凝土箱形拱桥存在一定程度的工程病害，亟需进行必要的加固处理。本文结合黄田大桥的加固实践，就其加固设计的内容展开分析。
一、黄田大桥加固概况
黄田大桥位于古田县G235上，桥梁长度和宽度分别为97m和9m；在建设形态上，桥梁中心桩号为K274+533，而1x10.1+1x64+1x10.1m箱型拱是其基本的桥跨组合方式。工程人员在《公路工程技术标准》JTG B01-2014、《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）等文件的支撑下，对其进行严格的结构完整度和载荷检测。从检测结果来看，该桥梁为三类危桥。桥体病害表现在以下方面
其一，黄田大桥桥面铺装中存在着裂缝和露筋现象，且伸缩缝止水带、局部桥栏、桥头搭板、台后路面破损较为严重。其二，桥梁拱上立柱的病害较为突出，其中，竖向环向裂缝、钢筋锈蚀膨胀是其主要的两个表现方面。其三，主拱圈拼接处、主拱圈1/2跨腹板等部位都存在不同程度的砼剥落露筋现象（如图1）。为实现这些病害的有效处理，确保黄田大桥应用质量提升，故对其进行必要的加固设计和处理。
图1 盖梁露筋锈蚀
二、空腹式钢筋混凝土箱形拱桥的加固设计要点
空腹式钢筋混凝土箱形拱桥是一种高效化、经济化的桥梁应用形式，一般情况下，其拱截面挖空率可到到50%~70%，故而在减少圬工体积，减轻桥梁重量的同时，实现了上下部结构施工造价的有效节约[1]。工程建设中，对其进行结构加固的根本目的在于确保其承载能力增强，进而在避免桥梁病害发育的基础上，实现桥梁整体施工效能和耐久性的有效提升。就黄田大桥而言，面对较为严重的桥体病害，在加固设计中，其应注重以下内容的全面把控：
其一，注重桥面结构的系统加固，具体而言，其应在改性材料的支撑下，实现桥面铺装的规范修补。其二，桥梁裂缝是黄田大桥的主要病害之一，在裂缝加固处理过程中，其应对裂缝的发生部位、裂缝宽度进行系统考虑，然后针对性的进行修补方法应用。一般情况下，裂缝宽度低于0.15mm，则统一对其进行封闭处理。而若裂缝超过0.15mm，则应根据具体的发生部位对其进行加固。譬如拱上立柱加固中，先灌浆处理，再粘贴环向碳纤维布套箍是其基本的加固方式；而在主拱圈加固过程中，一大灌浆完成，则施工人员应对其空洞、掉块部位进行环氧小石子砼修补方式的规范应用。此外，对于其它剥落、疏松、腐蚀等劣化的部位，环氧砂浆修补是起较为有效的处理方式。其三，实现外漏钢筋锈蚀部位的合理处理，然后在其表面进行砼浇筑，确保钢筋密封的科学合理，从实现桥梁结构的有效约束。
三、空腹式钢筋混凝土箱形拱桥加固设计的具体内容
1、加固材料设计
材料设计是空腹式钢筋混凝土箱形拱桥加固设计的基本内容，同时其也是桥梁加固质量提升的关键所在。黄田大桥加固设计过程中，受桥梁病害类型多样等因素的影响，其材料应用较多。具体而言，裂缝封闭压浆和砼表面缺损修补所用胶剂、水泥、钢筋、碳纤维布、改性环氧胶粘剂、桥面修补材料等都是其主要的设计内容。
就裂缝注浆料应用过程而言，其应对胶体抗拉、抗压和抗弯强度进行严格规范。胶体抗拉强度需不低于30MPa，而抗压强度和抗弯强度应分别比小于65MPa和40MPa；同时当胶体粘接温度处于25℃时，其初始的粘度需保持在20~150mpa·s。硅酸盐水泥应用过程中，水泥强度等级应不低于42.5。本工程材料用HPB300钢筋、HRB400带肋钢筋对桥体进行加固应用，并确保其满足国家加固材料的应用规范。碳纤维布应用过程中，抗拉强度、弹性模量和伸长量等都是其控制的重要指标[2]（如表1）。另外，在粘接结构胶材料、桥面修补材料应用过程中，工程人员依据建设实际，对其进行必要设计规范。譬如，粘接结构胶材料使用中，改性环氧胶粘剂是其基本的应用形态，而桥面铺装材料应用中，注浆型高分子粘接剂—裂缝修补胶、改性环氧砂浆等都是其主要的应用内容。
表1 碳素纤维布主要力学性能指标
2、桥面铺装加固修复设计
桥面铺装修复设计是空腹式钢筋混凝土箱形拱桥加固设计的重要内容。就加固设计过程而言，其包含以下层面内容的具体把控：其一，实现桥面改性环氧薄层铺装技术的规范应用。一般情况下，桥面混凝土表层预处理、修复与找平路面缺陷、设置施工边界、进行第一层环氧薄层铺装、回收多余骨料、进行第二层环氧薄层铺装、回收多余骨料、清理路面、开放交通是其基本的修复流程。其二，在环氧薄层铺装过程中，环氧胶粘剂搅拌、骨料撒布、浮粒回收等都是其把控的重点所在。环氧胶粘剂搅拌器的转速应保持在300转/min，且搅拌时间的不得低于三分钟，同时需避免气泡、发白现象的发生。而骨料撒布应避免漏撒和不均匀现象，此外浮粒回收过程中，高压无油压缩空气吹除浮粒是其基本的应用形态。其三，进行桥面混凝土坑槽处理时，其需对较为松散的边缘薄弱层进行清理，然后在规范立模的基础上，进行环氧砂浆的合理应用。需要注意的是，一旦坑槽裂缝较大，则施工人员应注重高强度骨料拌和环氧成砂浆的搭配使用。唯有如此，才能实现桥面铺装加固修复设计的规范合理。
3、结构裂缝加固处理设计
结构裂缝加固处理设计中，确保加固质量符合国家《工程结构加固材料安全性能鉴定技术规范》(GB50728-2011)和《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）要求的基本性能指标，是其加固设计的基本目标。具体而言，在加固处理过程中，若裂缝宽度小于0.15mm，则采用一次灌浆处理是其基本的加固方式，而一旦混凝土结构裂缝的宽度大于0.15mm，则应注重 A 级环氧灌缝胶的规范应用。在材料应用前，应由施工监理及业主对其进行检测，混凝土结构裂缝灌浆处理过程中，裂缝清理、粘贴注浆嘴和封闭裂缝、试漏、配制注浆液、压力注浆、二次注浆和清理表面是其基本的加固流程，需要注意的是，在注浆之前，应对其进行灌缝用胶的合理设置，并且灌缝用胶必须采用已经配置好的成品。
4、显性病害加固设计
黄田大桥加固处理过程中，显性病害处理是其加固设计的重要内容。具体而言，其包含了钢筋锈蚀处理、蜂窝、麻面及空洞等病害的处理。全桥露筋锈蚀部为处理过程中，环氧砂浆是其基本的修补方式；同时，针对锈蚀损失面积达到钢筋面积的 5％以上的主筋，工程建设人员应对其进行凿除处理，并做好等规格钢筋的有效焊接。蜂窝、麻面及空洞等病害处理中，工程建设人员应在修补层冲洗干净后，对其进行基液涂刷，然后在进行环氧砂浆补立面施工。需要注意的是，补立面厚度一旦超过20mm，则应注重分层补充的合理应用，以此修补面积不能超过1.5×3m2，同时还应做好部里面的保养维护工作，确保桥梁加固质量的有效提升。
5、立柱粘贴炭纤维布加固设计
碳纤维布沿着立柱表面等间距无间断连续粘贴是桥梁结构加固的重要方式[3]。加固设计过程中其应注重以下要求规范：其一，采用粘贴炭纤维布加固处理中，纤维布之间需进行20cm×20cm观察窗口的设置。其二，一旦立柱裂缝超过0.15mm，则应在灌浆结束且浆液固化之后，在进行粘贴炭纤维布的应用。其三，碳纤维布粘贴完成，则应在其表面进行粘浸胶的涂抹，并按桥墩混凝土颜色调配涂料，以达到涂装后颜色一致。
结论
空腹式钢筋混凝土箱形拱桥加固设计对其应用质量提升具有重大影响。实践过程中，工程建设人员只有充分认识到钢筋混凝土箱形拱桥加固的必要性，并在分析其加固要点的基础上，进行加固内容的合理设计，才能确保空腹式钢筋混凝土箱形拱桥加固设计的规范，进而在提升桥梁建设质量的同时，实现人们出行安全的有效保证。
参考文献:
[1]边广波, 刘维栋, 王磊. 空腹式钢筋混凝土箱形拱桥的加固设计[J]. 公路, 2017(7):124-128.
[2]谭竣. 上承式钢筋混凝土箱形拱桥加固技术研究[J]. 山西建筑, 2016, 42(31):179-180.
[3]伍晓孟, 谭科. 某上承式钢筋混凝土箱形拱桥施工图设计要点探讨[J]. 中国高新技术企业, 2016(12):94-95.
作者简介：郑鑫鑫，1989年01月，男，汉，福建省柘荣县，学历本科，学位学士，助理工程师，路桥设计。
论文作者:郑鑫鑫
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/29
标签：拱桥论文; 裂缝论文; 钢筋混凝土论文; 桥梁论文; 桥面论文; 病害论文; 环氧论文; 《防护工程》2018年第35期论文;