关键词：装配式小箱梁;受损;换梁技术;
作者简介：殷任宏（1991—）,男,工学硕士,工程师,从事桥梁养护加固设计工作。;
0 引言预应力混凝土装配式箱梁因其具有较大的抗弯、抗扭刚度和良好的横向稳定性，且构件集中预制，可快速安装、经济性好，在公路桥梁中得到迅速发展和广泛应用[1,2,3]。在桥梁运营过程中，由于落石、车辆等物体的突然撞击或者因火灾、爆炸等病害导致部分梁体受损，不能继续使用，而整桥技术状况相对较好时，则将受损箱梁拆除更换便是最便捷的方法[4,5]。在交通繁忙地段、施工紧张情况下，如何进行受损主梁更换是桥梁养护工作中亟待解决的技术问题。
该文以某个山体落石受损装配式箱梁应急抢修换梁工程为依托，介绍了适用于部分受损装配式箱梁更换的技术原理，并结合实际工程，对相关的施工工艺及技术要点进行了重点分析，使受损桥梁快速恢复正常运营，为同类工程应用提供技术参考。
1 工程概况1.1 桥梁概况某高速公路桥梁全长149.0 m，桥宽10.0 m，桥梁上部结构采用（4×20)m+(3×20+9)m装配式预应力混凝土先简支后连续箱梁，单幅设置3片预制箱梁，纵向桥跨之间未设置负弯矩钢束，通过普通钢筋和现浇混凝土进行纵向连接；桥梁下部结构采用柱式墩，重力式桥台；桥梁设计荷载等级为汽车-超20，挂-120。该桥于2007年10月建成通车。
1.2 桥梁病害由于连续阴雨天气导致山体局部发生落石。落石撞击点位于R7-2#箱梁顶面跨中至l/4附近。受高空落石冲击荷载作用，该梁腹板部位产生了严重开裂，严重影响结构运营安全。
(1)R7-2#箱梁左侧腹板：在撞击点附近呈正八字形斜向开裂、破损，左侧跨中附近腹板共计7条斜向裂缝（裂缝下端延伸至底板边缘），右侧l/4附近腹板存在3条斜向开裂，裂缝长度在0.25～6.0 m之间，箱梁左侧腹板开裂、破损较为严重，裂缝分布范围较大，分布长度约6～8 m，主裂缝宽度约1～3 mm，最大开裂宽度约8.0 mm，且裂缝附近伴有大范围混凝土剥落，受损箱梁的裂缝现场实测分布见图1。同时箱梁腹板下部及上部倒角附近均出现了纵向开裂现象，最大缝宽约3.0 mm，受损箱梁裂缝宽度现场实测图见图2。
(2)R7-2#箱梁右侧腹板：在撞击点附近存在3条斜向裂缝，裂缝长度在0.6～6.0 m之间，裂缝宽度0.2～0.62 mm。
图1 R7-2号箱梁裂缝现场实测图 下载原图
图2 R7-2号箱梁裂缝宽度现场实测图 下载原图
由于落石使箱梁腹板开裂、破损较为严重，裂缝分布范围较大，且裂缝附近伴有大范围混凝土剥落，表明梁体混凝土沿裂缝彻底断裂，截面损伤严重，混凝土内钢筋已经部分屈服，使得加固梁体变得几乎不可能。为了能够快速恢复结构的承载能力，保证结构的加固效果，设计采用对第7孔R7-2#箱梁进行拆除，重新预制同梁高预应力混凝土箱梁替换原梁。
2 换梁技术原理受损箱梁更换是直接将既有受损的装配式箱梁拆除废弃，并采用新预制的箱梁替换原受损箱梁的方法。装配式箱梁是将预制小箱梁通过横向湿接缝、纵向梁端湿接头连接成整体，由简支结构转换为连续体系。更换受损小箱梁相当于装配式箱梁施工的逆过程，先将受损梁体与周围正常梁体的连接进行切割解除，独立出来后成为单片简支梁，然后将受损箱梁吊走，更换成新预制的箱梁，再将新更换箱梁与相邻梁体重新连接起来，恢复成整体受力的连续梁结构。
装配式小箱梁桥换梁技术关键是如何将受损梁体与正常梁体分离，并确保更换后的梁体与正常梁体重新连接后能恢复成原受力体系。
3 换梁技术方案分析装配式受损小箱梁的换梁流程主要包括准备工作、拆除吊离受损箱梁、新梁更换和恢复连续体系等四个步骤。
3.1 准备工作(1）进行交通组织。受损箱梁更换会影响车辆正常通行，施工前应结合受损箱梁的损伤程度、结构特点、周边环境和路网运营要求，制定合理的交通组织方案，并应及时向高速交警、路政申请相关手续，发布相关交通管制的信息，并实施相应的交通组织方案。由于受损桥梁处为秦岭隧道群，具有长大上坡、弯道急、无应急车道的特点，且该桥梁由三片梁组成，病害发生在中梁，位于行车道和超车道中间，所以施工路段采用单幅双向通行。
(2）设置临时支撑。在换梁跨和相邻正常跨之间的小箱梁梁底与盖梁顶面之间设置临时支撑。
(3）铣刨、凿除桥面铺装层。为方便受损箱梁的拆除以及后期桥面铺装的恢复，铣刨、凿除桥面铺装范围应适当扩大，铣刨、凿除桥面铺装层平面图如图3所示。对沥青混凝土桥面铺装横桥向全桥宽、纵桥向相邻桥跨各延伸2 m范围进行铣刨，对混凝土桥面铺装横桥向超过湿接缝0.5 m宽、纵桥向相邻桥跨各延伸1.5 m范围进行凿除；并在桥面上放样出受损小箱梁的中线位置，左右两条湿接缝各自中线和两条边位置。
图3 桥面铺装层铣刨、凿除平面布置图（cm) 下载原图
3.2 拆除吊离受损箱梁(1）拆除受损箱梁。锯开受损的R7-2箱梁连续端湿接头、湿接缝、横隔板等，使需要更换的箱梁成为无纵、横向连接的单片箱梁。纵向连续端湿接头为普通钢筋连接，切除受损梁时应注意保留前后两孔箱梁连续端的钢筋；横向湿接缝处切割，也应保留相邻梁的湿接缝处钢筋；梁体切割完成后，应采用人工对未受损箱梁切割剩余的湿接缝、湿接头混凝土进行凿除，混凝土凿除过程应避免对连接钢筋造成损坏。
(2）吊离受损箱梁。更换箱梁采用单片更换方式，即吊走一片更换一片；吊车及运梁车在吊装过程中的停放位置应提前划线定位，确定各车辆停放位置线时，两台吊车支撑纵桥向应尽量放在靠近所换箱梁的支点附近，横向分别放在下行线边梁靠近腹板的顶板位置，运梁车中心横向应尽量放在桥梁横断面中心位置。
(3）拆除箱梁的处治。拆除受损箱梁应及时运出高速公路，并选择安全场地对受损箱梁进行破碎，将破碎后的建筑垃圾运至垃圾场进行处理，不能随意丢弃而污染环境。
3.3 新梁制作更换(1）新更换梁型的选择。由于受损箱梁不符合现行规范要求，而且梁场没有受损箱梁的模板，重新制作模板费用大、周期长，新更换箱梁尺寸参照现行通用图，但应保证新旧梁的尺寸和力学性能要匹配，连接要可靠。设计新更换箱梁梁高与原梁高同为1 m，预制宽度与原梁相同，顶板厚度、跨中腹板、跨中底板厚度采用18 cm，比原梁15 cm有所加厚，其余构造尺寸均与原梁相同，新更换箱梁横断面示意图见图4。预应力钢束仍采用6束，每束采用5根标准钢绞线，比原梁有所增强。普通钢筋特别是箍筋的规格与间距都比原梁有所增强。
图4 新更换箱梁横断面示意图（cm) 下载原图
(2）新更换箱梁预制。由于受损箱梁更换属于应急抢险工程，而新更换梁体的预制、养护需要时间较长，是整个项目工期的关键，可提前联系好梁场或在现场做好预制准备工作，在设计图确定后立即安排预制。预制箱梁施工前，施工单位应对替换箱梁尺寸和位置、梁底楔形调平块尺寸等参数进行复核确认，确保新预制箱梁满足设计及后续安装要求。该项目位于山区，周围地形没有现场预制条件，故选择附近的梁场预制好后再运送到施工现场。
(3）新更换梁体的运输。预制梁体一般体积较大，可能需要办理大件运输的手续，施工单位应提前与相关管理单位进行对接，办理相关手续。
(4）新梁的吊装。运输新梁的运梁车就位，运梁车运输新梁停放在下行线靠近施工现场的紧急停车区内，待R7-2号受损箱梁吊离后，安装新支座，然后吊装新预制箱梁。
3.4 恢复连续体系(1）恢复新换箱梁的纵横向联系。连接新换梁体与周围梁体的纵横向连续接头钢筋，浇筑湿接缝、梁端及横梁现浇段混凝土。现浇连接混凝土过程中，要注意对周围箱梁的梁端连接部位进行凿毛处理，以保证新旧混凝土良好结合。
(2）恢复桥面铺装及标线。在更换的箱梁横向相邻梁板上种植桥面铺装接茬钢筋，整体铺设钢筋网；然后分层浇筑桥面铺装混凝土、涂布防水层和沥青混凝土铺装层；最后恢复桥面标线。桥面防水层按照Ⅰ级防水等级设计，采用柔性防水涂料，施工时应先做好节点处理，然后再进行大面积涂布，转角及立面应做细部增强处理。
受损小箱梁换梁过程中，严格按照相关规范施工，全程监控，项目20 d就达到开放交通条件。为检验加固效果和施工质量，项目完成后对该桥进行荷载试验。试验结果表明，桥梁横向整体性与理论计算基本符合，新更换梁体与相邻梁体连接处未出现开裂，结构整体连接性能正常。经过2年跟踪观测，桥梁技术状况良好，未出现新增病害。实践证明，更换受损箱梁方案是安全可靠的。
4 结语基于受损装配式箱梁更换工程实例，对换梁技术原理进行分析，并重点介绍准备工作、拆除吊离受损箱梁、新梁制作更换及恢复连续体系等施工工序和关键技术，详细对受损装配式箱梁更换技术进行了分析。工程实践证明，对受损箱梁更换不仅能快速恢复交通，还能改善桥梁技术状况，可供类似工程参考借鉴。
参考文献[1] 孙马,刘盛智,陈虎成,等.装配式预应力混凝土小箱梁桥病害分析及优化设计[J].世界桥梁, 2022(2):112-117.
[2] 刘强华.装配式整孔现浇箱梁支架施工技术分析[J].中国公路, 2020(9):102-103.
[3] 邬晓光,魏俊杰.宽幅装配式箱梁桥荷载横向分布系数计算[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版), 2020(1):76-85.
[4] 李院军,邬晓光,黄成,等.考虑主梁损伤的装配式梁桥荷载横向分布系数计算[J].铁道科学与工程学报,2019(6):1459-1465.
[5] 虎良燕.山体落石损伤桥梁的维修加固[J].公路,2013(2):122-124.
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