韦树昱

(广西壮族自治区沿海公路管理局，广西 钦州 535000)

0 引言

桥梁在使用一定时间后必然出现结构老化、承载力下降等问题，应及时进行必要的加固。预应力钢丝绳-聚合物改性砂浆作为桥梁体外加固技术的一种，可将新增的高强度钢绞线与原桥梁结构紧密结合为一个整体，从而显著提高梁、板的抗弯强度，也可大大减少裂缝的产生，延缓内部钢筋结构的腐蚀老化。本文对预应力钢丝绳-聚合物改性砂浆技术在总江口大桥加固中的应用进行详细分析，为类似工程提供参考。

1 工程概况

总江口大桥位于合浦县境内南宁至北海二级公路国道325线K637+421处，建成于1990年。桥梁全长330.94 m，桥面全宽12.50 m。桥梁总体结构为现浇钢筋混凝土板梁+预制钢筋混凝土T形梁。总江口大桥桥墩均为双柱式桥墩加桩基础，墩台柱直径均为1.30 m，桩基础直径均为1.50 m。经检测：本桥梁现浇板梁仅存在1条纵向裂缝(长1.4 m，宽0.12 mm)；T形梁腹板底面和侧面分别存在较多横向贯通裂缝、竖向裂缝、斜向裂缝，侧面有少量混凝土剥落、露筋且锈蚀病害。因此本项目主要针对T形梁进行加固。

2 T形梁加固方案设计

根据总江口大桥结构类型，经专家组现场考察，最终设计采用“预应力钢丝绳-聚合物改性砂浆”加固技术，具体方案如下：

2.1 预应力钢丝绳设计

在每个T型梁底部设置2层高强度预应力钢丝绳网片，该加固技术钢丝绳种类主要分为不锈钢丝绳和(热)镀锌钢丝绳，其具体参数对比如表1所示。通过对比，本项目采用φ4 mm的不锈钢丝绳，具体类型为18×7+IWS(即有18股，每股含有7根钢芯)，两层合计有21根，总抗拉强度可超过800 MPa。

表1 预应力钢丝绳参数对比表

针对T型梁的侧板及腹板加固设计为“外包高强钢丝绳网片+聚合物改性砂浆”，其中钢丝片间距为3×3 cm，布置示意图见图1。

图1 T形梁加固方案设计示意图(单位：mm)

2.2 聚合物改性砂浆设计

本项目根据砂浆用途和使用位置不同可分为锚固砂浆和防护砂浆，其中端部锚固砂浆要求强度高、固化时间短、粘结性好，其性能指标应满足表2中Ⅰ级砂浆要求。锚固范围包括从锚具边缘向外扩展≥500 mm，且厚度≥25 mm；防护砂浆要求粘结性、延性、施工性较好，具体性能指标应满足表2中Ⅱ级砂浆要求。

表2 砂浆性能指标表

2.3 锚固装置设计

套管和钢丝绳直径要对应，当不能取整时则可采用“四舍五入”选套管号，套管表面和锚头要求光滑无瑕疵。根据钢丝绳直径和数量确定槽道宽度和间距，本项目挤压锚头采用铝合金双孔套筒式，钢丝绳在端部折成双股后穿入挤压锚头内孔，由专门设计的挤压模具、挤压机械对挤压锚头进行强力挤压，使挤压锚头与钢丝绳挤压成一体(见图2)。

图2 钢丝绳套管过程示意图

3 预应力钢丝绳-聚合物改性砂浆施工工艺分析

预应力钢丝绳-聚合物改性砂浆施工流程主要可分为：基层表面清理→锚具和锚固钢板定位安装→钢丝绳下料和张拉→聚合物改性砂浆涂抹与养护。重点施工步骤是：

3.1 基层表面清理

清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土及表面浮浆、油污等杂质，直至露出混凝土结构新面，之后对凹凸不平的表面做平整修复，并利用环氧树脂对裂缝进行灌缝处理。为保证钢丝绳和桥体紧密接触，本项目要求对总江口大桥T形梁抗剪加固转角做倒角处理，倒角半径应≥20 mm(本项目倒角半径为23～25 mm)。

3.2 锚具、锚固钢板定位安装

按图纸尺寸要求制作锚具，并焊接在锚固钢板上。本项目要求在焊接完成后进行静载拉拔试验(拉拔力不小于要求应力的1.5倍，本项目拉拔力设计为260 kN)。对加固桥梁构件进行量测、放线，确定端部锚具的中心线位置，以此定出锚固钢板位置。在锚固钢板范围内开槽，深度以板厚为宜，然后粘贴锚固钢板。

3.3 钢丝绳下料及张拉

钢丝绳下料及张拉直接决定了加固力大小及效果。本项目要求首先测试钢丝绳在控制应力下的最大应变ε，然后测量出锚具外边缘的实际长度L(测量L时，以钢丝绳拉直即可，原则上以没有应力为准，但钢丝绳有一定硬度，一旦弯曲，则需要有一定的拉力调直)，则钢丝绳下料长度L0可按照式(1)计算。

(1)

为防止结构产生扭转、侧弯，本项目要求在钢丝绳张拉时采用对称原则，即：从两侧向中间对称前进，两侧的钢丝绳数量之差不宜超过3根。对称张拉2根钢丝绳后，考虑到钢丝绳与梁底不可能完全密实接触，在梁底预埋直径为10 mm(取决于开槽粘钢的嵌入深度)的细圆钢筋作为反力点。

3.4 HPM-S聚合物改性砂浆涂抹及养护

3.4.1 聚合物砂浆制作

HPM-S聚合物改性砂浆使用时应在实验室确定配合比例，准确计量A(粉体)、B(乳液)两组分别搅拌成均匀的浆料即可，无需另加拌合水。为保证砂浆料质量，本项目要求采用搅拌机进行搅拌(不宜采用人工拌合)，且时间≥30 min。

3.4.2 聚合物砂浆涂抹

HPM-S聚合物改性砂浆涂抹厚度为从钢丝绳外表面算起至4 cm。施工前应充分湿润混凝土表面，涂抹前需保证混凝土表面处于饱和面干(表面无明水)状态。本项目要求采用分层涂抹施工，每层喷涂厚度为6～8 mm，间隔时间设置为24 h。当涂抹厚度达到设置值后要及时压抹收光。

3.4.3 聚合物砂浆养护

本项目要求在HPM-S聚合物改性砂浆施工完成后的30 min至4 h内对其施工面进行喷水养护，且至少持续7 d，期间应防止加固部位受到硬性冲击。砂浆干燥后进行表面涂装，保持整体美观。

4 结语

总江口大桥通过应用预应力钢丝绳-HPM-S加固后，经测定其承载能力提升明显，达到了设计指标，加固效果良好。但由于工期较紧，在砂浆并没有达到100%强度后便开放交通，可能会对加固效果造成一定影响，之后会持续检测分析。预应力钢丝绳-HPM-S加固技术简单、成熟，非常适合于T形梁桥，目前已成为最流行的加固技术之一。