浅谈水口施工大桥水上结构病害及维修方法

　　【摘要】本文对水口施工大桥检测情况进行介绍，并对水上部分维护加固工程病害分析、加固方案、施工要点进行论述。
　　【关键词】桥梁加固,裂缝处理,碳纤维布
　　
　　1 工程概况
　　水口电站是以发电为主，兼有航运、过木等综合效益的大型水力枢纽，主要由混凝土重力坝、坝后式厂房、一线三级船闸、一线垂直升船机、220kV开关站、500kV升压站等组成。电站装机总容量1400MW。电站坝址以上集水面积52438km2，水库总库容26.0亿m3，为不完全季调节水库。
　　水口电站闽江施工大桥位于闽江水口电站下濮坝址下游1750米处，跨越闽江干流。全桥长350米。上部结构：主孔2×132米空腹式等截面悬链线薄壁箱拱，边孔为2×20米钢筋砼T梁。主孔横向由6片M-400拱箱组成，拱矢度为1/8，拱轴系数m＝1.347，拱圈总宽度为10.24米,拱箱高度2.2米，边箱宽1.82米，中箱宽1.65米。桥面净宽为净10+2×1.50米人行道。拱上建筑为M-300砼立柱，上架砼盖梁及M-300空心板，边孔横桥向由七片钢筋M-300砼T梁组成，梁高1.60米，梁宽1.90米。人行道由外挑盖梁及托梁和双π型板组成，均为预制安装。下部构造：主孔墩为腰形墩身沉井基础，桥台为重力式台身扩大基础，边孔为柱式墩，井桩基础。主桥设计荷载为：计算荷载双列汽-40级，验算荷载以双列汽-40级，其中一辆换算为62.595吨重车及挂车-200级两种方式，人群荷载350公斤/平方米。桥梁设计洪水频率为三百年一遇，通航标准为三级通航。
　　平面布置图(单位：cm)
　　2 2008年大桥检测情况
　　2.1检测项目
　　（1）根据施工设计图纸，对该桥现有桥面系、上部结构和墩台等目所能及的部位进行外观检查。
　　（2）根据结构受力特性，对桥跨结构的受力控制截面进行静载试验，测定试验荷载作用下控制断面的应变、挠度和裂缝变化情况。
　　（3）在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、地脉动等随机荷载激振而引起的桥跨结构微小振动响应，测试桥跨结构自振频率和阻尼比，以分析桥跨结构自振特性。
　　（4）采用载重汽车分别以20km/h和30km/h车速通过桥跨结构，测试桥跨结构在行车荷载作用下的动挠度和冲击系数。
　　2.2检测结果
　　2.2.1箱拱
　　（1）外观检查结果表明：箱拱底板、箱拱顶板、拱上立柱、立柱底梁、立柱盖梁、墩顶及台帽等部位多处出现裂缝，箱拱腹板多处出现网裂，桥面多处出现纵向开裂，多处出现横向开裂；桥面1处坑槽，伸缩缝局部被砂土堵塞。3号墩身冲刷破损比较严重，左侧裂缝存在长达6.9m的裂缝，钢筋网外露，右侧也存在2.7m长的裂缝，左侧裂缝深度较大，最深达到1m以上，且存在裂缝内部横向发展，形成中空层。该箱拱的总体技术状况评定为三类桥。此次外观检查经与2004年的检查比较：箱拱新增3处裂缝渗水、流白灰，5条纵向裂缝，最大缝宽从原来的0.4mm增大至0.6mm；拱上立柱新增6条水平向及环向裂缝，最大缝宽从原来的0.24mm增大至0.40mm；立柱底梁新增8条纵向裂缝，最大缝宽没有变化（0.30mm）；台帽最大缝宽从原来的2.00mm增大至3.00mm。比较表明，箱拱与立柱底梁的纵向裂缝和拱上立柱的水平向与环向裂缝有增多，部分裂缝有开展趋势。
　　（2）静载试验结果表明：试验荷载作用下,箱拱拱顶截面桥面挠度的校验系数为0.60～0.65，箱拱L/4桥面挠度的校验系数为0.49，低于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定的常值范围（0.8-1.0），相对残余挠度小于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定20%；拱顶截面、L/4截面和拱脚截面的应变校验系数为0.32～0.98，低于或处于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定的常值范围（0.7-1.0），相对残余应变小于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定20%；且在试验荷载作用下未见明显裂缝开展现象。
　　（3）动载试验结果表明：该箱拱桥实测横向和竖向1阶自振频率分别为1.414Hz和1.478Hz，大于理论计算值1.269Hz和1.279Hz，表明结构的动刚度满足要求。在行车速度20km/h和30km/h无障碍行车情况下，实测得的箱拱冲击系数分别为1.19～1.27，换算成标准车列的冲击系数为1.05～1.07，稍大于《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）计算的冲击系数为1.05。
　　2.2.2T梁
　　（1）外观检查结果表明：T梁腹板出现587条竖向裂缝（新增120条），其中42条（新增8条）缝宽超规范限值0.25mm，最大缝宽0.52mm；26条延伸至马蹄底，最大缝宽0.20mm；16条经马蹄贯穿至另一侧腹板，最大缝宽0.26mm；T梁马蹄底出现47条（新增32条）横向微裂缝；桥面多处出现纵向开裂，多处出现横向开裂；桥面1处坑槽，电站台（左岸）伸缩缝1处橡胶条缺失；伸缩缝局部被砂土堵塞。该T梁桥的总体技术状况评定为三类桥。
　　（2）静载试验结果表明：试验荷载作用下,T梁跨中截面梁底挠度的校验系数为0.55～0.70，实测值均小于理论计算值，处于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定的常值范围（0.5～0.9）；相对残余挠度小于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定20%；T梁跨中截面梁底应变的校验系数为0.48～0.63，实测值均小于理论计算值，处于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定的常值范围（0.4～0.8）；相对残余应变小于《公路旧桥承载能力鉴定方法》（1988年1月）规定20%；且在试验荷载作用下未见明显裂缝开展现象。
　　（3）动载试验结果表明：在行车速度20km/h和30km/h无障碍行车情况下，实测得的T梁冲击系数分别为1.17和1.14，换算成标准车列的冲击系数为1.08和1.06，在计算值1.29容许的范围。
　　2.3缺陷成因分析
　　（1）T梁腹板竖向裂缝与长期行车荷载作用和温度应力有关；
　　（2）拱上立柱的水平向与环向裂缝主要由受剪或立柱偏心受压有关；
　　（3）台身侧墙沿砌缝开裂与台背填土不密实、雨水冲刷作用和桥台不均匀沉降有关；
　　（4）箱拱底板、顶板纵向开裂与拱片间受力不均衡和温度应力有关，箱拱腹板斜向裂缝与温度应力有关；
　　（5）墩上横墙水平向裂缝与墩不均匀沉降和温度应力有关；

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