一、橋梁概況
某高架橋上部結(jié)構(gòu)為二聯(lián)8孔20米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁+（21.78+32.0+21.78）米鋼筋混凝土連續(xù)剛架+三聯(lián)8孔20米連續(xù)箱梁+一聯(lián)9孔20米連續(xù)箱梁+（21.78+32.0+21.78）米鋼筋混凝土連續(xù)剛架+二聯(lián)9孔20米連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、埋置式橋臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計(jì)荷載為汽車-超20級(jí)、掛車-120。該橋至今已經(jīng)運(yùn)營(yíng)13年。
圖1-1 橋梁概貌
二、橋梁主要病害及荷載試驗(yàn)結(jié)論
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，并對(duì)比檢測(cè)試驗(yàn)檢查報(bào)告，匯總?cè)缦拢?br />
2.1、橋梁主要病害檢測(cè)結(jié)論
1、裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁主要病害
橋梁定期檢查中發(fā)現(xiàn)絕大部分箱梁左右兩側(cè)腹板部位均不同程度出現(xiàn)豎向和斜向裂縫，裂縫分布在跨中兩側(cè)約3-5m范圍內(nèi)，裂縫少則2-4條，多則10余條，大部分裂縫寬度介于0.04-0.16mm之間，越靠近跨中裂縫寬度越大，少量箱梁跨中附近腹板豎向裂縫大于0.20mm,達(dá)到0.24-0.32mm；裂縫長(zhǎng)度基本貫通腹板高度。裂縫均為結(jié)構(gòu)受力裂縫，當(dāng)重載車輛通過橋梁時(shí)，裂縫有非常明顯的開合現(xiàn)象。
裂縫分布為：每跨兩片邊梁比中梁腹板豎向裂縫多，縫寬大，且外側(cè)腹板裂縫多于內(nèi)側(cè)腹板裂縫。連續(xù)箱梁每聯(lián)邊跨箱梁腹板豎向、斜向裂縫較中跨多，且裂縫分布范圍廣。同時(shí)少量中梁腹板上部距翼板根部約10cm處存在一條基本貫通的縱向裂縫，縫寬較小，0.04-0.08mm，少量跨中橫隔板部位存在豎向細(xì)微裂縫，縫寬0.12-0.16mm。檢測(cè)中還發(fā)現(xiàn)，箱梁頂板現(xiàn)澆段存在縱向開裂。
圖2-1 典型箱梁腹板裂縫
圖2-2 典型箱梁裂縫分布
2、下部結(jié)構(gòu)主要病害
全橋共有雙柱式橋墩130個(gè)（以單幅計(jì)），本次橋梁檢查共接近檢查70個(gè)蓋梁，發(fā)現(xiàn)43個(gè)橋墩蓋梁在柱頂受拉區(qū)出現(xiàn)豎向裂縫，長(zhǎng)度在50-80cm之間，寬度在0.20-0.50mm之間。
圖2-3 典型橋墩蓋梁裂縫分布
3、支座主要病害
個(gè)別支座剪切變形較大，部分支座老化開裂。
4、橋面系及附屬構(gòu)造主要病害
1）、橋面鋪裝
橋面瀝青微表處治層多處大面積剝落；多處橋面鋪裝部位出現(xiàn)破損、修補(bǔ)部位較多；在主車道，有較明顯的車轍擁包；多數(shù)墩頂處橋面鋪裝層出現(xiàn)橫向裂縫。
2）、橋頭連接部
橋頭連接不平順，有輕度跳車現(xiàn)象。
3）、伸縮縫
12道伸縮縫膠條開裂破損嚴(yán)重，存在滲水現(xiàn)象；其中左幅54#、73#伸縮縫間隙較小，以趨近抵死。
4）、護(hù)欄、欄桿
橋面混凝土護(hù)欄下部鋼筋銹脹，混凝土剝落，兩幅約1200m。每跨跨中附近護(hù)欄上部普遍擠壓開裂；墩頂部位護(hù)欄上部有拉開現(xiàn)象。
5）、排水設(shè)施
73#橋臺(tái)下排水邊溝沖刷破損，橋面多處泄水管堵塞，泄水管周圍滲漏。
6）、箱梁翼板
左幅29孔跨中附近因左側(cè)護(hù)欄1處撞損開裂，導(dǎo)致箱梁翼板斷裂滲水，鋼筋銹蝕，長(zhǎng)約5m。
三、橋梁病害原因分析與加固方案
3.1、橋梁病害原因分析
檢測(cè)結(jié)論表明，該橋運(yùn)營(yíng)13年來，橋梁主要受力構(gòu)件產(chǎn)生了明顯的病害，其原因是多方面的，分析其主要原因如下：
1、墩頂連續(xù)部分失效，這使得主梁不能按原設(shè)計(jì)的連續(xù)梁模式傳遞彎矩，橋梁受力模式發(fā)生變化，是橋梁病害產(chǎn)生的主要原因。在目前這種受力模式下，橋梁邊跨、中跨實(shí)際彎矩均較原設(shè)計(jì)預(yù)期有所增大，致使主梁產(chǎn)生明顯的受力裂縫。長(zhǎng)期“超載”運(yùn)營(yíng)，致使橋梁裂縫發(fā)展迅速。
相同荷載組合下，本橋設(shè)計(jì)彎矩包絡(luò)圖與退化為簡(jiǎn)支梁后彎矩包絡(luò)圖的對(duì)比示意見圖5-1和圖5-2。
圖3-1 簡(jiǎn)支梁彎矩包絡(luò)圖 單位：
圖3-2 連續(xù)梁彎矩包絡(luò)圖（邊跨+次邊跨）單位：
2、橋梁活載內(nèi)力的增加
隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，高速公路交通量不斷增加，特別是有效治超前超載車輛的噸位、數(shù)量不斷上升，使得橋梁長(zhǎng)期處于超限服役和疲勞運(yùn)營(yíng)的不利狀態(tài)，進(jìn)一步加劇了既有受力裂縫的快速發(fā)展。
3、其他原因
長(zhǎng)期預(yù)應(yīng)力損失、施工偏差、構(gòu)件的耐久性損傷、箱梁內(nèi)可能積水等，都是造成橋梁病害產(chǎn)生、發(fā)展的原因。
3.2、主梁承載能力加固
采用銑刨原橋橋面鋪裝層，加鋪15cm的C40防水混凝土橋面板，提高橋梁抗彎剛度和承載能力,其中，計(jì)算梁高取100+10=110cm；在橋面板內(nèi)設(shè)置雙層鋼筋網(wǎng)，以提高橋面橫向整體性，改善結(jié)構(gòu)橫向受力。
針對(duì)該橋病害及檢算結(jié)論，擬對(duì)該橋墩頂負(fù)彎矩區(qū)采用箱梁頂板開設(shè)槽口，增設(shè)預(yù)應(yīng)力頂板束的方式對(duì)箱梁頂板負(fù)彎矩區(qū)進(jìn)行加固處理，以有效的恢復(fù)結(jié)構(gòu)連續(xù)體系，提高受損箱梁負(fù)彎矩區(qū)安全儲(chǔ)備，并加強(qiáng)普通鋼筋；本方案還在各跨跨中正彎矩區(qū)域粘貼芳綸纖維布，以達(dá)到封閉結(jié)構(gòu)現(xiàn)有裂縫、增加主梁安全儲(chǔ)備的效果。
其中墩頂負(fù)彎矩束采用低松弛高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絞線（應(yīng)符合GB/T 5224-2003的規(guī)定）及BM15-2成套錨具，單根鋼絞線直徑為φs15.2。
在墩頂預(yù)應(yīng)力束很好的改善結(jié)構(gòu)受力模式的同時(shí)，在各跨跨中正彎矩區(qū)域粘貼芳綸纖維布加固，以達(dá)到封閉結(jié)構(gòu)現(xiàn)有裂縫、增加主梁安全儲(chǔ)備的效果。
3.3、橋墩蓋梁病害處置
為確保結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)安全，擬在開裂較嚴(yán)重的蓋梁頂粘貼Q235鋼板進(jìn)行加固處理，加固后蓋梁抗彎承載能力及最大裂縫寬度滿足規(guī)范要求。
圖3-3蓋梁加固示意圖
3.4、其他維修處置
1、裂縫的維修整治
由于裂縫的產(chǎn)生、發(fā)展及長(zhǎng)期存在，使得潮濕空氣進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，從而引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋的銹蝕，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的承載能力降低，影響到結(jié)構(gòu)的正常運(yùn)營(yíng)甚至安全運(yùn)營(yíng)，因此，對(duì)結(jié)構(gòu)目前存在的裂縫進(jìn)行相應(yīng)的處理及控制非常必要。但鑒于裂縫寬度的不同對(duì)結(jié)構(gòu)的影響也有所不同，此處共分兩種情況對(duì)橋梁的裂縫進(jìn)行灌漿（或封閉）處理，具體處理方法如下所述：
(1) 鑒于當(dāng)裂縫寬度＜0.15mm時(shí)，其對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕的影響較小,故僅對(duì)此類裂縫進(jìn)行表面封閉；
(2) 鑒于當(dāng)裂縫寬度≥0.15mm時(shí)，其對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕影響較大，故對(duì)此類裂縫進(jìn)行灌漿處理。
2、混凝土缺陷及外露鋼筋處理
對(duì)于橋梁上、下部結(jié)構(gòu)及護(hù)欄等存在的蜂窩、麻面、混凝土剝落、掉塊、缺損、凹陷等缺陷，首先將缺陷部位表層的松散混凝土全部鑿除，露出新鮮混凝土，然后利用人工除銹的方法對(duì)缺陷部位的外露鋼筋除銹，并將混凝土表面清理干凈，最后利用改性聚合物砂漿對(duì)缺陷部位進(jìn)行修補(bǔ)。
特別地，針對(duì)梁體上存在的局部混凝土空洞、空鼓及白色粉末狀鈣化物析出現(xiàn)象，應(yīng)首先確定病害存在的區(qū)域范圍，將缺陷部位表層的松散混凝土全部鑿除，露出新鮮混凝土，然后利用人工除銹的方法對(duì)缺陷部位的外露鋼筋除銹，對(duì)出現(xiàn)銹斷的鋼筋，應(yīng)采取搭接的方式對(duì)局部鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)，再將混凝土表面清理干凈，最后利用聚合物砂漿或?qū)θ毕莶课贿M(jìn)行修補(bǔ)。
3、錐坡修復(fù)
對(duì)存在輕微開裂的左幅0#臺(tái)護(hù)坡錐坡護(hù)坡，采用水泥漿灌縫。
4、橋面排水修復(fù)
在原箱梁預(yù)留泄水孔位置安裝橋面排水管，以確保橋面積水能夠順利排至橋下。
5、箱梁打孔放水
打孔處自然排水，待積水排凈后，在排水孔處安裝PVC套管，PVC套管應(yīng)至少伸出孔口5cm。
6、箱梁邊板翼緣設(shè)置截水板
翼板存在污水侵蝕時(shí)，為了防止雨水等沿翼板底部向下流，應(yīng)在翼板底部邊緣處增設(shè)截水板。
圖3-4截水板設(shè)置示意
7、更換伸縮縫
更換全橋伸縮縫。
8、更換部分支座
鑒于本次檢查中發(fā)現(xiàn)部分支座存在剪切變形嚴(yán)重及橡膠體老化開裂等病害，應(yīng)將梁體頂升，建議采用與原橋型號(hào)相同的支座進(jìn)行全橋更換。
四、加固效果評(píng)價(jià)
經(jīng)結(jié)構(gòu)計(jì)算，對(duì)加固方案靜力及動(dòng)力分析結(jié)果表明該橋加固后主梁剛度明顯增加，結(jié)構(gòu)承載力有了一定程度的提高，各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。
第三方實(shí)橋荷載試驗(yàn)結(jié)論表明，加固后的橋梁，其在相同荷載相同工況作用下的承載能力和剛度均有大幅度提高；墩頂負(fù)彎矩連接效果亦有明顯改善，能更好的參與結(jié)構(gòu)受力；動(dòng)力性能改善明顯。
大橋加固運(yùn)營(yíng)半年后，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)新增裂縫及其他病害，橋梁運(yùn)營(yíng)安全。
圖4、梁底粘貼碳纖維板加固
