斜拉桥钢箱梁维修加固施工

田 改 枝

(山西路桥第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

斜拉桥钢箱梁维修加固施工

田 改 枝

(山西路桥第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

介绍了海河大桥的工程概况，分析了该大桥钢箱梁内与开口段的主要病害类型，并从钢箱梁横隔板加固、U肋腹板开裂加固、现场焊接等方面，阐述了钢箱梁的维修加固方案，以延长桥梁的使用年限。

斜拉桥，钢箱梁，桥面板，U型肋，维修加固

1 工程概况

海河大桥主桥为钢混接合梁独塔斜拉桥，为310 m(主跨)+190 m(边跨)=500 m，主塔墩为21号墩，两边墩分别为17号、22号墩，边跨设3个辅助墩，墩号分别为18号、19号、20号，将边跨分为4孔，跨径组合为(3×48+46)m，横向桥面全宽23 m。

图1为桥位布置图。

钢箱梁的结构特点和主要尺寸：钢箱梁按索距划分标准节段长16 m，共划分为20个节段，节段与节段间采用螺栓连接，钢箱梁大部分梁段处于5 000 m半径的竖曲线上。

钢箱梁横断面为双箱并列，中间以横梁连接，顺桥向横梁间距3.2 m，桥梁中线处梁高3.0 m，到人行道外缘减为1 m。人行道外缘设导风嘴以提高抗风性能。箱梁顶宽23.0 m，斜拉索中距22.3 m，钢箱梁桥面板顶板一般段钢板厚度14 mm。梁体横向分3块，中块宽7.3 m为底面开口段，两侧箱梁宽9.077 m。

桥面板U肋横向布置36道，上下游侧箱室内顶板各布置12道，中间开口段布设12道，U肋开口30 cm，间距30 cm，板材厚6 mm，见图2。

主塔：主塔外观为钻石形，总高167.3 m，塔柱采用中空形式，具体塔柱形式见图3，图4。

2 钢箱梁病害

1)钢箱梁内主要病害：横隔板开裂、U型肋开裂、焊缝开裂、桥面板开裂。

a.横隔板开裂。横隔板开裂均出现在中空式普通横隔板上，裂缝主要出现在U肋穿横隔板掏空弧段处及横隔板竖向加劲肋上端。

b.U型肋与横隔板间焊缝开裂。U型肋与横隔板间焊缝开裂主要出现在中空式普通横隔板上，拉索锚固的实心横板上出现的焊缝开裂病害较少，U肋与横隔板间的裂缝开裂出现在掏空弧段起焊段，箱梁内行车道范围内U肋与横隔板间脚趾焊缝均存在开裂病害。

横隔板上裂缝出现位置示意图见图5。

c.U型肋与顶板间焊缝开裂。U型肋与顶板间焊缝开裂出现位置见图6。

d.U型肋腹板开裂。

e.桥面板钢板开裂。桥面板顶板开裂顺桥向出现在横隔板交接处。

2)钢箱梁开口段主要病害：U型肋开裂、焊缝开裂。

3 钢箱梁维修加固施工方案

钢箱梁分为箱室内维修和开口段维修，维修时所用的钢夹板、U肋在加工厂内进行。开口段利用检车天车搭设平台进行维修。

1)钢箱梁横隔板加固施工方案。本次横隔板加固采取夹板方式进行加固，栓接方式采用高强螺栓进行连接。钢夹板在加工厂内制作，打孔采用激光切割工艺，保证孔精准度。现场栓接时先将钢夹板固定在设计的加固位置，再用磁力钻进行横隔梁打孔作业，最后进行高强螺栓的施拧，见图7。

2)U肋与桥面板间焊缝开裂加固施工方案。U肋与桥面间焊缝开裂病害，应对相应开裂部位的桥面铺装剔除后，检查相应部位的桥面板母材是否开裂，确定对应U肋与桥面间焊缝开裂病害维修方法。

对于U肋与桥面板间焊缝开裂的病害，采用箱梁内角焊缝焊接。

3)U肋腹板开裂加固施工方案。

a.U肋与横隔板连接处。U肋与横隔板连接处U肋腹板开裂病害，采用外贴“L”形钢板局部加固，加固钢板的连接设计为“L”形钢板与横隔板和U肋均采用高强螺栓连接。

b.U肋腹板开裂。U肋腹板开裂及U肋与桥面板焊缝开裂延伸至腹板开裂病害，采用局部U肋重新制作，并与原有U肋焊接。

4)U肋与横隔板连接处焊趾焊缝开裂施工方案。U肋横隔板间脚趾焊缝开裂病害，采用局部焊缝清理，重新焊接维修。

5)桥面板母材开裂加固施工方案。横隔板顶端桥面板母材开裂病害，采用桥面贴钢板局部加固。

6)钢箱梁开口段维修加固施工方案。施工部位位于桥下，桥梁底板距海河河面净高40多米，工程施工部位无施工工作面。施工部位只能通过仅有的一部检修小车进行人员、设备、材料等输送。检修小车距离需维修焊缝净高为5 m。河面经常有船通过，施工期间需做好防坠落措施。风力大，需做好相应焊接质量措施及施工安全措施。

我单位根据现场现有施工环境，考虑施工工期及施工安全等因素制定了以下施工方案：

在施工区域范围内T字腹板之间搭设井字架脚手架，架子宽度为横梁档距3 200 mm。长度为8 000 mm，横桥向通长布置。脚手架上方满铺50 mm跳板，并在跳板上方铺设防火布即作为作业施工平台又作为安全防护平台使用。并利用两侧钢箱梁做支点，铺设高空作业防坠落安全网。平台的铺设根据现场施工进度进行。在施工第一阶段，只铺设第一阶段施工作业平台，待第一阶段施工完成后，再铺设第二阶段施工平台。

a.U肋与桥面板间焊缝开裂。U肋与桥面间焊缝开裂病害，应对相应开裂部位的桥面铺装剔除后，检查相应部位的桥面板母材是否开裂，确定对应U肋与桥面间焊缝开裂病害维修方法。对于U肋与桥面板间焊缝开裂的病害，采用箱梁内角焊缝焊接。

b.U肋腹板开裂。U肋腹板开裂及U肋与桥面板焊缝开裂延伸至腹板开裂病害，采用局部U肋重新制作，并与原有U肋焊接。

7)现场焊接。本次施工焊接采用CO2气体保护焊，焊接变形小，焊接质量较高。对铁锈敏感性小，焊缝含氢量相对来讲大大减少，抗裂性提高。由于焊接施工作业时焊接电流密度较大，这样施焊时电弧热量的利用率就相对较高，以及焊后不需清渣，因此提高了生产率。与普通的焊条电弧焊相比较而言，CO2焊的生产率要高2倍～4倍。可最大程度缩短施工工期。

焊接残余应力消除的工艺有很多种，常用的有焊件整体/局部高温回火、机械振动消应力法、超声波锤击消应力法等，根据本桥钢结构的设计要求及施工特点，对比几种常用的消除残余应力方法，采用超声波锤击法进行焊接残余应力的消除。

焊接完成后，进行100%无损检测。经检测合格后，进行防腐刷漆。并对现场施工垃圾进行清理。

8)高强螺栓的施工。

9)钢结构施工注意事项。

a.钢箱梁各项维修工作应做好统筹安排，避免相互干扰，影响施工质量和进度。

b.焊接焊缝、打钢夹板施工时，应禁止车辆通行。

c.焊条应采用低氢性或超低氢性焊条，焊条在使用前必须烘干。

d.高强螺栓的栓杆长度按下式计算：

L=∑δ+H1+2δ1+(5mm～7mm)。

其中，∑δ为被连接钢板的总厚度；H1为螺母高度；δ1为垫圈高度；5mm～7mm为预留量。

e.高强螺栓穿孔施工时，应人工穿入孔内，不得使用器械强行敲入，螺栓穿入方向应保持一致，以便操作和养护检查。安装高强螺栓采用扭矩法进行，高强螺栓施工前应进行螺栓扭矩系数的试验，求出数理统计值作为施拧依据。节点中心附近的螺栓应优先予以紧固，使之承受部分恒载，后以此为中心向周围残差进行紧固，四周端部螺栓在其余螺栓全部紧固完成后最后拧紧，使受力均匀。施工中，必须确保其达到设计预应力值。M22高强螺栓预应力要求190kN。

f.施工期间应在箱梁内安装通风、照明、防火等安全设备，保证人员安全。

[1]JTG/TJ23—2008，公路桥梁加固施工技术规范[S].

[2]GB50017—2003，钢结构设计规范[S].

[3] GB 50661—2011，钢结构焊接规范[S].

[4] GB 50205—2001，钢结构工程施工质量验收规范[S].

[5] JGJ—91，钢结构高强螺栓连接的设计、施工及验收规程[S].

Maintenance reinforcement construction of steel-box girder of cable-stayed bridge

Tian Gaizhi

(ShanxiHighwayBridge3rdEngineeringCo.,Ltd,Xinzhou034000,China)

The thesis introduces Haihe bridge engineering conditions, analyzes major diseases types of the bride steel box girder inner and opening section, and illustrates the steel-box girder maintenance reinforcement scheme from aspects of steel-box girder horizontal-isolation board reinforcement, U-style rib board cracking reinforcement and filed wielding, with a view to prolong the bridge serving life.

cable-stayed bridge, steel-box girder, deck board, U-style rib, maintenance reinforcement

1009-6825(2017)03-0178-03

2016-11-14

田改枝(1976- )，女，工程师

U445.7

A