浅谈震后桥梁的维修加固

彭 亮

(仁寿县重点交通建设项目领导小组办公室工程技术服务中心， 四川眉山 620500)

浅谈震后桥梁的维修加固

彭 亮

(仁寿县重点交通建设项目领导小组办公室工程技术服务中心， 四川眉山 620500)

发生地震后，保证受灾地区交通畅通是重中之重，而灾区沿线受损重点桥梁的维修加固更是首要任务。文章根据新疆2011年8月喀什地区伽师县发生里氏5.8级地震后某公铁立交桥的维修加固实例，对受损桥梁的快速维修加固和桥梁抗震设计提出一些建议，以供参考。

地震； 桥梁； 鉴定； 维修加固； 施工

1 工程概况

2010年9月位于南疆线伽师总场某公铁立交跨线桥建成，是一座3～16 m预应力混凝土空心板跨线桥，桥梁全长54.64 m，桥下为南疆铁路双线。2011年8月11日18时06分，喀什地区伽师县发生里氏5.8级地震，震中位于阿图什与伽师县交界处，震源深度8 km。强烈的地震造成伽师总场公铁立交跨线桥发生病害。文章主要就震后桥梁典型受损部位的维修加固实例进行总结和分析，为类似的灾后重建工作提供一些参考。

2 检测鉴定

地震发生后，业主部门实地考察发现该桥部分构建有明显的破坏，迅速委托检测部门对桥梁进行检查评定，鉴定结果为桥梁墩台抗震挡块破损、桥梁整体以跨中为中心发生逆时针方向水平转动0°7′34″，致使伸缩缝处错位约5 cm，桥梁抗震锚栓严重变形，桥墩龟裂等病害，总体技术状态为51.8分，鉴定结果为三类桥，需进行维修加固处理。

3 加固措施

业主随后分别委托设计单位进行方案设计，施工单位进行现场施工。

3.1 维修加固方案

维修挡块 → 伸缩缝拆除 → 梁体顶升及支座更换 → 安装伸缩缝 → 抗震锚栓安装 → 加固桥墩。

3.2 挡块修复

3.2.1 桥台挡块修复

本工程桥台挡块破损严重，混凝土需用风镐全部凿除，而伸入桥台盖梁和背墙内钢筋因长度过长，仅凭植筋技术替换达不到原设计标准，且桥梁发生转角后，在桥台处最大位移为5 cm左右，绝大多数挡块钢筋没有发生严重变形并可以利用，故本次加固只在盖梁和背墙内植入部分加强钢筋并保留原有钢筋。修复施工如图1所示。

3.2.2 桥墩挡块

本桥桥墩挡块只发生混凝土破损，挡块处梁体未发生挤压变形，故只需凿除部分破损混凝土后重新浇筑，对细部裂纹采用注胶工艺修补。

3.2.3 植筋施工工艺

(1)施工工艺流程为放线→钻孔→清孔→注胶→植筋。

(2)根据施工图所示尺寸准确定位钻孔位置，孔径要求大于钢筋3～5 mm，钻孔深度≥10D(植筋直径)。

(3)钻孔后采用空压机风管清理孔内灰尘。

(4)孔内灰尘清理完毕后，向孔内注入2/3的PG2 000植筋胶，将钢筋插入孔中。旋转、挤压。植筋后3～5 h不得摇动所植钢筋，对3～5 h后检查所植钢筋还不够牢度合格的钢筋应重新植筋，注意清净老胶泥及灰尘。

3.3 支座更换

3.3.1 顶升系统

本桥每跨有9片梁体，顶梁前先在桥底搭建脚手架方便人员施工，再采用大吨位同步顶升系统，事先将千斤顶进行荷载分级标定，以油压表控制顶升力，以顶升高度作为控制标准，将多点位同级别的千斤顶用等压网络油管路并连成一体，便于达到大小一致的顶升力(图2)。

该系统的应用将很好地避免在传统手动顶升过程中可能会产生的不同步起顶现象，该现象有可能会对梁体产生不均匀受力，并导致梁体间联接开裂受损。

本工程为板式橡胶支座，支座垫石+支座高度为15 cm，由于支座和支座垫石高度较矮，为满足空间高度的需求和更好的放置千斤顶，选用超薄型超高压千斤顶进行顶进施工。

根据设计图纸，该桥梁跨重量分布计算见表1。

根据桥梁孔跨上部结构计算表，每跨单片空心板梁支座反力为342.3÷9÷2=19.02 t，每片梁采用橡胶支座4个，同步顶升时油顶安装在每片空心板梁两端中心位置，每片共计安装2顶超高压油顶，每跨共计安装18顶。油顶布置如图3所示。

3.3.2 顶梁

为防止空心板梁在分跨顶进时产生桥面铺装层拉裂，增加后期修补工作量和修补时对桥梁既有结构的负面影响，该桥梁上部顶升采用整体顶进方式，共需RCS-302超高压千斤顶(30 t)54顶，顶梁时，采用分级加载，每次施加25 %的顶力后做各项检查。

3.3.3 更换支座

根据安全施工的需要，在桥梁支座进行更换前，应对施工部分的桥梁梁体进行全面检测，主要检测内容为梁体是否有明显开裂、混凝土剥落、露筋等不宜施工的情况出现。

本桥支座大部分扭曲变形，不锈钢板因地震严重移位。整体顶升后对变形支座全部进行更换，不锈钢板重新校正复位，用环氧树脂粘贴在梁体预埋钢板上，四周用不锈钢焊条焊接固定。

3.3.4 落梁

落梁卸载时与分级加载的顺序相反分级卸载。卸载完毕检查上垫石和支座之间结合是否紧密，或用修补砂浆进行部分修补。

3.4 伸缩缝施工

3.4.1 施工内容

拆除旧伸缩缝，安装40型伸缩缝，浇筑混凝土，覆盖养生。

3.4.2 工艺流程

风镐直接凿除混凝土→清理出钢筋→凿出破碎混凝土→凿毛接触截面→增加锚固钢筋(植筋)加固→安装钢筋→安装模板→浇筑混凝土→养生→安装橡胶密封带。

3.4.3 施工方法

普通风镐破除法。采用风镐直接小块凿除，直到清理出钢筋为止。凿出破碎或空洞范围内的混凝土，清理出钢筋，凿毛接触截面。

安装及调整锚固钢筋，对锚固钢筋和预埋钢筋进行检查，变形严重或开焊等不符合要求的，采用割断、弯折与伸缩缝锚固钢筋进行有效连接，缺预埋钢筋部位，采用植筋技术(植φ12钢筋，植筋深度12 cm，植筋钻孔直径14 mm，向孔内注入粘结材料时，注意必须注入顺畅并从孔底逐步向孔口填注，以保证孔内空气被完全排出，填注饱满)。所植钢筋根据伸缩缝锚固钢筋形状进行弯折，再与伸缩缝锚固钢筋进行焊接连接(伸缩缝正确就位后，在伸缩缝锚固环与预埋钢筋之间焊接横筋)。

浇筑混凝土并达到70 %以上强度时，清除塞在型钢和型腔中间的隔离物，然后装入橡胶密封带。伸缩缝安装温度在15～25 ℃较为适宜。

3.5 抗震锚栓

抗震锚栓主要起到连接上下部结构、限制上下部结构水平位移的作用。

3.5.1 钻孔

测量人员按照恢复抗震锚栓平面布置图及现场实际绞缝位置，用垂球垂线在桥墩(台)盖梁上做好标记，利用全站仪设自由测站测出各点的坐标，然后通过坐标放样作出抗震锚栓在桥面上的平面点位，采用混凝土钻孔机具钻孔，钻头直径尺寸为6 cm、2.8 cm，先采用D60 mm钻孔机械钻进入盖梁深度3 cm时，再换成D28 mm钻孔，钻至28 cm深度，采用空气压缩机对锚栓孔进行清理。

3.5.2 抗震锚栓安装

全桥共计抗震锚栓48套，其中0#台8套、1#墩16套、2#墩16套、3#台8套。加固设计抗震锚栓为φ25钢筋。考虑本工程为维修加固工程，采用直接从空心板顶钻孔，钻孔直径6 cm、2.8 cm，钻进盖梁深度28 cm。钻孔结束后桥墩(台)盖梁部分的钻孔内灌入YJS-502植筋胶，然后再插入2根锚栓钢筋，采用环氧砂浆封堵。锚栓钢筋植入如图4所示。

3.6 桥墩加固

本桥桥墩裂纹较多，且呈现龟裂现象，经检测部门检测裂纹主要集中在0.1～0.15 mm区间，本次维修加固主要对桥墩的盖梁、桥墩立柱及其系梁上的裂缝宽度大于0.1 mm的采用压力灌注法处理，裂缝宽度小于0.1 mm的采用表面封闭法处理，裂缝修补完后再统一对桥墩立柱进行无机涂料处理。

4 二次检测

施工单位完成施工后，业主委托第二家检测单位对该桥进行质量检测和评定工作，项目综合鉴定得分76.3分,质量等级“合格”,但须对工程中存在的局部质量问题进一步完善。

5 总结思考

5.1 理论模型

本桥按地震烈度Ⅶ设防，但由于地震发生时实际烈度达到Ⅷ度，故导致桥梁破损较重，通过建立有限元模型，模拟地震对桥梁的影响，并对桥梁抗震设计中一些问题进行总结思考。

本桥公路等级为二级公路，桥位处地震动峰加速度系数为0.2，地震基本烈度为Ⅷ度，场地类型为Ⅲ级。利用有限元软件MIDAS CIVIL 2010程序对桥进行仿真分析(图5)。

5.1.1 计算内容

(1)桥梁动力特征为自振频率和振型。

(2)采用反应谱法对该桥在E1地震作用下的反应进行计算。

5.1.2 边界条件

由于该桥是斜交空心板式桥，用MIDAS CIVIL 2010软件中空心板梁格法模块进行建模，空心板和桥墩均采用梁单元模拟，边界条件如下：

(1)桥台采用支座约束：桥台约束采用活动约束，桥墩采用固定支座约束；

(2)桥墩建模考虑桩土作用，桩底固结；

(3)空心板底部和桥台、桥墩顶部之间采用弹性连接；

(4)各跨空心板之间的连接为铰连接(设计图中各跨之间仅桥面铺装连续)。

地震作用效力采用CQC方法，特征值分析控制采用多重Ritz向量法。

5.2 计算结果

(1)第115号单元轴力最小同时弯矩最大，是最不利截面。

(2)桥墩在桩柱连接处附近出现较大的拉应力，此处应力最大为5.7 MPa，桥墩此处会出现裂纹。

6 结论

(1)桥台处支座由于是滑板式，摩阻力较小，不能分担过多地震力，故而导致梁体在桥台处容易撞破抗震挡块，导致转动甚至落梁，建议增加桥台盖梁宽度，挡块长度随之增加(以增大其与梁体接触面积，降低其与梁体挤压应力，保护主梁)；同时适当增加抗震挡块厚度和配筋率。

(2)桥墩为主要地震力卸载结构，建议按照设防等级，合理布置桥墩主筋和箍筋，既要能承受一定的地震荷载，同时箍筋的扛剪能力要足够强大，才能保证大震不倒、中震可修、小震不坏。

[1] GB 50367-2006 混凝土结构加固设计规范[S].

[2] 中交公路规划设计院. JTG D62-2004 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]. 人民交通出版社, 2012.

[3] 卓尚木, 季直仓, 卓吕志.钢筋混凝土结构事故分析与加固[M].北京:中国建筑土业出版社，1997.

[4] 杨文渊. 桥梁维修与加固[M].人民交通出版社，1992.

[5] JTG/T J23-2008 公路桥梁加固施工技术规范[S].

[6] JTG/T J22-2008 公路桥梁加固设计规范[S].

彭亮(1982～)，男，硕士研究生，工程师，主要从事交通建设规划管理工作。

U449.7

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[定稿日期]2017-06-22