□文/吕大勇 宋博琪 罗会来
□宋博琪、罗会来/天津市市政工程研究院。
下承式钢管混凝土系杆拱桥PE 护套病害修复方法探索
□文/吕大勇 宋博琪 罗会来
文章简述了彩虹大桥系杆PE护套的典型病害,对常见的PE护套修复工艺及适用范围进行了比对,根据彩虹大桥的工程特点提出了针对性的修复方法。
系杆;PE护套;修复
彩虹大桥由主桥及两侧引桥共3部分组成,总长1215.69m,主桥为168m+168m+168m下承式钢管混凝土系杆拱桥。拱肋矢高32m,矢跨比1/5,拱轴为悬链线。拱肋截面为哑铃形,上下钢管直径1.5m,用腹板连结,全高3.75m,钢管和腹板内压注强度等级为C50的混凝土。大桥共3跨、计6片拱肋,每片拱肋在拱脚处设8根高强度低松驰预应力钢绞线束为系杆,每根钢绞线束由37根φ5mm钢绞线组成,外覆PE护套。该桥于1998年11月正式通车。
对彩虹大桥进行检查时发现系杆PE护套开裂严重。由于系杆是桥梁的重要结构体系,若开裂的系杆PE护套不能及时进行修复,雨水等对系杆索索体侵蚀,进而引起系杆索的锈蚀甚至断裂,必将引发严重事故,为此对系杆PE护套进行修复势在必行。
热熔焊接法是将两个相同的连接界面用热板加热到粘流态后,移开热板,再给连接界面施加一定压力并在此压力状态下冷却固化,形成牢固的连接。其主要工艺过程为调整、加热、切换、合缝加压和冷却。此方法可在索体具有一定空间的情况下进行,适用于PE开裂较小,开裂处亦较少的病害修复。
其工艺过程主要分3步:
1)将裂缝处进行干燥处理;
2)用缠包机对索体缠包;
3)用加热装置对缠包的热缩带进行加热,使热缩带粘合。
此方法可在索体间距离较大、有操作空间情况下用,适用于索体损伤开裂处数多,需要对整束系杆拉索进行全缠包修复的情况。
采用聚氨酯发泡剂将需要修补的位置进行密封,此方法操作简单,可以对没有操作空间的病害进行修复。
主桥系杆防护体系为箱式密闭结构,即系杆两侧为钢筋混凝土防撞墙,系杆顶部用锰钢板封闭的倒U型结构,加之系杆索索体紧密接触,操作空间狭小,见图1。
图1 彩虹大桥既有系杆防护体系
所以热熔焊接法和热缩带缠包法均不适用于本工程。发泡剂密封法虽然可以将PE护套裂缝进行封堵,但是大面积的使用发泡剂会有2个问题:
1)无法观察系杆PE护套是否出现新的病害;
2)若系杆出现异常、需要进行检查、修复时,剥离发泡剂是个极大的难题。为此必须寻找适合本工程的方法进行修复。
在动荷载作用下系杆反复出现拉(压)应力变化,PE护套锚固于拱脚处、不能自由伸缩,因此PE护套必须具备相应的抗拉(抗压)强度,才能不至于在应力作用下破坏。
为找到适宜的密封材料,对多种常见的密封胶进行比对试验,试验结果表明试用的密封胶虽然可以对裂缝进行密封,但是其抗拉强度极低,无法满足工程需要。通过大量的调查研究和比对试验,HM106聚硫密封剂是一种较为理想的系杆PE护套裂缝修补材料,能够对具备一定操作空间的裂缝进行修复。
HM106聚硫密封剂采用液态聚硫橡胶为基配制而成的双组分硫化型密封剂。由于其分子结构中含有特殊的补强剂和憎水助剂,因而具有极高的粘接稳定性能,优异的耐水、耐油和耐大气老化性能。该产品主要特点:高拉伸强度和粘接强度,老化性能稳定;优异的耐水稳定性;工作使用温度范围为-40~120℃,短期为130℃;综合老化性能寿命达20a以上。
经过反复试验,本工程主要施工工艺如下。
1)环缝及纵缝内。剥除裂缝周围的失效PE防护层;吹干钢绞线表面及钢绞线间(即内部)的残留水分;清洁钢绞线表面;在钢铰线表面刷涂XF06-2磷化底漆1道;在磷化底漆表面刷涂BC-1表面处理剂;刮涂HM-106聚硫密封剂,以填平缝隙为准。
2)接缝处。清洗接缝处两侧的PE外护层和面漆表面;用预先刮涂HM106聚硫密封剂的高强玻璃纤维布包覆修复处,在此玻纤布两端处刮涂HM106聚硫密封剂圆滑过渡。
由于施工工艺及技术水平的限制,彩虹大桥系杆PE护套的维修面临很大难题。
1)系杆箱空间狭小,几乎没有维修空间。为了增加维修空间,便于对系杆的检查和维修,对系杆防护系统进行了改造。
2)既有系杆PE护套与系杆索为一体成型、共同埋入拱脚。在长期反复应力的作用下,系杆PE护套发生开裂,由于锚固于拱脚,应力难以释放,进而加剧了PE护套的损坏。现状没有更好的办法对系杆PE护套进行更换,只能进行维修和保护,延缓PE护套的使用寿命。
3)由于系杆的特殊结构形式,系杆索难以更换,必须限载、限重,同时加强系杆受力状态的监测,及时发现状况并预警,确保系杆体系的安全运行。
4)采用此种工艺对彩虹桥全部系杆PE护套进行了维修,效果良好。
U445.7
C
1008-3197(2011)04-47-02
2010-04-18
吕大勇/男,1978年出生,工程师,天津市市政工程研究院,主要从事桩基及桥梁检测工作。
□宋博琪、罗会来/天津市市政工程研究院。