植筋技术在桥梁负弯矩施工缺陷处理上的应用
摘要：在钢筋混凝土结构上植筋锚固利用环氧树脂砂浆锚固剂作为钢筋与混凝土的粘合剂，植入的钢筋具有很强的抗拔力与抗剪力，保证了锚固强度与抗剪强度，是一种处理桥梁施工结构缺陷和改造具有一定年限建筑的好办法。
关键词：植筋技术，负弯矩，植筋设计，抗剪应力，锚固深度
一、 工程概况
广西东部某高速公路有一座大桥，桥上构为5-20m预应力砼连续箱梁，采用先简支后连续进行体系转换，全桥为一联。梁顶负弯矩钢绞线采用Фj15.24(7Ф5)高强松弛钢绞线,钢绞线标准强度为Rby=1860MPa，张拉控制应力为δk=0.7Rby=1302MPa。每片梁负弯矩钢绞线共设计5束，其中长5m的有二束，每束4根钢绞线，其中长10m的有三束，每束4根钢绞线，共20根钢绞线，位于箱梁顶板中线部位。该桥负弯矩在2006年9月份进行了张拉、灌浆与封锚，随即因业主原因全线停工了8个月，其间因人为因素致使部分负弯矩钢绞线锚具破损，造成预应力损失，并且锚端钢绞线锈蚀情况较为严重，复工后为确保钢绞线张拉施工质量，根据质量监督部门的要求，须对全桥钢绞线进行彻底核查并进行处理。由于检测机构不能对预应力钢绞线逐根检测，经设计院、建设单位、施工单位共同讨论协商，确定废弃已张拉负弯矩钢绞线，采用植筋技术重新设置负弯矩钢绞线。
二、 设置方案
(一)负弯矩钢绞线位置
绕开原有负弯矩位置，选择在箱梁两侧腹板上方的顶板位置各新增加三束负弯矩钢绞线，二长一短，其中长5m的有一束，每束4根钢绞线，长10m的有二束，每束3根钢绞线平行安装，每片梁共6束、20根钢绞线。在实际施工中须在顶板砼中凿出深4-6cm的纵向槽安放波纹管，同时要保证锚具顶部离桥面厚度不小于12cm。
新增钢束布置位置如下图：
（二）植筋设计与布置
1、植筋设计
①按抗剪应力计算：
由于在梁部旧砼面上植筋后须先续浇8-10cm的薄层高标号C50砼（原梁体砼为C40），再张拉负弯矩，最后施工桥面铺装砼，所以植筋在施工与运营过程中要承受张拉应力的剪切作用。
钢束长5m时所需钢筋面积A=1302*140*4/120=6076mm2，植筋拟用φ12的HRB335带肋钢筋，每根钢筋截面积为113mm2，采用板凳式布置，即一根钢筋弯成倒U形，植入两个孔内，则只需钢筋27根，钢筋间距约18cm。
为增大保险系数，决定每束钢绞线按间距15cm布置植筋，在锚固端1m范围内加密为间距10cm。植筋用环氧树脂砂浆粘结。
②锚固深度确定
按《砼结构加固设计规范》GB50367-2006中公式12.2.2-2和12.2.3计算：
l≥ψψl
l=0.2αdf/f
f=1302*sin9（钢束弯起9）=204MPa，其他参数按规范取值，则基本锚固深度l=0.2*12*204/4.5=109mm，植筋锚固深度设计值l≥109*1.65mm，可取180mm，且按规范构造要求植筋时，其最小锚固长度只须达到150mm，故最终植筋锚固深度确定为180mm。
2、植筋布置
植筋宽度8.5-9.4cm，顶部应高出波纹管顶面2cm（锚固端高出波纹管顶面4cm），平面布置如下图（仅示一侧）:
三、 负弯矩处理要点
1、在植筋施工时，首先应剪断原先已经张拉的钢绞线释放其预应力，避免在重新施加负弯矩预应力后，墩顶负弯矩叠加造成累计负弯矩张拉值大于设计值从而对全桥梁板受力带来不良影响。其次在重新施加预应力时必须合梁体新旧砼紧密相结合，使其施加的预应力依然作用于整个梁体部分，达到设计承载效果。
2、施工工序：切断钢绞线、释放预应力→凿出（标识）波纹管安装槽(根据桥面铺装标高而定)→植筋→安装波纹管→固定锚具→安装钢绞线→浇筑砼→张拉→注浆→封锚。
3、切断钢绞线前，先采用全站仪定出全桥墩顶处负弯矩波纹管设计位置，沿波纹管方向距中心各20cm距离，宽6cm范围内用油漆标识出需切断钢绞线位置；然后用风镐或人工凿除砼，破坏波纹管表层后将钢绞线周围水泥浆清除，露出钢绞线。再采用切割机沿油漆标识线进行切割，切割深度以不破坏梁顶部钢筋为标准。
4、切断钢绞线施工时为防止已张拉钢绞线在拉应力的反作用下弹出锚固端形成一定的安全隐患，采用两块厚5mm、1.0×2.0m的钢板立于两侧锚固端外侧用于防护，钢板后采用钢管支撑牢固。同时剪断钢绞线施工时桥梁两端设置专职安全员，严禁人员及车辆通行，确保施工安全。
5、植筋过程中，钻孔乃是关键。如果梁体钢筋过密，无法在设计规定的位置钻孔，可采用在其附近位置钻孔、焊结转移受力的方法进行处理。
四、 小结
本项目在正式植筋前，进行了植筋试验。采用油压千斤顶对植入钢筋施加拔力。共实验了3个孔。试验结果均是植入钢筋颈缩后断裂。原因是当植筋深度较大时(l＞10d)，钢筋与混凝土孔壁的粘结力大于钢筋的极限强度，因此出现钢筋屈服、颈缩直至断裂的现象。
另外，在开通后的的半年试运营过程中，该桥桥面未出现任何开裂、起皮现象。这也说明此次植筋设计与施工是成功可行的。
参考文献
[1]GB50367-2006，混凝土结构加固设计规范[s].
