植筋技術在橋梁負彎矩施工缺陷處理上的應用

 植筋技術在橋梁負彎矩施工缺陷處理上的應用

　　摘要：在鋼筋混凝土結構上植筋錨固利用環(huán)氧樹脂砂漿錨固劑作為鋼筋與混凝土的粘合劑，植入的鋼筋具有很強的抗拔力與抗剪力，保證了錨固強度與抗剪強度，是一種處理橋梁施工結構缺陷和改造具有一定年限建筑的好辦法。

　　關鍵詞：植筋技術，負彎矩，植筋設計，抗剪應力，錨固深度　

　　一、 工程概況

　　廣西東部某高速公路有一座大橋，橋上構為5-20m預應力砼連續(xù)箱梁，采用先簡支后連續(xù)進行體系轉換，全橋為一聯(lián)。梁頂負彎矩鋼絞線采用Фj15.24(7Ф5)高強松弛鋼絞線,鋼絞線標準強度為Rby=1860MPa，張拉控制應力為δk=0.7Rby=1302MPa。每片梁負彎矩鋼絞線共設計5束，其中長5m的有二束，每束4根鋼絞線，其中長10m的有三束，每束4根鋼絞線，共20根鋼絞線，位于箱梁頂板中線部位。該橋負彎矩在2006年9月份進行了張拉、灌漿與封錨，隨即因業(yè)主原因全線停工了8個月，其間因人為因素致使部分負彎矩鋼絞線錨具破損，造成預應力損失，并且錨端鋼絞線銹蝕情況較為嚴重，復工后為確保鋼絞線張拉施工質量，根據(jù)質量監(jiān)督部門的要求，須對全橋鋼絞線進行徹底核查并進行處理。由于檢測機構不能對預應力鋼絞線逐根檢測，經設計院、建設單位、施工單位共同討論協(xié)商，確定廢棄已張拉負彎矩鋼絞線，采用植筋技術重新設置負彎矩鋼絞線。

　　二、 設置方案

　　(一)負彎矩鋼絞線位置

　　繞開原有負彎矩位置，選擇在箱梁兩側腹板上方的頂板位置各新增加三束負彎矩鋼絞線，二長一短，其中長5m的有一束，每束4根鋼絞線，長10m的有二束，每束3根鋼絞線平行安裝，每片梁共6束、20根鋼絞線。在實際施工中須在頂板砼中鑿出深4-6cm的縱向槽安放波紋管，同時要保證錨具頂部離橋面厚度不小于12cm。

　　新增鋼束布置位置如下圖：                 

　�。ǘ�）植筋設計與布置

　　1、植筋設計

　�、侔纯辜魬�力計算：

　　由于在梁部舊砼面上植筋后須先續(xù)澆8-10cm的薄層高標號C50砼（原梁體砼為C40），再張拉負彎矩，最后施工橋面鋪裝砼，所以植筋在施工與運營過程中要承受張拉應力的剪切作用。

　　鋼束長5m時所需鋼筋面積A=1302*140*4/120=6076mm2，植筋擬用φ12的HRB335帶肋鋼筋，每根鋼筋截面積為113mm2，采用板凳式布置，即一根鋼筋彎成倒U形，植入兩個孔內，則只需鋼筋27根，鋼筋間距約18cm。

　　為增大保險系數(shù)，決定每束鋼絞線按間距15cm布置植筋，在錨固端1m范圍內加密為間距10cm。植筋用環(huán)氧樹脂砂漿粘結。

　�、阱^固深度確定

　　按《砼結構加固設計規(guī)范》GB50367-2006中公式12.2.2-2和12.2.3計算：

　　l≥ψψl

　　l=0.2αdf/f

　　f=1302*sin9（鋼束彎起9）=204MPa，其他參數(shù)按規(guī)范取值，則基本錨固深度l=0.2*12*204/4.5=109mm，植筋錨固深度設計值l≥109*1.65mm，可取180mm，且按規(guī)范構造要求植筋時，其最小錨固長度只須達到150mm，故最終植筋錨固深度確定為180mm。

　　2、植筋布置

　　植筋寬度8.5-9.4cm，頂部應高出波紋管頂面2cm（錨固端高出波紋管頂面4cm），平面布置如下圖（僅示一側）:　

　　三、 負彎矩處理要點

　　1、在植筋施工時，首先應剪斷原先已經張拉的鋼絞線釋放其預應力，避免在重新施加負彎矩預應力后，墩頂負彎矩疊加造成累計負彎矩張拉值大于設計值從而對全橋梁板受力帶來不良影響。其次在重新施加預應力時必須合梁體新舊砼緊密相結合，使其施加的預應力依然作用于整個梁體部分，達到設計承載效果。

　　2、施工工序：切斷鋼絞線、釋放預應力→鑿出（標識）波紋管安裝槽(根據(jù)橋面鋪裝標高而定)→植筋→安裝波紋管→固定錨具→安裝鋼絞線→澆筑砼→張拉→注漿→封錨。

　　3、切斷鋼絞線前，先采用全站儀定出全橋墩頂處負彎矩波紋管設計位置，沿波紋管方向距中心各20cm距離，寬6cm范圍內用油漆標識出需切斷鋼絞線位置；然后用風鎬或人工鑿除砼，破壞波紋管表層后將鋼絞線周圍水泥漿清除，露出鋼絞線。再采用切割機沿油漆標識線進行切割，切割深度以不破壞梁頂部鋼筋為標準。

　　4、切斷鋼絞線施工時為防止已張拉鋼絞線在拉應力的反作用下彈出錨固端形成一定的安全隱患，采用兩塊厚5mm、1.0×2.0m的鋼板立于兩側錨固端外側用于防護，鋼板后采用鋼管支撐牢固。同時剪斷鋼絞線施工時橋梁兩端設置專職安全員，嚴禁人員及車輛通行，確保施工安全。

　　5、植筋過程中，鉆孔乃是關鍵。如果梁體鋼筋過密，無法在設計規(guī)定的位置鉆孔，可采用在其附近位置鉆孔、焊結轉移受力的方法進行處理。

　　四、 小結

　　本項目在正式植筋前，進行了植筋試驗。采用油壓千斤頂對植入鋼筋施加拔力。共實驗了3個孔。試驗結果均是植入鋼筋頸縮后斷裂。原因是當植筋深度較大時(l＞10d)，鋼筋與混凝土孔壁的粘結力大于鋼筋的極限強度，因此出現(xiàn)鋼筋屈服、頸縮直至斷裂的現(xiàn)象。

　　另外，在開通后的的半年試運營過程中，該橋橋面未出現(xiàn)任何開裂、起皮現(xiàn)象。這也說明此次植筋設計與施工是成功可行的。

　　參考文獻

　　[1]GB50367-2006，混凝土結構加固設計規(guī)范[s].