连续刚构箱梁预应力齿块崩坏修复应用浅析

魏岑翀

（宁德市交通运输综合执法支队， 福建 宁德 352100）

0 引言

改革开放以来，特别是2000 年以后，依靠不断增强的综合国力和自主创新能力，我国桥梁设计建设水平不断提升，创造了多项世界第一，为经济社会发展发挥重要作用。连续刚构梁桥的设计、建造、运营、养护技术及经验已经非常成熟。随着桥梁建设规模的不断扩大，建设速度不断提高，在新建桥梁施工过程中，一些主客观因素的偏差往往会导致质量把控不到位甚至造成质量隐患、质量缺陷及质量问题。如常见的混凝土裂缝、掉块空洞、漏浆露筋、张拉预应力损失等。

本文结合某连续钢构箱梁预应力束齿块崩坏病害开展实践，对施工过程中发现的现浇合拢段W1 号预应力束齿块崩坏问题，对病害缺陷深入分析，谨慎选择修复方法，对解决桥梁预应力齿块崩坏的特殊病害问题进行了探索。

1 工程概况及病害情况

1.1 工程概况

国省干线（联七线）公路某大桥总长213.5m。上部结构采用55+95+55变截面连续钢构箱梁，桥宽11.0m。下部构造采用箱墩，基础为钻孔灌注桩、扩大基础。

大桥上部结构为单箱单室变截面连续刚构箱梁，控制断面梁高：中心点处5.2 米,边跨直线段及主跨跨中处2.4m,其高跨比分别为1/18.3 和1/39.6。梁高变化曲线采用二次抛物线。箱梁横段面为单箱单室直腹板，顶板宽11.0m,底板宽6m，箱梁梁体两翼板长度为2.5m。箱梁底板水平，横坡由腹板高度调整，箱梁顶面设置2%的双向横坡。

1.2 病害情况

项目部于中跨合拢浇筑前对1#～2#中跨合拢段大里程左侧W1 预张拉10%。合拢段浇筑后，1#～2#中跨合拢段预应力束左侧W1 张拉至90%时，齿块尾端部与顶板转变位置的混凝土崩裂，停止张拉，观察数日无变化。重新补张时，崩裂部位的混凝土破损脱落，预应力束及刚筋发生向下的变位，齿块预应力束锚固端开裂，如图1、2。

图1 左侧W1预应力束底纵向裂缝

图2 右侧W1预应力束底纵向裂缝

小里程侧，左右侧W1 预应力束均产生沿波纹管的纵向裂缝。如图3、4。

图3 左侧W1预应力束底纵向裂缝

图4 右侧W1预应力束底纵向裂缝

经过现场检测，左侧W1 预应力束纵向裂缝长度为0.6m，宽度为1.5mm，右侧W1 预应力束纵向裂缝长度为0.75m，宽度为1.8mm。

2 病害原因、修复重难点及处理方案

2.1 病害原因

经勘查，病害原因为施工单位未严格按照设计图纸设置防崩刚筋、横向刚筋间距普遍大于设计值，部分纵向刚筋在箱梁分块处不连续，以及混凝土在箱梁分块处胶结不牢固、齿块刚筋保护层厚度不足等。

2.2 修复重难点分析

2.2.1 对既有梁体预应力设施的保护

箱梁破损区域位于箱梁顶板，距离梁体预应力管道非常近，且部分破损区域已经裸露出部分预应力体系的波纹管，在施工中，极易在操作不当、过度施工的情况下对预应力体系造成损伤，导致箱梁结构二次损害，影响桥梁的结构安全。因此，必须在施工过程中对预应力体系进行有效的保护[1]。

2.2.2 新旧混凝土结合面质量保证

箱梁修复加固需对破损区域缺陷混凝土进行凿除并重新浇筑，同时在箱室内增设一道刚筋混凝土内拱来提高梁体破损区域的承载能力，因此，桥梁结构原混凝土与新浇筑混凝土材料间的粘结力非常关键，而提高粘结力最有效的手段就是对新旧混凝土结合面的处理质量。

2.2.3 新浇筑材料的选型

箱梁破损区域位于箱梁顶板底面，与新增刚筋混凝土内拱相同，均位于箱室内，在完成模板安装支护后，浇筑条件非常有限，无法保证普通商品混凝土的浇筑密实度，即有可能在浇筑区域顶部、侧面残留大量的空洞、气泡等现象，严重影响修复的施工质量，且浇筑区域宽度大、厚度薄，普通商品混凝土的流动性无法达到本次箱梁修复加固施工的要求，因此，选择一款既能满足设计要求，又能满足现场浇筑条件的材料是修复的关键。

2.3 修复实践及应用

根据箱梁的施工设计图及相关施工资料，以三维建模的形式，展现出预应力管道在箱梁结构中的位置，与崩坏区域及加固施工区域的位置关系，作为现场施工的指导性资料，对崩坏区域混凝土进行凿除、齿块下部采用自密实混凝土灌浆料设置支撑梁等措施，控制修补、加固施工的精确度，防止因本次修复施工损伤预应力体系，造成箱梁结构的二次损伤。

具体修复方案为先将已张拉刚束W1 退张，在齿块下部浇筑支撑梁，支撑梁顶部、侧面厚度均为40cm，纵向长2m，支撑梁竖向需设置植筋与顶板及齿块相连接，顶部植筋间距为30×30cm，侧面植筋间距为30×30cm，均采用梅花状布置，植筋深度为15d，植筋过程中注意避开顶部钢束，侧面腹板植筋按照图纸钢筋间距配合钢筋探测仪避开竖向预应力筋。采用HRB400 钢筋，直径为25cm 和16cm[2]。

图5 支撑梁截面图

图6 支撑梁侧面图

图7 支撑梁平面图

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018），进行三角尺块锚固区内五个受拉部位的拉力计算：

一是锚下劈裂力计算；二是齿块端部面根部的拉力计算；三是锚后牵拉力计算；四是边缘局部弯曲引起的拉力计算；五是径向力作用引起的拉力计算[3]（图8）。

图8 后张预应力构件齿块锚固区的受拉效应

经过计算，得出结论如表1，表明上述方案满足加固要求。

表1 三角齿块锚固区内五个受拉部位拉力值

修复时，对原混凝土面进行凿毛处理，根据待选用的自密实浇筑材料，选用该类材料专用的界面剂，提高新旧混凝土结合过程中的粘结力。

新浇筑结构混凝土材料拟采用补偿收缩自密实高强灌浆料，该类材料有粗骨料小、强度高、粘结力强、流动性好、密实度高、耐久性好、免振捣、施工便利等特点，既能满足设计要求，亦可解决浇筑难题[4]。

所有自密实灌浆料、界面剂、植筋胶、钢筋等材料进场前，均需具备产品合格证、送检报告等，对材料性能指标、实际配比用量等进行充分试验且强度满足要求后方可用于实际齿块修复部位。拌制灌浆料时严格按灌浆料产品要求的水灰比进行。浇筑完成后对其进行养护及模板拆除。

加固修复过程中，对施工部位进行有效监测，实时掌握混凝土的温度变化。在修复工程完成后，持续对加固部位进行定期检测，确保使用安全[5]。

3 完工质量验收标准

经充分养护，混凝土达到龄期后，对修复部位进行外观及强度检测分析。外观光滑平整，混凝土灰色；表面无收缩裂纹，质地坚硬；无钢筋外露，锤击无空响。采用回弹法对混凝土强度进行检测，检测结果满足设计及规范要求[6]。

4 结束语

采用上述方法加固修复后，箱梁混凝土外观质量和强度要求得到了很明显的改善，满足设计及规范要求。该加固修复方案没有大规模破坏梁体、预应力体系、混凝土受力构件，可有效降低施工成本，完工质量满足规范及设计图纸要求，是一个成功的修复案例，为今后预应力齿块混凝土修复工程及在用桥梁养护加固提供一定的借鉴作用。

同时，随着我国公路桥梁建设的继续跨越式发展及工匠精神的推广普及，需要持续对技术工人开展专业化培训，提高质量意识及责任感，对常见质量问题进行规避，不断推动我国桥梁工程事业发展。