1、哈同公路蚂蚁河2号桥主梁加固方案（SRAP工艺示范工程之一）哈尔滨工业大学 张树仁，陈维生，杨圣超黑龙江哈同公路管理公司 王福生，张兴韩国M&S公司一、工程概况及病害分析哈同公路蚂蚁河2号桥位于黑龙江省哈同公路K396+100K423+633.98处。原桥由黑龙江省公路勘察设计院设计，上部结构为跨径25m的预应力混凝土小箱梁简支梁桥，下部结构为钻孔灌注桩基础，双柱式墩台。桥面宽度为净10+21.0m，设计荷载为汽超20，挂120。桥梁横断面由7片预应力混凝土小箱梁组成，箱梁的高度为1100mm。 （桥梁全景图一） （桥梁全景图二）该桥于1996年10月竣工，建成通车7年多来，使用情况基本良好，2、一直未发现重大病害。2003年冬突然发现北岸第4孔内侧边梁底板和腹板出现多条纵向裂缝。2004年春发现纵向裂缝进一步扩展，最大裂缝宽度达10mm以上，纵向裂缝主要分布在跨径内1520m范围。春季开化后，有大量水份从裂缝处渗出。据公路管理部门哈同公司介绍，2003年哈同公路加宽，在修建另一幅桥梁时，需将原桥内侧的人行道块件拆除。由于施工方法不当，在拆除人行道块件时，将箱梁顶板凿漏，当时正值雨季，箱梁内积水没能及时排除，冬季结冰冻胀，是造成箱梁底板和腹板出现纵向裂缝的根本原因。 （桥梁底面破损情况） （桥梁侧面破损情况）蚂蚁河2号桥箱梁底板和腹板的纵向裂缝是人为造成的“硬伤”，其主要危害是箱梁纵向3、断裂，减弱了梁的整体工作性能；水份的侵入将引起钢筋锈蚀，严重影响结构的耐久性，危及桥梁安全，必须尽早进行加固补强处理。二、采用SRAP工艺加固补强的可行性蚂蚁河2号桥按汽超20，挂120荷载标准设计，箱内配置足够数量的预应力钢筋和普通钢筋。单就正截面抗弯承载力而言是完全可以满足汽超20，挂120的承载要求。箱梁底板和腹板出现的纵向裂缝的主要危害是梁体混凝土部分断裂，减弱了梁的整体工作性能。调查发现，箱梁腹板上的纵向裂缝主要分布在跨径内1020m的长度范围内，尚未延伸到梁端预应力锚固区。从结构受力上分析，只要锚固预应力钢筋的梁端锚固区没有破坏，与梁体混凝土仍连一体，预加力就可以作用于梁体混凝土。4、跨径内出现的纵向裂缝对梁的正截面抗弯承载力影响不大。但是纵向裂缝的存在将改变剪应力的分布情况，使梁端部分的剪应力加大。基于上述分析，从技术角度看，该梁尚有加固利用的价值。韩国MS公司的专利技术SRAP加固工艺是采用镀锌软钢丝束对混凝土梁体施加预应力，采用多功能复合Ap树脂砂浆，对混凝土结构进行修补和加固补强的综合技术。采用SRAP工艺对蚂蚁河2号桥的边梁进行修补和加固补强是可行的。加固补强的基本思路是：采用Ap树脂砂浆封堵裂缝；在腹板外侧粘贴钢板，提高梁的抗剪承载能力，恢复梁的整体工作性能；在梁底布设镀锌软钢丝束，对梁体施加预应力，提高梁的正截面抗弯承载能力；在梁底和腹板外侧喷注Ap树脂砂浆，5、保护预应力钢筋和钢板免于锈蚀，可以提高结构的耐久性。三、加固设计要点（1）采用Ap底漆和Ap树脂砂浆封堵裂缝；（2）在箱梁腹板外侧粘贴竖向钢板条（850605mm），间距为200mm，然后，喷注30mm厚的Ap树脂砂浆补强层，提高梁的抗剪承载力，恢复梁的整体工作性能；（3）在箱梁底部布置SR加固材料镀锌软钢丝（直径4.8，间距50mm），对梁体施加预应力，张拉控制应力Mpa。预应力筋张拉后，喷注30mm厚的Ap树脂砂浆保护层。（4）在Ap树脂砂浆表面喷涂Ap陶瓷保护漆，提高混凝土的耐久性。四、施工要点及注意事项1混凝土表面清洗及裂缝处理（1）对要进行修补的混凝土表面进行清洗，去除油污杂物；（26、）破损部分混凝土应凿除； （研磨，打凿后的梁的侧面）（3）对外露钢筋进行除锈处理；（4）对宽度较大的贯通裂缝表面应凿成三角形缺口，然后在箱梁顶板开槽，派操作人员进入箱内，采用AP树脂砂浆封堵裂缝。 (进入箱内封堵裂缝)2梁底预应力钢筋（镀锌软钢丝束）的安装、锚固与张拉（1）根据设计尺寸，剪断镀锌软钢丝；（2）按设计位置钻孔，采用膨胀螺栓固定支承角钢； （安装锚固预应力钢束的支承角钢） 预应力钢束布置（3）将组装完成的预应力钢丝束用螺帽固定，采用刻度扳手施加预应力，张拉控制应力应达到设计值。预应力筋的张拉顺序应对称进行。3腹板侧面竖向钢板的安装及粘贴（1）根据设计尺寸剪裁钢板（或扁钢），钢板的两7、端设置10的螺栓孔。螺栓孔的具体位置应视梁内钢筋布置情况而定。上端螺栓孔可预先钻好，下端螺栓孔应在固定钢板用的膨胀螺栓锚孔钻好后再钻。钢板下端螺栓孔的位置，应根据实际锚孔位置确定。 （安装锚固竖向钢板上端螺栓）（2）有油污的钢板应采用丙酮清洗，浮锈应清除；（3）按设计位置在混凝土腹板外侧钻孔，锚固膨胀螺栓。钻孔若碰到钢筋时，孔位可上、下适当移动调整；（4）将钻好螺栓孔的钢板套在膨胀螺栓上，在钢板两端临时塞垫5mm厚垫块（短扁钢头），拧紧螺帽，将钢板临时固定，并使其与梁体混凝土之间保持有5mm左右的空隙。 （侧面竖向钢板的布置）4采用喷枪喷涂AP底漆底漆应喷涂均匀，不能留有死角，特别是钢板下面及8、裂缝处不能漏喷。5喷注AP树脂砂浆腹板侧面的AP树脂砂浆应分二次喷注。第一次喷注厚度控制在10mm左右，喷注要均匀，钢板下砂浆应饱满密实。撤去钢板下临时垫块，拧紧螺帽，对钢板加压，使其与混凝土梁体连为一体，然后再喷注第二层AP树脂砂浆。二次喷注的间隔时间不得超过30分钟。梁底30mm厚的AP树脂砂浆，可一次喷注完成。AP树脂砂浆喷注完成后，应用抹子抹平。6喷涂AP陶瓷保护漆。 采用喷枪在AP树脂砂浆表面喷涂AP陶瓷保护漆。喷涂要均匀，不能留死角。蚂蚁河2号桥加固施工于2004年9月5日完成，加固工作时间为10天（不包括前期准备工作时间）。施工期间没有封闭交通，采用单侧限速行驶方案组织交通。AP树脂砂浆在自然条件下养护23天达到设计强度。