桐廬縣富春江一橋是桐（廬）義（烏）公路上的一座大橋，位于桐廬城區(qū)西部，是溝通桐廬縣江南與江北兩大區(qū)塊的主要通道之一。橋梁全長659m，主橋為20m+3×25m+52m+3×80m+52In+8×25m+20m，其中，中間的主孔為52m+3×80m+52m 的3向預應力混凝土連續(xù)箱梁，兩側25m跨為簡支T梁橋，20m跨為空心板梁橋。主橋橋面為1．75m（人行道）+10．0m（行車道）+1．75m（人行道），總寬13．5m。橋梁設計荷載為：汽-20，掛-100，人群3．5 kN/m。該橋于1991年建成通車。
隨著交通流量的急劇增加，特別是在超載超重車輛的作用下，該橋已出現了較多病害，主橋全橋結構技術狀況綜合評分為59．0分，評定為三類橋梁，連續(xù)箱梁評為四類。該橋兩側引橋病害近幾年也發(fā)展明顯。
1、主橋箱梁現狀
?。?）箱梁。①箱梁裂縫。箱梁結構開裂比較嚴重，數量多，寬度大，相當一部分裂縫寬度超限；裂縫在數量、走向兩方面基本對稱箱梁軸線；腹板內側斜向裂縫為豎向正應力和剪應力組合作用下產生的受力裂縫；腹板外側裂縫與內側斜裂縫對稱分布，且多為斜向裂縫，主要分布在各跨6號塊至兒號塊范圍和支架施工節(jié)段；箱內頂板橫向中部出現較多的縱橋向受力裂縫；② 箱梁材質。具有95%保證率的混凝土強度推定值為52．1MPa，混凝土強度為良好狀態(tài)。
綜合腹板混凝土碳化深度、保護層厚度、鋼筋有銹蝕活動性等檢測結果表明，對結構耐久性有較大影響。
?。?）橋面線形。橋面線形起伏變化較大，不夠平整，可以推斷箱梁發(fā)生了一定的下撓變形、相鄰墩有一定的不均勻沉降。
?。?）荷載試驗表明，箱梁各控制截面在最不利試驗荷載工況作用下，實測結構撓度、應變校驗系數大多介于0．70～1．05之間，基本滿足《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》對頂的預應力混凝土結構荷載試驗校驗系數【0．7，1．05】的限值，跨中最大正彎矩控制截面和支點最大負彎矩截面強度滿足汽車-20級、掛車-100的要求。箱梁個別測點的撓度、應變校驗系數大于1．05，表明大橋的剛度由于箱梁的開裂嚴重導致一定程度的降低。
?。?）次邊跨和中跨L/4附近截面抗剪承載力不滿足汽車-20級、掛車-100的要求。這與箱梁L/4截面附近斜裂縫數量多，縫寬大的檢查結果和承載能力評定結果相吻合。
?。?）通過質量檢測、荷載試驗和極限承載能力評定表明，箱梁結構存在較多的病害，對橋梁的承載能力和耐久性均有較大影響；大橋的剛度由于箱梁的開裂嚴重導致一定程度的降低，儲備量不足，對橋梁的正常運營存在一定的安全隱患；L/4截面抗剪承載力不滿足設計荷載等級汽-20級、掛車-100的要求。
2、箱梁維修加固與應力計算
2．1 維修加固內容及目的
通過橋梁承載能力檢測、病害狀況檢查及結構驗算，針對富春江一橋主橋連續(xù)箱梁腹板裂縫較多，且開裂較為嚴重；頂、底板縱向裂縫較多、裂縫較為細微；跨中底板外表面存在少量橫向裂縫及箱內頂、腹板存在滲漏；引橋空心板底開裂，梁板外移，橋墩擋塊損壞；全橋橋面破損嚴重等情況，該橋的整修工作分為以下幾個方面。
（1）鏟除全橋橋面鋪裝層，修補各類缺陷，提高橋梁的耐久性。
?。?）修補主橋連續(xù)箱梁及引橋空心板的裂縫，限制裂縫的進一步發(fā)展，恢復橋梁上部結構的正常使用，提高橋梁整體的耐久性。
（3）對主橋連續(xù)箱梁腹板、頂板和底板的裂縫進行封閉與補強，引橋開裂空心板補強與部分梁板更換，將移位嚴重的引橋空心板吊裝歸位，恢復橋梁的使用安全性。
?。?）修復橋面鋪裝、伸縮縫等部件以維持橋梁正常使用，增加行車舒適性。
2．2 主橋箱梁主應力計算
對主橋連續(xù)箱梁以通用橋梁結構設計施工計算系統(tǒng)“橋梁博士”進行結構分析。
2．2．1 原橋結構
主橋成橋階段在荷載組合II（1期恒載+2期恒載+溫度應力+支座沉降+汽車-20級+人群荷載）作用下，主要截面應力圖見圖1。對比兩計算結果可知，張拉體外預應力后，箱梁各截面主拉應力值分布較為均勻，跨中主拉應力降低了很多，特別是次邊跨跨中（34號截面）由2．27 MPa降低至1．69 MPa。
2．2．2 增加體外預應力后
在箱梁各80m跨的跨中底板內側，增加3道8
15．2體外預應力索后，在荷載組合II（1期恒載+2期恒載+溫度應力+支座沉降+汽車-20級+人群荷載）作用下，主要截面應力圖見圖2。
3、維修加固實施方案
3．1 更換橋面鋪裝、伸縮縫
橋面鋪裝采用10cm C50混凝土+3cm瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA），混凝土中鋪設D8的定型焊接鋼筋網片。主橋新鋪裝層與原橋結構應采用植筋連接。植筋采用直徑12mm筋，單根長度11cm，按間距為50cm 的梅花型布置。鋼筋植入深度為6cm，頂面與鋼筋網焊接。引橋鋪裝無需植筋。
更換主橋梳齒伸縮縫及兩引橋的型鋼伸縮縫。更換前，應做一定檢查，對情況較好的伸縮縫可請原生產廠商進行修整后予以留用。
3．2 箱梁豎向預應力體系的檢查與處治
打開主橋鋪裝后，對豎向預應力鋼柬進行檢查，特別對腹板3號塊至合龍段之間范圍的豎向預應力進行檢查，如不符合設計要求，進行補張拉，補灌漿，以達到原設計要求。
3．3 主橋連續(xù)箱梁開裂區(qū)段的補強
根據桐廬一橋主橋箱梁裂縫的發(fā)展特點，對箱梁不同部位的裂縫采用以下的加固方案：
3．3．1 主橋箱梁腹板外側裂縫
主橋箱梁腹板外側裂縫主要分布在6～11號塊之間范圍，基本為斜向裂縫。采用裂縫壓漿封閉的方法處理：裂縫寬度小于0．1mm 的進行封閉，寬度大于等于0．1mm的進行灌漿處理。
3．3．2 主橋箱梁腹板內側裂縫
主橋箱梁腹板內側裂縫主要分布在3號塊至合龍段之間，基本為斜向裂縫。采用裂縫灌漿封閉和粘貼扁鋼條的方法處理。
（1）裂縫寬度小于0．1mm 的進行封閉，寬度0．1～0．2mm 的進行灌漿處理。
（2）對于裂縫寬度大于等于0．2mm集中區(qū)域，針對腹板內裂縫的分布與走向，在垂直于裂縫方向粘貼60mm×6mm的扁鋼條進行加固，扁鋼條垂直中心間距25cm，扁鋼條延伸至梗腋，在端部以扁鋼進行壓邊。
3．3．3 主橋箱梁頂板內側裂縫
主橋箱梁頂板內側裂縫在全橋范圍內基本都存在且為縱橋向裂縫。采用粘貼扁鋼條和裂縫灌漿封閉的方法處理。
?。?）裂縫寬度小于0．1mm的進行封閉，寬度在0．1～0．2mm的進行灌漿處理。
?。?）對于裂縫寬度大于等于0．2mm集中區(qū)域，在頂板內側橫向粘貼60mm×6mm 的扁鋼條，扁鋼條垂直中心間距25cm，在端部以扁鋼進行壓邊。
3．3．4 主橋箱梁底板內側
本次檢測時，由于箱梁內存在大量積水及建筑垃圾，未能對箱梁底板裂縫進行檢測，要求施工時對底板進行清理，如發(fā)現有結構裂縫，再另行設計處理方法。
3．3．5 主橋箱梁底板外側裂縫
主橋箱梁底板外側裂縫主要分布在7號塊至合龍段之間，裂縫方向主要為縱橋向，處理方法如下：
?。?）裂縫寬度小于0．1mm 的進行封閉，寬度在0．1～0．2mm 的進行灌漿處理。
（2）對于裂縫寬度大于等于0．2mm集中區(qū)域，在開裂箱梁底板處橫向粘貼2層寬250mm、厚0．167mm 的碳纖維條，中心間距45cm。碳纖維條延伸至腹板，并在底板兩邊緣用縱向碳纖維條進行壓邊。
4、施工工序及主要工藝
4．1 加固維修施工工序
本次橋梁上部結構加固維修分階段進行，其順序如下：
?。?）第一階段。橋面鋪裝鑿除及主橋箱梁豎向預應力檢修。
?。?）第二階段。裂縫封閉、灌漿；主橋箱梁腹板內側、頂板內側粘貼扁鋼條，箱梁底。板外側粘貼碳纖維片；引橋裂縫寬度大于等于0．2mm 的梁板吊除，外移嚴重的梁板吊裝歸位，新梁板、橋墩擋塊的澆注。
（3）第三階段。主橋箱梁底板內側體外預應力的張拉。
?。?）第四階段。更換伸縮縫，橋面鋪裝，橋梁附屬設施修整。
4．2 橋面卸載及豎向預應力管道檢修
本次橋梁整修采用封閉施工。先清除全橋（主橋+引橋）橋面鋪裝，拆除橋上路燈，卸除部分橋梁二期恒載，為橋梁結構補強做準備。
?。?）第一步。清除原橋面鋪裝。先找出并標記豎向預應力管道位置范圍，然后采用人工鑿除原橋面鋪裝，施工時應避免損傷箱梁頂板混凝土及豎向預應力錨具，引橋鉸縫更應小心。
?。?）第二步。豎向預應力檢測、補張拉、管道壓漿，頂板頂面裂縫壓漿。采用填充樹脂混凝土的方式修補頂板空洞。
4．3 裂縫封閉及箱梁腹板粘貼碳纖維片及扁鋼條
4．3．1裂縫壓漿及封閉
（1）寬度小于0．1mm的裂縫，表面開V形槽，采用環(huán)氧水泥表面封閉。在對裂縫壓漿的過程中同時進行封閉，其表面不必作特別處理。
?。?）寬度大于等于0．1mm的裂縫進行壓漿。將環(huán)氧漿液壓入結構物內部裂縫中，以達到封閉裂縫，恢復并提高結構強度、耐久性、抗?jié)B性的目的，使混凝土構件恢復整體性。其表面可不開V形槽處理。
?。?）裂縫壓漿施工順序：裂縫的檢查及標注鉆灌漿導向孔——清孔及裂縫表面處理——粘貼灌漿嘴及裂縫表面封閉——壓氣實驗——灌注環(huán)氧漿操作——灌漿嘴拆除——粘貼灌漿嘴處用環(huán)氧樹脂膠泥抹平——每道裂縫表面再涂——層環(huán)氧水泥漿。
4．3．2 箱梁及空心板表面缺陷修補
?。?）施工澆筑縫缺陷修補。
（2）原頂板、腹板缺陷（空洞、滲漏水）修補。
?。?）清除殘留的錨固絲桿、施工木模。
4．3．3 粘貼箱梁腹板碳纖維片或扁鋼條
?。?）粘貼碳纖維片。在各跨L/4至3L/4范圍內箱梁底板橫向粘貼2層寬250mm、厚0．167mm的碳纖維條進行抗彎加固。
施工順序：施工準備（裂縫的檢查及標注）——構件表面處理——貼片前基層處理——涂底層涂料——用環(huán)氧樹脂對構件表面殘缺修補——貼碳纖維片——養(yǎng)護——涂裝。
?。?）粘貼扁鋼條。工藝流程為：粘鋼區(qū)域混凝土表面處理——鉆孔植埋螺桿——粘貼扁鋼帶現場配套打孔與扁鋼帶粘貼面處理——配置環(huán)氧膠砂粘貼扁鋼帶——加壓固定——固定檢驗——扁鋼帶表面防腐處理。
4．3．4 澆筑新增混凝土錨固齒板、增設體外預應力鋼束
?。?）新舊混凝土結合面鑿毛，鑿毛面和鑿除面清洗。
（2）底板開剪力槽，鉆孔埋植錨筋。
?。?）布設齒板鋼筋，澆筑齒板混凝土。
?。?）安裝體外預應力鋼束。
?。?）張拉體外縱向預應力鋼束。
5、施工注意事項
?。?）加固施工中應對結構缺陷進行復查，注意觀測結構變形。如發(fā)現新的缺陷或病害及時與有關單位聯系，以便采取措施進行處理。
（2）在箱內進行灌縫及粘貼扁鋼條時，應采取相應的排氣通風措施，保證箱內空氣暢通，以防中毒。
（3）各植筋施工時，需查明鉆孔處各鋼筋的位置，避免損壞原結構內的鋼筋。
?。?）做好主箱內外的通風，防止箱內外出現過大的溫差。
（5）主橋箱梁加固完成后，應對結構進行測試，以檢驗加固效果。
?。?）對箱梁進行定期觀測，發(fā)現問題及時處理。
6、結語
近年來，由于交通量的迅速發(fā)展，出現病害的橋梁也越來越多，橋梁結構的加固設計是一項極其復雜的工作，需要結合橋梁結構實際病害的調查結果，制定合理的加固方案，并對加固前后橋梁的應力狀態(tài)進行全面的計算分析。橋梁損傷狀況的檢測和評定是進行橋梁加固設計的基礎，橋梁加固設計分析計算是確保橋梁加固成功的重要依據，橋梁加固施工質量則是保證橋梁承載能力的關鍵。
