加固设计说明

徐州市G206大吴桥加固工程施工图设计说明第1页共35页江苏省交通科学研究院股份有限公司编制:复核:审核:审定:S-1（1/16）1.工程概况大吴桥跨越京杭大运河，在解台船闸下游约1公里处，是徐州市徐贾公路上的咽喉要道，是徐州市政府重点工程。该桥由徐州市公路工程总公司施工，由徐州市交通工程质量监理站监理。该桥于1995年8月底开始施工，于1997年4月竣工。该桥设计标准是：(1)设计荷载：汽车-20级，挂车-100级；(2)桥面宽度：1.0（0.75米人行道）+10.5+2（中央绿化带）+10.5+1.0（0.75米人行道）米，总宽25米；(3)桥梁跨径：2×20+45+2×70+45+2×20米。大吴桥桥型为T型刚构，中间通航孔为2×70米T构，两侧各设边孔45米及2×20米引桥，分上下行两幅布置。T型悬臂由预制的箱型梁段用预应力高强钢丝悬拼而成，悬臂计算长度25米，根部高4.2米，牛腿梁段高1.5米，单幅桥顶板宽12米，底缘采用2/30.3324yx半立方抛物线形，箱梁横截面为单箱双室，考虑吊装能力和分段预制长度要求，分段长以吊装重量不大于50吨划分，各梁段间以环氧树脂胶结，以保证接缝的整体性；吊梁为长20米装配式预应力T形梁，梁高1.5米，梁板宽2米，肋板宽14厘米，马蹄宽36厘米；桥面设置2%双向纵坡，变坡点在跨中，全桥采用10厘米厚30号防水混凝土铺装层；箱梁及吊梁采用40号混凝土，湿接缝采用50号小石子混凝土，墩身、桥台、桩身采用25号混凝土；预应力钢筋采用直径是5毫米的碳素钢丝，其物理性能满足冶金工业部标准《预应力砼结构用碳素钢丝》YB255-64规定，钢丝标准强度是1600MPa。2009年11月1日，日常检查中发现该桥西半幅牛腿挑梁存在严重的剪切裂缝，为了安全起见，封闭了内侧一个车道，为了详细的了解桥梁的病害状况并对桥梁的病害进行加固处置，受徐州市公路管理处委托，江苏省交通科学研究院供股份有限公司承担了对大吴桥病害检测与加固设计的任务。2.维修加固主要技术标准本次大吴桥维修加固设计依据以下规范和文件编制：(1)《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008）；(2)《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/TJ23-2008）；(3)《公路旧桥承载能力鉴定方法》(试行)；(4)《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）；(5)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ024-85）；(6)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；(7)《混凝土结构加固设计规范》(GB20367-2006)；(8)《徐州市徐贾公路京杭运河大吴桥竣工图》徐州市公路工程总公司，1997年4月；(9)《G206大吴桥病害检测报告》江苏省交通科学研究院股份有限公司，2010年1月。3.大吴桥病害情况概述根据我院桥梁健康检查，大吴桥的病害情况如下：(1)大吴桥主要病害为牛腿挑梁的剪切裂缝，出现病害的挑梁主要集中在西半幅桥内侧，观测到的最大裂缝宽度达到9.6mm，属于典型的剪切承载能力不足造成的受力裂缝，而且已经严重影响到桥梁的结构安全，在进行维修加固处理之前应严禁西半幅内侧挂梁承受车辆荷载；(2)桥面系检查中发现伸缩缝损坏且有填塞缝物，建议对伸缩缝进行清理；另外还发现桥头存在跳车现象，桥面铺装层出现纵向和横向裂缝，铺装层开裂会影响力的横向分布导致单梁受力过大，加大牛腿挑梁的受力，建议对桥梁铺装进行处理或重做桥面铺装层；(3)在主桥T构箱梁底板也发现有几条小的裂缝，从裂缝性状来看是由于收缩造成，只需要进行简单封闭；(4)检测过程中在桥面系、主桥T型刚构以及挂梁等部位均发现有混凝土开裂破损以及钢筋露筋锈蚀等运营期混凝土桥梁常见病害，尽管这些病害对结构的受力性能影响较小，但会影响结徐州市G206大吴桥加固工程施工图设计说明第2页共35页江苏省交通科学研究院股份有限公司编制:复核:审核:审定:S-1（2/16）构的耐久性能，建议进行维修处理；(5)在对引桥钢筋混凝土T梁的检测中也发现中部分裂缝，但裂缝宽度较小，均小于0.15mm，且小于规范限值，建议只是进行封闭处理；(6)桥梁重要构件病害较为严重，需要立即进行加固维修。4.维修加固方案4.1病害与处置方法针对大吴桥的病害特征，现将其各类病害及相应的处置方法汇总，详见表4-1。表4-1大吴桥病害与处置方法病害位置病害汇总处置方法桥面系1.护栏、人行道板、路缘石破损、露筋锈蚀；2.中分带混凝土开裂、破损；3.桥面铺装有裂缝；4.伸缩缝填塞变形、有高差；5.桥面连续处隆起。1.拆除桥梁面上原有人行道板与中央分隔带，两侧护栏改为组合式防撞护栏，中央分隔带设置波形钢护栏；2.凿除吊梁顶部10cm混凝土铺装层与4cm沥青铺装层，重新铺设混凝土和沥青铺装层；凿除非吊梁处的4cm沥青铺装层，重新铺着沥青铺装层；桥头两侧各向道路方向10m范围内冼刨4cm沥青铺装层并重新铺设以便与桥面沥青铺装平稳过渡；3.更换全部伸缩缝；T型刚构1.局部有破损、露筋锈蚀；2.牛腿挑梁上存在较宽的斜裂缝；3.底板有裂缝产生。1.对局部破损、露筋处，先对钢筋进行除锈，再用聚合物水泥砂浆进行修补；2.对牛腿挑梁上的斜裂缝，先进行灌缝处理，再采用包裹粘贴钢板的方法对全部牛腿挑梁进行加固；3.底板裂缝进行封缝处理。吊梁多处有钢筋锈蚀、混凝土开裂。对局部破损、露筋处，先对钢筋进行除锈，再用聚合物水泥砂浆进行修补。引桥1.腹板存在竖向裂缝；2.吊梁间的横隔板钢板外露；3.多处有钢筋锈蚀、混凝土开裂。1.对局部破损、露筋处，先对钢筋进行除锈，再用聚合物砂浆进行修补；2.对外露钢板先进行除锈，然后再用聚合物水泥砂浆包裹；3.对裂缝进行封缝处理。桥墩、盖梁局部钢筋锈蚀、混凝土开裂。对局部破损、露筋处，先对钢筋进行除锈，再用聚合物水泥砂浆进行修补。4.2加固施工流程依据桥梁的病害及相应的处置方式，确定具体的加固施工流程如下：(1)拆除吊梁处的护栏、人行道板、桥面铺装；(2)将其余牛腿挑梁进行包裹粘贴钢板加固；(3)拆除非吊梁处的护栏、人行道板，凿除非吊梁处的沥青铺装层；(4)对桥梁结构缺陷进行修补，如混凝土破损、钢筋锈蚀、结构裂缝、钢板外露等病害；(5)吊梁处混凝土铺装重新铺设，应将桥面铺装内的钢筋伸到护栏位置，以使护栏与桥面钢筋连接；吊梁处桥面铺装完成后进行吊梁处护栏重建；(6)非吊梁处护栏重建；护栏钢筋应与原桥面内钢筋相连；(7)全桥铺设沥青混凝土层；(8)对伸缩缝进行更换；4.3桥梁加固施工要点4.3.1桥面铺装层凿除桥面铺装凿除采用空压机风镐配合人工进行，对桥面铺装砼破碎凿除时应注意镐头凿进深度，尽量保护好T梁，防止超范围凿除，并要减少冲击力对T梁的影响，严格保护原桥面梁体不受损坏。桥面铺装砼破碎后人工清除废渣，氧割或采用大型钢筋剪对原桥面铺装钢筋网进行切割，清理出去。在桥面铺装砼凿除后，用高压水枪将桥面冲洗干净并清除桥面积水。4.3.2钢筋除锈、防锈、阻锈处理(1)混凝土破损区域的清理混凝土剥落、破损部位及钢筋外露区域，应采用人工凿除的方法将该处松散、污损的部分清除，使该部位露出坚硬密实的部分，并保证部位无油污、油脂、蜡状物、灰尘以及附着物等影响修补效果的物质。徐州市G206大吴桥加固工程施工图设计说明第3页共35页江苏省交通科学研究院股份有限公司编制:复核:审核:审定:S-1（3/16）(2)钢筋锈蚀区域的清理1对外露钢筋表面的氧化层利用钢刷予以清除，使之露出光洁部分；2对钢筋锈蚀区域应对该部位混凝土表面进行清洁处理，确保表面无油污、油脂、蜡状物等污物。(3)钢筋防锈、阻锈处理(钢筋锈蚀区域清理完成后)1用喷砂枪或钢丝刷等工具清除掉钢筋上的铁锈；2钢筋防锈采用渗透型阻锈剂，不得采用以亚硝酸盐类为主成分的阳极型阻锈剂；3阻锈剂剂量和使用方法按相应产品说明推荐使用，但应经试配和适应性试验验证。4钢筋阻锈剂属于化学产品，施工中应采取必要的防护措施，严禁与皮肤直接接触。4.3.3混凝土破损、缺失的修补处理(1)材料选用聚合物水泥砂浆，聚合物水泥砂浆的安全性能指标必须符合表4-2的规定；主要机具有：角磨机、空压机、高压清洗机；表4-2聚合物水泥砂浆的安全性能指标性能项目性能指标浆体性能劈裂抗拉强度（MPa）≥5抗压强度（MPa）≥40抗折强度（MPa）≥10注浆料与混凝土的正拉黏结强度（MPa）≥2.5，且为混凝土破坏(2)施工前应清除混凝土表面待修补部分的浮尘、油污及铁锈，将混凝土表面凿毛，确保露出坚硬密实的部分，并确保表面无油污、油脂、灰尘及附着物等影响修补效果的物质。用角磨机或其它工具将混凝土面疏松部分凿出后，再检查需要修补的区域，分析判断需修补的厚度是否大于5mm，如果不够5mm则需对其进行凿出，使该区域的修补厚度达到5mm；同时对修补区域的边缘进行凿槽处理，避免在修补区边缘形成浅薄的边口；(3)在涂抹聚合物砂浆前2h，用压缩空气处去表面砂粒、灰尘，再用高压水冲洗待修补部位的混凝土表面，使混凝土表面无灰尘，并使混凝土表面处于充分湿润状态，但表面不能有明水；(4)应采用机械拌和，在修补施工前应将拌和好的聚合物水泥砂浆放置5min后略加搅拌即可使用，配制好的聚合物水泥砂浆需色泽一致、搅拌均匀、和易性好；搅拌好的物料应在1h内用完；(5)人工修补时，用灰刀涂抹砂浆进行破损处的修补，涂抹时必须用力挤压，使其与混凝土粘结密实，如遇有气泡应刺破压紧，保证表面密实；若修补厚度大于20mm时，宜分层压涂，每层厚度不能超过10mm，边涂抹边压实找平，表面提浆，各层施工应间隔3～4h；涂抹的聚合物水泥砂浆应连接平滑、流畅，且应严格控制修补区与未修补区的平顺过度；(6)聚合物水泥砂浆修补施工过程中，应避免振动；(7)在聚合物水泥砂浆初凝前，用灰刀将其表面抹平收光，表面平整且不应有连接缝和下滑现象；(8)修补部位的聚合物砂浆终凝前，应采取保护措施，避免其表面受雨水、凤及阳光直射影响，并应及时养护。(9)质量验收与检验1桥梁混凝土破损处修补完成后表面应平整，无裂缝、脱层、起鼓、脱落等，修补处表面与原结构表面色泽应基本一致。修补后梁体平整度允许偏差不得大于5mm、阴阳角允许偏差不得大于5°；2采用小锤轻轻敲击新修补表面，若有空响声，表明界面黏结不好；3可以用钻取小芯样直接观察修补处密实度和界面黏结情况，也可以通过劈裂试验来判断新旧界面的黏结强度是否满足要求。4.3.4裂缝处理(1)材料选用：裂缝修补胶裂缝修补胶的安全性能指标除了必须符合表4-3的规定外，还需符合下列要求：a裂缝修补胶浆液的黏度小，渗透性、可灌性好；徐州市G206大吴桥加固工程施工图设计说明第4页共35页江苏省交通科学研究院股份有限公司编制:复核:审核:审定:S-1（4/16）b裂缝修补胶浆液固化后收缩性小；固化时间可调节；灌浆工艺简便；固化后不应遗留有害化学物质。c裂缝修补胶浆液与混凝土的粘结强度高；不易引起化学变化，不易被侵蚀或溶蚀破坏，耐久性能好。表4-3裂缝修补胶的安全性能指标性能项目性能指标胶体性能抗拉强度（MPa）≥20抗拉弹性模量（MPa）≥1500抗压强度（MPa）≥50抗弯强度（MPa）≥30，且不得呈脆性破坏钢－钢拉伸抗剪强度标准值（MPa）≥10不挥发物含量（固体含量）（％）≥99可灌注性在产品说明书规定的压力下，能注入宽度为0.1mm(2)主要施工机具1电动机具：角磨机、空压机、电锤钻、吹风机；2手动机具：钢丝轮、钢丝刷、灌浆器、灌浆嘴、批刀、灰板、弹簧秤、小胶桶、量筒或其它计量工具、调胶棒、棉纱、凿子、锤子、导管、手电筒、喷灯等。(3)裂缝修补方法1表面封闭法：对于宽度0.15mm的裂缝，采用沿构件表面涂刷裂缝修补胶来修补；2压力灌注法：对于宽度≥0.15mm的裂缝，以一定的压力将裂缝修补胶注入裂缝内，达到填充密实的效果。(4)施工要求及工艺1现场裂缝调查与标注。对裂缝进行全面的调查，现场核实裂缝数量、长度、宽度等，并对裂缝编号，做好记录，绘制裂缝分布图：2裂缝处理应根据不同构件、不同部位、不同的裂缝形态选择适当的修补方法、修补材