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预应力钢丝绳网片在混凝土桥梁加固中的应用

作者: admin 编辑: admin 来源:admin 发布日期:2020-01-13 10:36
信息摘要:
当前我国高速公路建设规模日益加大,对于长期处于复杂环境中的桥梁,极易产生各种病害,影响其使用寿命,需要采取针对性的养护方法进行维护,确保桥梁结构长期安全服役,保障
当前我国高速公路建设规模日益加大,对于长期处于复杂环境中的桥梁,极易产生各种病害,影响其使用寿命,需要采取针对性的养护方法进行维护,确保桥梁结构长期安全服役,保障人们的生命财产安全[句。
对桥梁结构物进行维护,相对新建而言不仅节省大量资源,费用也会大幅降低[。维修加固改造技术已成为桥梁工程领域开发和研究的热点,并且桥梁的维修加固改造方法多样,不同加固技术之间也存在各自的优点及其局限性]。论文针对高速公路某人行天桥出现的病害,采取预应力钢丝绳网片+聚合物砂浆的加固及时进行处治,解决了因其自重产生的跨中下挠问题,为类似的桥梁病害处理提供一种新的维修加固改造思路。

1工程概况
沪渝高速公路某互通匝道上的一座人行天桥,天桥全长25m,桥面全宽300cm,桥台为重力式桥台。该天桥上部结构为两福矩形纵梁,梁长25m,梁底宽55cm,梁高100cm。在日常养护巡查中发现,天桥的跨中区域明显出现下挠现象(见图1)。并且,通过针对性地检测发现该桥跨中区域出现多达149条裂缝,其中超限裂缝36条,最大缝宽达0.30mm。梁体裂缝形态主要呈现为梁底横向发展延伸至腹板,为典型的受弯裂缝。

2病害原因分析
天桥纵梁为普通钢筋混凝土梁,设计为人行天桥,不能通行车辆,混凝土结构在自重作用下导致跨中下挠,纵梁底板沿跨中向两侧延伸产生多条裂缝。

3维修方法
依据相关规范,对于公路桥梁存在的裂缝按照其缝宽进行针对性处理:当缝宽≥0.15mm时,采取灌缝法进行压力注胶;当缝宽<0.15mm时,采用封缝法进行表面封闭。
对于混凝土表面缺陷,如蜂窝麻面或者空洞等,通常采用环氧砂浆进行表层修补。
按照上述原则,对人行天桥出现的裂缝和表面缺陷进行处治后,在纵梁的底部和腹部依次分别安装纵向预应力钢丝绳网片(单福纵梁共安装38根,张拉控制力为8kN),再均匀安装横向U型预应力钢丝绳网片(共安装16处,每处24根,张拉控制力为4kN。),然后通过张拉钢丝绳网片,提高纵梁的抗裂性,增加一定的压应力储备。张拉工作完成后,在加固区域分层分段涂抹35mm厚的I级聚合物砂浆并压实,最后对钢丝绳网片进行防腐保护处理,并恢复桥梁外观。

4材料选择及性能特点
4.1材料选择
1)钢丝绳网片:选用高强度威尼斯登录中心,主要材质为优质碳素结构钢制丝(S和P含量≤0.03%),编制结构型式为6×7+IWS金属股芯右交互捻不锈钢丝绳,公称直径3.05mm,其特点是高强度、低松弛、高延性;钢丝绳镀锌材料质量和锌层重量应符合GB/T15393《钢丝镀锌层》中AB级的规定,主要力学性能指标应满足表1要求。
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2)聚合物砂浆:选用I级聚合物砂浆,其抗压强度>50MPa,抗折强度>12MPa,劈裂抗拉强度>7MPa。
3)锚固系统:由锚栓、固定板、固定节组成。锚栓为化学锚栓,固定板通过胶粘剂、锚栓与混凝土构件连接成整体,固定板厚度一般不小于10mm,宽度根据结构物尺寸加工,长度应满足锚栓布设要求。
4.2材料性能特点
针对天桥的病害,采取预应力钢丝绳网片十聚合物砂浆技术的优越性如下:
1)钢丝绳抗拉性能好。钢丝绳通常采用高强钢丝,加固时充分利用了钢丝绳抗拉强度高、弯曲性能及延性好、表面凹凸利于粘结等特点]。
2)聚合物砂浆渗透性好。在原混凝土表面涂抹聚合物砂浆,两者的毛细管能相互连通,水泥胶体能相互渗透,在界面处形成自愈合效应。而且原混凝土结构与聚合物砂浆的粘结和握裹作用力极强,两者能有效粘合使得原结构的承载能力大幅提高]。
3)对结构形状和外观影响小。钢丝绳网片十聚合物砂浆技术几乎不改变原结构的外观尺寸,并且采用薄层贴补法对原结构自重的影响极小,表层的聚合物砂浆无明显色差,外观与原混凝土结构基本一致。
4)耐久性和经济性。聚合物砂浆属于高性能修补材料,其粘结性能好、固化速度快、抗压强度高,并且抗裂性、耐碱性、耐紫外线等耐久性能极好,修补后对钢丝绳网片的保护作用明显,后期的维护费用很低,有十分好的经济效益。

5施工工艺
1)设置控制点:在梁顶跨中处和四分之一处设置控制点,用水准仪测出原始标高,做好测量记录。
2)混凝土表面处理:对裂缝进行封闭处理;对梁底和梁侧在钢丝绳宽度范围内进行凿毛处理,露出新鲜混凝土,表面粗糙度不小于5mm。对梁底部阳角进行圆化打磨处理,形成直径10mm的倒角,防止钢丝绳张拉时在阳角处折断,并保护阳角混凝土的完整性。
3)固定板安装:按照设计好的固定板尺寸开槽打孔,用化学锚栓进行锚固。在钻孔时锚栓孔位如与钢筋发生干扰,可适当挪动锚栓孔位,尽量避免锚栓与钢筋发生干扰。
4)钢丝绳下料:根据安装好的固定板位置测量安装后的钢丝绳长度,再根据所需张力计算钢丝绳的伸长量,取净长度与伸长量的差值,确定钢丝绳所需的下料长度。
5)钢丝绳张拉:①将钢丝绳两端用固定结夹紧在固定板凹槽中;②测量钢丝绳网片与固定板的间距,保证钢丝绳网片张紧后的张力;③张拉前采用专用张紧器做拉伸试验,避免出现拉脱;④在钢丝绳网片的另一末端逐一张紧钢丝绳,两纵梁上的钢丝绳网片需同步对称张拉;对于单片纵梁,须以单片纵梁横断面中心线对称张拉;⑤张拉后及时测量钢丝绳的张紧力,避免实际张紧力不足。
6)聚合物砂浆:采用分层分段法压抹聚合物砂浆,每层压抹厚度通常控制在10mm,每段施工长度不超过4m,每段间留30~50mm施工缝,待第一次施工的聚合物砂浆完全固化后再填塞施工缝。聚合物砂浆压抹前,将原混凝土表面洒水润湿,表干后在结合面满刷一道界面粘结剂。砂浆制作时控制好材料的粘稠度,避免过大的砂浆流坠性,确保压抹聚合物砂浆时产生自然垂落现象。待底层灰触摸不粘手时压抹下层灰,依次压抹聚合物砂浆并及时收光。
7)养生:最后一层聚合物砂浆压抹并收光后,即可进行湿水养护,养生期不少于7d,期间应避免遭受过大的荷载冲击,防止对加固部位造成影响。
8)控制测量:加固完成后对控制点进行复测,对比分析加固前的数据,并进行加固效果评价。

6结论
针对该人行天桥因自重导致跨中下挠的病害现象,采用预应力钢丝绳网片+聚合物砂浆加固技术进行了维护处治,取得了预期的加固效果:
a.挠度减小。加固前天桥跨中最大挠度测量值为11.7cm,加固后的测量值为9.7cm,并且天桥跨中回弹值达到20mm,表明天桥刚度和承载力均得到一定程度的提高,加固后的效果十分明显。
b.远期效果好。采用主动加固原理的钢丝绳网片+聚合物砂浆的维修技术,不仅克服了体外预应力定期防腐困扰,而且降低了施工成本,加固远期效果好。
c.施工工期短,施工便利。该天桥自开工至聚合物砂浆压抹完毕,只用时一周,且未对桥下高速公路正常通行造成较大影响。

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