既有旧线跨度混凝土梁横向加固施工工艺的实施

【摘 要 】既有中小跨度混凝土梁横向加固方案、施工工艺和技术要求.

【关 键 词 】既有跨度混凝土梁；横向加固；施工工艺；

对既有铁路中小跨度混凝土桥梁横隔板断裂病害,提出的梁体横向加固技术,经2011年、2012年两年来的探索实践,取得了良好的效果和显著的经济效益.

一、概述

兰新线乌西-阿拉山口间线路（以下简称乌阿线）为1985年建设,1991年全线开通运营.全线有桥梁131座,其中95%以上是中小跨度混凝土T形梁,该种梁型目前已停止使用,按原有的设计,每孔两片混凝土T梁之间的横隔板连接较弱,对低高度混凝土梁而言两片T梁之间无连接.1996年检查发现,桥梁出现横隔板断裂、梁体产生裂缝等病害,经检定已不能满足列车运营需要.为确保铁路运营安全,对裂缝严重病害桥的梁体逐年实施了大修更换.1996年-2005年,对15座桥的梁体进行了更换.由于更换梁体工程费用耗资巨大,自2005年-2007年开始尝试对桥梁梁体进行加固,先后采用梁体表面粘贴钢板加固、梁体横向予应力加固等方法对6座桥病害梁体进行了加固.目前乌阿线全线仍有35座跨度在10m及24m之间的桥梁未进行处理,为确保列车安全运行,经申报乌鲁木齐铁路局批准,自2011年开始,逐步对乌阿线35座桥既有中小跨度混凝土T形梁进行横向加固.

二、方案设计

1、以2011年加固K2041+103桥四孔普通钢筋混凝土T形梁为例.加固方案设计是在已有常用跨度混凝土梁加固方法研究成果基础上,在梁两端和跨中腹板中间各增设一块横向联结板.

2.施工技术要点

（1）钻孔严禁损伤既有预应力钢筋,如果孔位无法避开钢筋,可适当调整钻孔位置,移动距离不应大于50mm；

（2）模板应与原梁可靠联结并有足够的刚度；

（3）预应力筋初张拉应力为0.15fpu；

（4）混凝土须进行配合比试验,要求三天内强度、弹性模量达到设计值的80%,如砂石料发生变化,应重做配合比试验,累计20孔梁须做一组弹性模量试验；

（5）在混凝土强度、弹性模量达到设计值的80%后,方可进行预应力筋终张拉,张拉控制应力为0.73fpu.

（6）预应力筋终张拉采用YQD230-100型千斤顶,先张拉至设计吨位,顶压锚固后,拉动换向阀重复张拉至设计吨位,拧紧承压螺母,以保证预应力筋回缩量小于1mm.

（7）应采用环氧砂浆将锚垫板粘于梁体；

（8）更换千斤顶、油表、油泵的配件后必须重新标定,配套标定使用期为一个月或不超过200次张拉作业；

三、施工步骤及流程

1.搭设作业平台

根据桥下周围环境情况,采用临时吊篮或搭设脚手架作为作业平台.

2.测量钻孔位置

根据桥梁加固设计及施工规范要求,先在腹板上测量出钻孔的位置,然后使用电子探测仪器探测钻孔处钢筋的情况,如果钻孔的位置有钢筋,则适当调整钻孔的位置,但移孔距离不宜大于50mm.

3.钻孔

当孔位确定后,采用钻机成孔,钻机用支架固定,钻孔中避免损伤预应力筋或主筋,并保证钻孔的水平度和垂直度,同时注意使两片梁的钻孔中心在同一直线上.钻孔完成后,孔内用水清洗干净.

4.钢筋绑扎、安装预应力钢筋及波纹管

在钻孔以及新旧混凝土结合部位表面凿毛完成后,在两片梁腹板之间撑上方木,安装好模板底板.将保留的横隔板钢筋与梁体普通钢筋用电焊焊接,然后按照加固设计钢筋布置图绑扎钢筋,同时安放置波纹管,然后将预应力钢绞线安装在波纹管内,使钢绞线垂直于梁片,最后将其用螺母固定.

5.安装模板

按横隔板的设计尺寸制作定型组合模板.模板应具有足够的强度、刚度和稳定性,能模板表面应平整、接合严密并便于拆卸,立模时预留天窗,便于混凝土入模.

6.浇注混凝土

灌注混凝土前,在新旧混凝土的结合部位喷洒专用界面粘接剂并在模板上涂脱模剂.混凝土采用机械搅拌并加入早强型减水剂,人工灌注,小型振捣棒振捣.当养护达到一定强度后,方可拆除模板.

7.张拉

张拉分两步进行：初张拉和终张拉.初张拉在灌注隔板砼前进行,初张拉前用木支撑块将两片梁在梁端、梁中上、下缘处支撑紧,撑木做成楔形,使其在列车通过时不易脱落；当混凝土强度达到设计值的80%时,且在砼凝固养护5天后方可进行终张拉.张拉前首先在设计的专用台座上对精轧螺纹预应力粗钢筋进行冷拉及时效处理.张拉工艺采用一端张拉,另一端锚具在垫板外旋紧螺母.张拉时,先张拉跨中段,然后再张拉梁端段,每段两根预应力筋同时张拉.预应力筋张拉前,先将张拉缸顶出50mm,张拉过程中,油泵进油要缓慢平稳,当张拉力达到预定的吨位后,锁紧螺母,即可顶压回油.

8、封锚

锚头采用细石混凝土封锚,顶面做成流水坡,锚头与既有混凝土梁结合部位涂刷2～3道防水涂料.

四、质量控制

1.混凝土表面凿毛时,应将风化、脱落、裂损部分彻底凿除.

2.混凝土的浇筑应确保其达到设计强度要求,外表要光滑、平整、无蜂窝,内部要密实、均匀.

3.在既有桥梁上施钻预应力孔道时,应确保两片T梁同一位置的孔道在同一轴线上.

4.应严格控制张拉力,确保达到设计规定的吨位.

5.按规写作作混凝土、水泥浆试块及钢筋试件.

五、改造加固效果

2011年安排加固3座、2012年加固16座,经过两年的运营,桥梁使用状态良好.2013年7月,路局桥检队对部分加固桥梁进行了抽查检定,梁体横向刚度显著增强.

六、结论及建议

按照目前工程预算费用计算,包括成品梁购置、运输及架梁安装,更换一孔梁需要40-45万.若采用横向加固方案,加固一孔梁费用只需要10-15万元,与更换梁方案相比可节约费用约30万元.经两年的运营实践和观察,按上述设计方案加固的梁体横向连接牢固、横向刚度明显增强,而且施工速度快,不需要申请施工“天窗”或进行限速,不干扰行车,不仅确保了行车安全,又节约了大量资金.综上所述,采用桥梁横向预应力联结加固技术对中小跨度混凝土梁进行加固,具有显著的经济和社会效益,值得推广和运用.