1.某連續剛構橋工程概況
某橋為35m+60m+90m+60m+35m一聯的預應力混凝土組合連續剛構橋,全長280m,橋寬12m。
上部結構采用單箱室箱梁,箱梁采用50#混凝土,墩頂箱梁高度為5.0m,跨中高度2.0m,其間的梁高在縱橋向按2.0次拋物線變化。
箱梁內設置縱、橫、豎三向預應力,其中,縱、橫向預應力鋼束均采用符合ASTM.A416―90a標準的270級φj15.24低鬆弛高強鋼絞線,豎向預應力鋼束采用75/100級高強精軋螺紋粗鋼筋。
下部結構為兩個薄壁雙柱式墩,其截麵尺寸為1.2×7.0m,縱向中心距4.8m。
2.橋梁主要病害及病害分析
2.1 橋梁縱向抗彎問題
在距離中跨合攏段兩端各2m範圍內,底板下緣出現了數道橫向通縫。其中,合攏段內有三道橫向裂縫,寬度均小於0.1 mm。在合攏段兩端約2 m範圍內各有三道裂縫,均已延伸到腹板內,縫寬約0.2-0.5 mm,最大裂縫寬度達1.0 mm,已延伸至腹板的上承托。這些裂縫均表現為明顯的受彎開裂特征。
兩個次邊跨和中跨的合攏段兩端接縫處,均發現了貫通底板直至腹板一半高度的橫向通縫,裂縫上寬下窄,寬度在0.2-1.5 mm之間,沿底板和腹板的厚度方向已完全貫穿通透。
經過對橋梁計算,邊跨跨中附近截麵、cibiankuahelongduanfujinjiemianbunengmanzukangwanchengzainenglijixianzhuangtaideyaoqiu,zhongkuakuazhongjiemiansuinengmanzuyaoqiu,dananquanchubeihenxiao。zaiduanqixiaoyingzuhezuoyongxia,qiaoliangduikangwanhekangjiannenglidafujiangdi,yinciqiaoliangjiegoudeshoulitixifashenglegaibian,dabufenjiemianchuxianlelayingli,zhengjiemiankangliexingbumanzuquanyuyinglihunningtudeyaoqiu。youyudibanxiayuanzuidahengxiangliefengchuxianzaihelongduanyiwaierfeikuazhong,erqiehelongduanliangduanjiefengchuchuxianlehengxiangtongfeng,shuomingkuazhonghelongduanxiayuansuiranrengshoula,danyibushiwanjuzuidaweizhi。youcituiduanzaihelongduanliangduanjiefengchuyijingchuyufeiwanquangangjiedezhuangtai。
2.2 橋梁抗剪問題
橋梁次邊跨、中跨在其四分點12.3 m範圍內(5-7號塊),各跨的箱外腹板均出現了大量斜裂縫,裂縫寬度一般介於0.1-0.2 mm之間,且大致沿45°方向,最大裂縫寬度0.5 mm箱內腹板的開裂情況要比箱外嚴重得多。橋梁次邊跨、中跨的箱梁從5號塊開始到跨中範圍內,都發生了大麵積的腹板開裂現象。裂縫大致與水平線呈45°方向,最大裂縫寬度達到1.5 mm。
箱(xiang)梁(liang)腹(fu)板(ban)開(kai)裂(lie)的(de)區(qu)域(yu)是(shi)縱(zong)向(xiang)預(yu)應(ying)力(li)束(shu)取(qu)消(xiao)下(xia)彎(wan)束(shu)的(de)區(qu)域(yu),這(zhe)些(xie)區(qu)域(yu)在(zai)設(she)計(ji)中(zhong)均(jun)設(she)置(zhi)了(le)豎(shu)向(xiang)預(yu)應(ying)力(li)筋(jin)。若(ruo)豎(shu)向(xiang)預(yu)應(ying)力(li)沒(mei)有(you)起(qi)到(dao)相(xiang)應(ying)的(de)作(zuo)用(yong),腹(fu)板(ban)混(hun)凝(ning)土(tu)將(jiang)因(yin)為(wei)承(cheng)受(shou)過(guo)大(da)的(de)主(zhu)拉(la)應(ying)力(li)而(er)發(fa)生(sheng)斜(xie)向(xiang)開(kai)裂(lie)。在(zai)標(biao)準(zhun)組(zu)合(he)作(zuo)用(yong)下(xia),截(jie)麵(mian)的(de)最(zui)大(da)法(fa)向(xiang)壓(ya)應(ying)力(li)發(fa)生(sheng)在(zai)中(zhong)跨(kua)跨(kua)中(zhong)附(fu)近(jin)截(jie)麵(mian)的(de)上(shang)緣(yuan),已(yi)超(chao)出(chu)規(gui)範(fan)允(yun)許(xu)值(zhi);其餘截麵的法向壓應力滿足規範要求。斜截麵最大主壓應力均滿足規範要求。在短期效應組合作用下,從1/4跨至跨中斜截麵抗裂性不滿足全預應力混凝土構件的要求。
2.3 橋梁跨中下撓問題
橋梁中跨跨中附近出現了較為明顯的下撓現象,下撓值為10.8 cm。tongguowaiguanjianzha,kuazhongnaoduguodazhuyaoyuchaozaicheliangzuoyongyouguan,tongshiyeyukuazhonghelongduanliangcejiefengchufeiwanquangangjiezhuangkuangyouguan。xianaodaozhizhuliangkuazhongchengbolangzhuang,zaicheliangdezhendonghechongjizuoyongxia,jiasuleqiaoliangkuazhongnaodudebianxinghefazhan。
2.4 橋梁其他問題
(1)頂板承托附近發現縱向裂縫。中跨合攏段內沿橫向有四道縱向裂縫,間距2m左右,其中外側的兩道裂縫(距離腹板約1.2 m)一(yi)直(zhi)延(yan)伸(shen)到(dao)墩(dun)頂(ding)位(wei)置(zhi),並(bing)穿(chuan)過(guo)墩(dun)頂(ding)進(jin)入(ru)次(ci)邊(bian)跨(kua),一(yi)直(zhi)到(dao)達(da)次(ci)邊(bian)跨(kua)的(de)合(he)攏(long)段(duan)端(duan)部(bu)。分(fen)析(xi)裂(lie)縫(feng)位(wei)置(zhi)與(yu)合(he)攏(long)束(shu)及(ji)頂(ding)板(ban)縱(zong)向(xiang)預(yu)應(ying)力(li)束(shu)的(de)布(bu)置(zhi)吻(wen)合(he),因(yin)此(ci)推(tui)斷(duan)頂(ding)板(ban)縱(zong)向(xiang)裂(lie)縫(feng)是(shi)由(you)縱(zong)向(xiang)預(yu)應(ying)力(li)束(shu)張(zhang)拉(la)引(yin)起(qi)。
(2)墩頂橫隔板在過人洞的角隅處沿豎向發生通透性的開裂,一直開裂至頂板,裂縫寬度約0.3 mm。fenxigailiefengdechengyinshizaimuqianyanzhongchaozaideqingkuangxia,youyuhenggebandekongjianxiaoying,chanshengleguodadehengxiangyingli,zaijiaoyuchuyinglijizhong,congerzaichanshengleshuxiangliefeng。
3.加固方案
3.1 裂縫灌漿封閉
對橋梁已產生的受力裂縫,包括腹板斜裂縫、頂板縱向裂縫、墩頂橫隔梁裂縫等,均進行化學灌漿處理,以防裂縫進一步擴大及有害物質的侵入,造成受力鋼筋的鏽蝕,影響結構安全。
3.2 縱向抗彎加固
針對原橋正截麵抗彎承載力不足的問題,采用主動加固方案在箱內設置體外預應力筋的方法提高結構的正截麵抗彎承載力,同時抵抗由於腹板、底板粘貼鋼板、中跨跨中範圍找平所增加的荷載。采用可調可換式體外預應力錨具,體外索所用的光麵鋼絞線應為符合美國ASTMA416―90A標準的高強度、低鬆弛鋼絞線,其標準抗拉強度為1860 MPa,環氧噴塗無粘結鋼絞線外加HDPE套管具有良好的抗侵蝕能力,能夠適應具有嚴重侵蝕性的惡劣環境。
邊跨、次邊跨采用12φ815.24鋼索,配合相應的張拉、錨固錨具,共設8束。中跨采用12φ815.24鋼索,設置8束。體外束控製張拉應力為1116 MPa,為設計強度的60%。
3.3 腹板斜截麵抗剪加固
針對橋梁整體剛度下降、豎向預應力失效、合攏段兩端連接剛度不足以及活載超載導致腹板產生大量斜裂縫的問題,從以下兩個方麵對腹板進行抗剪加固。
(1)腹板采用粘貼鋼板法進行加固補強,抵抗主拉應力,控製裂縫發展,提高結構的耐久性。
(2)施加體外預應力。通過設置跨內轉向肋,使體外索提供預剪力,從而增強腹板的抗主拉應力能力。
3.4 提高合攏段連接剛度采用在合攏段兩側接縫處粘貼鋼板條的形式,提高合攏端的連接剛度。
3.5 橋麵下撓部分針對橋梁中跨發生較大撓度的情況,在對結構進行加固以後,將跨中明顯下沉段的橋麵鋪裝加厚11cm,以使下撓的橋麵呈現水平狀態。加厚材料采用c50 鋼纖維防水混凝土。
4.結語
隨著交通量的不斷增加和橋梁的不斷老化,橋梁維修、加固是一項長期、經常性的工作,因此,正確的分析橋梁病害的原因十分重要,科學的分析才能為加固方案的設計提供可靠依據。同時本橋的加固方案針對橋梁病害采用了化學灌漿、粘貼鋼板、體外束加固、植筋加固等新技術、新材料、新工藝。為同類型橋梁加固提供了借鑒方法。
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