张 立

（中铁十四局第三工程有限公司，山东济南 250000）

1 工程概况

胜利黄河大桥位于东营市垦利区，1987年9月建成通车，是沟通黄河尾闾两岸的交通枢纽，桥梁已运营33年。大桥全长2817.46 m，由主桥及南北引桥组成。桥梁宽19.5 m，双向四车道。主桥长682 m，为五孔连续钢斜拉桥，跨径组合为60.5 m+136.5 m+288 m+136.5 m+60.5 m，主跨长288 m，断面形式为分离式双边钢箱（图1）。钢箱梁截面高2.4 m，宽3.140～3.315 m，横缝采用M22高强螺栓连接；顶底板为U型闭口肋式正交异性板，腹板为板式开口肋正交异性板，除在索锚固、附孔等处的腹底板厚为20 mm外，其余顶、底、腹板均为12 mm厚。桥面板为正交异性板，每段4块，各宽3.2 m。纵肋为U形闭口肋，横肋为板梁，其间距为1.00~2.75 m，一般为2.75 m。

图1 主桥钢箱横断面

2 钢梁主要病害及原因分析

胜利黄河大桥的钢梁病害（图2）主要表现为涂装失效、结构锈蚀，U肋焊缝开裂、脱落，桥面横肋的疲劳裂纹。根据施工现场实际及病害的分布情况，按施工内容及部位可分为4个方面进行的维修加固，分别为U肋的维修加固、钢箱梁的维修加固、横肋的维修、钢梁表面锈蚀处理，基于这种分类方法的病害原因分析结果如表1所示。

图2 钢梁主要病害

表1 钢梁主要病害及原因统计

3 维修加固施工方案

3.1 U肋的维修加固

3.1.1 U肋盖板开焊、脱落

对于U肋盖板的开焊及脱落，为了保证U肋盖板与原U肋之间的连接可靠，需要对U肋盖板进行拆除更换（图3），并使用高强螺栓连接固定[1-2]。

图3 U肋盖板更换

3.1.2 U肋与横肋、顶底板连接焊缝加固

原U肋与钢梁的顶（底）板及横肋之间的连接均采用焊接连接方式，因此，要重新打磨开裂的焊缝并补焊，对于焊缝开裂长度大于10 cm的焊缝，需要利用L形钢板进行补强，补强长度根据焊缝开裂的长度而定，且应该覆盖整条焊缝，加固钢板与U肋采用高强螺栓连接。

3.1.3 U肋横向对接焊缝开裂加固

打磨原焊缝，去除锈渣后采用340 cm长的U肋盖板覆盖并用螺栓与原U肋连接固定。

3.2 钢箱梁维修加固

3.2.1 钢梁节点螺栓、节点板锈蚀加固

箱梁连接板的维修加固根据锈蚀程度的差异而采用不同的处理方案，具体如下。

（1）若螺栓和连接缀板完好且连接处轻微锈蚀，则与同箱梁一起做喷砂除锈、防腐涂装处理。

（2）若单处螺栓和连接缀板位置存在较重锈蚀，则应同时更换连接缀板和对应的螺栓。

（3）若螺栓和连接缀板多处或整体锈蚀，则所有外露的连接缀板和对应的螺栓均需更换。

（4）若长连接板厚度损伤超过25%，更换时应割除箱梁内部对应的U肋，同时对长连接钢板分块、分段更换。

3.2.2 底板锈蚀加固

对于梁底板处锈蚀断面损失率超过20%（含20%）的部位，应采用加强钢板进行底板补强。

底板积水应采用磁力钻在底板打设排水孔，孔边光滑、平顺，同时增设塑料管伸出箱梁底板，防止流水沿孔侵蚀底板。

3.2.3 钢箱梁腹板焊缝开裂加固

除锈后要对焊缝开裂长度小于10 cm的钢箱梁腹板重新补焊；若焊缝开裂长度大于10 cm，要对加劲肋焊缝局部增设钢板补强。

3.3 横肋维修加固

根据横肋裂缝长度不同，应分别采用不同的方式进行病害处理。

（1）裂缝长度小于10 mm的病害，暂不处理。

（2）裂缝长度大于10 mm，但小于50 mm的病害，在裂缝尖端增设止裂孔，防止裂缝进一步发展。

（3）裂缝长度大于50 mm的，在裂缝尖端增设止裂孔后增设钢板加固处理。

3.4 表面涂装锈蚀

对主梁钢结构进行重新涂装，清除旧涂层并重新进行表面处理，按设计要求现场进行涂装。

根据钢箱梁部位的环境差异，分别采用不同的防腐涂装体系（表2）。

表2 主桥涂装体系

4 施工顺序安排

总体施工顺序安排为先拆除后加固，先梁体后节点，先箱梁后桥面。

施工流程：施工准备→U肋拆除→喷砂除锈→裂缝病害处理、焊缝加固、严重锈蚀钢板加固→钢梁连接节点改造→防腐涂装施工。

5 施工难点和控制措施

5.1 施工难点

钢桥维修加固有别于新桥建设，受到原结构的限制，施工设施、作业空间和作业环境均受到一定影响，桥梁维修加固过程中面临的难点如下。

（1）U肋钢板、补强钢板和原有钢板采用栓焊组合连接，新老构件能否协同共同受力，钢构件尺寸加工精度至关重要。补强钢板和顶板采用仰焊焊接，焊接质量难以保证。

（2）钢箱梁内部空间狭小，照明条件差，空气流通不畅，属密闭有限空间施工作业，钢结构喷砂除锈、防腐涂装施工过程中粉尘及有害气体难以排出，对人员作业安全及健康造成较大影响[3]。

（3）钢梁U肋等钢构件安装高度达2.48 m，施工作业高差过大，施工作业平台搭设困难，U肋间间距仅有29.5 cm，施工设施作业空间不足，安装精度、质量难以保证。

（4）本项目高强螺栓连接数量较多，总共约11万套，总体施工质量较难把控。因此，施工前需做好抗滑移系数试验、扭矩系数实验、扭矩仪标定、电动扳手、检查扳手的校验、板面摩擦系数等方面的准备工作。

5.2 控制措施

根据上述分析，对于胜利黄河大桥维修加固施工过程中存在的问题，可以采取的控制措施如下。

（1）针对构件加工尺寸精度问题，采用3D白光扫描技术建立钢构件三维数字模型（图4），形成平面图纸，确定相关尺寸，以保证加工精度要求。

图4 白光扫描形成U肋三维数字模型

（2）针对照明条件差、空间有限的密闭作业环境，应在钢箱的每个工作面安放两个12 V 100 W照明防爆灯进行照明，并在箱室内安装通风设施，向箱内输送空气，在钢箱内设置轴流风机进行抽风，保证作业空间的空气流通。

（3）针对施工作业高差过大、钢构件安装及仰焊施工作业困难问题，项目利用原有检查小车轨道自行设计了施工作业平台（图5），使平台能在一个桥跨内自由行走，并在移动支架上搭设加高平台，以覆盖整个桥跨的下部施工空间，保证了施工作业的便利性，改善了施工环境。

图5 施工作业平台

（4）针对U肋施工空间过小的问题，项目采用卧式磁力钻，该磁力钻高20 cm，长23 cm，宽10 cm，可以满足现有空间施工要求。为了保证U肋盖板安装精度，设置临时固定螺栓，便于螺栓孔及施工手孔打设。

6 结语

通过对胜利黄河大桥主桥钢梁的加固，本文梳理了施工过程中遇到的难点，结合设计文件及施工组织资料，制定了具有针对性的施工要点控制措施，从而保证主桥正交异性板加固质量，保证新老构件能够协调受力，达到了预期的加固效果。目前，胜利黄河大桥维修加固已全部完成并已进行试通车运营，后续将通过大桥的动态健康监控系统，综合评价大桥加固后的使用寿命和加固效果。