德国ROslautal桥加固新技术

一：前言

ROslautal桥原设计为两车道公路桥，位于德国靠近捷克共和国边境，是欧洲E48号公路的组成部分，是连接东西欧国家之咽喉。该桥建造于1992～1995年间，采用施工过程有辅助墩支撑的顶推法施工，桥梁跨径组成为56+68+72+68m(图1)。该桥设计荷载标准及预应力计算方法遵循现行联邦德国公路设计规范。桥梁上部箱梁纵向配置直曲线预应力钢束，箱梁桥面板横向没有配置预应力钢柬。原桥基于两车道车辆荷载需求设计，桥面板行车道总宽9.60m。该桥上重型货物运输车辆通行不断增长，交通运输瓶颈效应显著。为缓解交通压力及交通安全隐患，德国公路局出台改造方案，计划在该桥通往捷克共和国方向增加一个车道。

二：加宽要求与制约因素

    增加附加车道通过压缩桥面两侧人行道宽度并增设钢筋混凝土防撞护栏予以实现，桥面行车道总宽达到10.68m。增加为三个车道的每个车道的车辆荷载为纵向连续行驶的5轴440 kN卡车，可以携带欧洲委员会规定的长12.19m的最大载重标准集装箱。在增加后的车道总宽度及桥长范围内，要求对原有桥梁纵向、竖向、横向3个方向实施全方位加固。

由于该桥在泛欧交通运输中充当着重要角色，因此，在整个施工期间必需开放一个车道保障车辆通行。此外，施工车道完全关闭通行的可能时间间隔非常有限，同时，计划施工期限仅为3个月。重要的是，环保部门要求施工方案应对ROslautal河谷内动植物干扰尽可能小。

鉴于上述要求及限制，德国公路局决定采用体外预应力束，及保护层内嵌粘碳纤维增强聚合材料(CFRP)条两项革新技术实施桥梁加固。

三、桥梁纵向箱梁加固及竖向加固要点

桥面增加一个车道汽车荷载致使箱梁跨中梁底最大活载弯矩在原有基础上增加了46％。为满足突然增大的箱梁正常使用极限状态需求，在箱梁内每个腹板侧向增加2束体外预应力钢柬，每束采用17股钢绞线，分别锚固于每跨1／3跨径和2／3跨径横隔板上。每跨箱梁内附加横隔板类似箱梁内增设腹板间支撑梁，采用C45号自密实混凝土浇筑。浇筑方式采用在箱梁顶板开凿灌浆小孔实施。尽管有诸如普通钢筋较密、横隔板上有预应力预埋件等各不利因素，由于采用的混凝土质量上佳，浇筑的横隔板混凝土内空隙率比预期的要小。

其他竖向加固工作包括：抽换支座；增加使墩台基础承载与梁底双支撑相适应的基础混凝土圈梁，用于增强墩台基础承载能力等。

四、桥横向箱梁悬臂桥面板加固

原桥上增加一个车道意味着增加的车辆荷载使箱梁悬臂桥面板负弯矩急剧增加。由于原桥面板横向普通钢筋抗弯强度储备不足以抵抗新增负弯矩，因此横桥向箱梁悬臂桥面板加固成为必需。

鉴于加固方案选择原则基于重点考虑保通、时间、效益等因素，因此，箱梁横向悬臂桥面板加固方案采用碳纤维增强聚合材料(CFRP)条嵌入粘结于混凝土保护层开槽内的加固方案，即所谓的保护层内嵌粘碳纤维增强聚合材料(CFRP)条方案。

保护层内嵌粘碳纤维增强聚合材料(CFRP)条技术运用始于2O世纪90年代后期，该技术采用源于用此项技术加固混凝土构件，与惯例混凝土体外粘结钢材相比，该技术的粘结强度及延伸性更强。

保护层内嵌粘碳纤维增强聚合材料(CFRP)条加固构件的加固强度与构件的混凝土抗拉强度密切相关，而混凝土抗拉强度能否得到充分利用，又完全取决于环氧粘结剂的抗剪强度。因此，若环氧粘结层粘结失败会直接导致混凝土构件加固失败。故本桥箱梁横向悬臂板抗弯强度加固，及悬臂板顶面拉应力区混凝土裂缝控制是否满足加固需求，完全取决于环氧粘结剂是否将碳纤维增强聚合材料(CFRP)与混凝土高效粘结，必须对环氧粘结层在运营荷载长期作用下的最大可能剪应力下的环氧粘结剂的长期力学特性予以高度关注。