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大桥桥梁加固及监测分析
2017-10-17  中国桥梁网 分享到:
关键词:特大桥 加固 施工监测 

   1、工程概况

   某整幅式的预应力混凝土连续刚构桥,建成于2006年,其上部结构为694m的连续刚构,主桥是双向4车道,长454m(122+210+122)的三跨预应力混凝土连续刚构。主桥箱梁采用单箱单室截面的三向预应力结构,底板宽11m,上顶板宽22.5m,顶面翼缘为2%的双向横坡。箱梁边跨与跨中支架的现浇梁段高3.5m,根部及0号梁段高12.5m,顶板在0号梁段横隔板范围内厚50cm,其余顶板厚度为30~50cm,悬臂箱梁翼缘端部为20cm,墩顶处腹板为120cm,箱梁端部至10号箱梁的腹板为70cm,11~20号箱梁腹板为60cm,21~37号梁腹板为50cm,0号段横隔板内为150cm,其余梁从1号梁段跨中从120cm至32cm逐渐减小,边跨现浇底板厚32cm~60cm。

   2、工程现状

   2.1主要病害及安全隐患

   桥梁经过检测,发现存在的主要病害及安全隐患如下:

   (1)08年检测时,其主跨跨中预拱值降低严重,最大值还不到2.7cm,考虑到测量时,由于温度均匀升高引起的跨中挠度值增大,则主跨跨中的预拱高度用尽。

   (2)桥梁桥面为混凝土铺装,平整度较差,铺装层呈网状开裂,超车道防滑层脱落、破损较严重,不利于通行。

   (3)箱梁顶沿梁中心线附近,存在较多对称分布,间距在15cm至30cm的纵向裂缝,裂缝表现为在中心线处较宽,向两侧延伸逐渐变细。

   (4)主墩在靠近承台的墩身有竖向裂缝。

   2.2 病害产生原因

   根据具体的工程灾害和安全隐患,结合以往的工程经验,认为产生以上工程隐患的原因如下:

   (1)主跨挠度损失严重:目前对于桥梁挠度损失[1]主要因为:①混凝土的徐变的影响因素众多,难以准确估计影响因素的主次性,徐变计算不够准确。②桥梁在设计之初为设计下弯索,在后来工程实践中证明这样的设计对抑制主梁下挠效果差。③在桥梁使用过程中,交通量增大、超重重型汽车多,作用的动荷载大,加剧了下挠。

   (2)箱梁底板存在沿中心线对称分布的间距在15~25cm的纵向裂缝。根据规范,采用等效荷载计算方法,对跨中进行等效荷载计算,计算得到的在等效荷载作用下的裂缝宽度为0.15mm,考虑到温度、混凝土收索影响,裂缝宽度约为0.2mm,实测的箱梁底板最大裂缝宽度为0.2mm,推断纵向裂缝为受力裂缝。沿箱梁内部顶板底面两侧,存在许多间距为15~30cm的纵向裂缝,采用等效荷载计算方法,箱梁顶板下跨中下边缘的最小压应力为2.24MPa,若考虑温度梯度的不利影响,最大拉应力为-1.24MPa,裂缝为受力裂缝。

   (3)主墩墩身在靠近承台处有竖向了裂缝,这是由于在修建过程中,墩身后于承台浇筑,墩身混凝土收缩量大于承台,承台会抑制墩身变形,这样在墩身与承台靠近部位出现非结构裂缝。

   3 加固施工

   3.1 施工措施

   根据桥的安全隐患及病害,制定了一些列的加固方案,主要的施工措施如下:

   (1)重新进行桥面铺装:去掉原桥面铺装C40混凝土18cm厚,更换为C50抗干扰聚丙烯晴纤维混凝土11cm厚,并增加1cm厚的微表处理。

   (2)增设体外预应力筋:增加A、B齿板共8个,20个转向块,4个肋板,76套减震装置,8束19Φ s15.2PE护套环氧涂层钢绞线,16套锚固装置。

   (3)加固补强:修补缺陷、粘贴钢板与碳纤维布、腹板加厚。

   3.2体外预应力筋加固

   在本工程中,对于结构安全隐患的主要解决方案是通过增设体外预应筋[2]来实现,预应力筋的增设是整个加固工程的关键工作,对整个加固效果具有至关重要的影响。

   体外预应力筋作为一种主要加固方法[3],在提高构件的承载力方面成效显著。该方法不需要大型的技术设备;对施工的周围环境要求不高;加固工程耗费的人力资源少;工期短。在整个加固过程中[4],只需要对原有交通进行短期限制甚至是不需要限制,施工过程对原结构影响小,不影响桥下净空,这点对城市桥梁进行加固非常有益。

   3.3体外预应力筋加固工序

   (1)确定钢筋增设位置[6]:要依据原结构的图形,确定需要增设体外预应力筋位置,定位放样位置,避免和原有钢筋碰撞,

   (2)施工前材料准备充分:施工前对将要使用的材料进行验收,确保材料符合设计要求。准备好锚具、张拉设备,并在锚固点进行打钉标记。

   (3)滑块及垫板要求:作为施工时的重要辅助措施,水平滑块要明确转向位置,使用钢板焊接,涂抹环氧液之后利用环氧砂浆找平,黏贴垫块。

   (4)钢筋张拉与安装:准备工作就绪后,将待拉钢筋放置在指定位置,进行张拉。张拉步骤为:1)10%初始张拉。2)外力逐步增大到105%的超张拉。3)持续稳拉3min后,降低到预定拉力。4)锚固及卸顶。

   (5)钢筋防腐:由于是后期增设的加固钢筋,需要特别注意钢筋的防腐处理。通过在钢筋外部加套管来防止腐蚀。

   4 桥梁的加固施工监测

   4.1监测工作内容

   根据已有的检测报告,建立与实际工程相符合的计算模型,分析通过增设预应力束对已有结构模型的影响,据此来探究加固措施的过程对以后结构的影响,得到符合预期估计的加固效果。

   
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