T型刚构桥梁加固方法与检测分析.pdf

文章编号 0451 0712 2004 08 0298 04 中图分类号 U 44812311572 文献标识码 B T型刚构桥梁加固方法与检测分析 朱恒璋 广东省公路建设有限公司 广州市 510600 摘 要 仁化水库大桥T构悬臂下挠超过设计要求 为确保安全和正常营运 恢复桥面线形 采用布设体外预应 力钢束和箱梁局部加固补强 并调整桥面铺装厚度 使桥面尽量恢复到原设计标高 改善行车条件 该桥加固完成后 进行了两年的跟踪观测 并对1号T构进行了静载试验 证实桥梁加固后下挠已稳定 达到了预期的加固效果 关键词 T构 体外束 加固 检测 1 仁化水库大桥病害 仁化水库大桥全长180m 结构为3跨带挂梁的 预应力混凝土T型刚构 主孔为单箱双室箱梁 1号 T构 湘侧 悬臂长33150 m 2号T构 粤侧 悬臂长 25155 m T构按抛物线形变化 根部梁高4180 m 端部梁高118 m 湘侧边孔及中孔挂梁均为17 m简 支梁 粤侧边孔挂梁为10 m空心板 该桥孔径布置 为5215 m 80 m 3715 m 2个T构墩高均为 43 m 于1994年建成通车 通车后 T 构悬臂出现明 显下挠 且不断发展 2000年2月湘侧T构悬臂端最 大挠度达1911 cm 悬臂下挠出现后 对该桥采用限 速 限载和单车道运营等交通管制措施 为了查找悬 臂下挠的原因 对大桥进行了全面检测 发现有以下 主要病害 1 桥面铺装出现多处裂缝 其中部分已失去防 水和分布荷载的功能 裂缝在第5梁段分布较密 走 向以横桥向为主 只有2号T构粤侧有少量与桥轴 线约成45 的斜裂缝 缝宽在013 212 mm之间 缝 长多数超过2 m 并存在贯穿整个横桥面铺装的横 向裂缝 2 防撞栏假缝间距为5 m 连续长度与桥面铺 装相同 由于箱梁下挠变形较大 防撞栏参与结构受 力 伸缩缝两侧护栏顶部已被压碎 假缝之间出现裂 缝 其中40 的裂缝贯通整个外表面 缝宽较大 超 过015 mm 3 箱梁顶板存在3种裂缝 即短纵向裂缝 长 纵向连续裂缝和横向裂缝 缝宽约011 mm 局部在 横桥向分部较密 各箱室中位于顶板跨中附近存在1 2条较长的连续纵向裂缝 4 墩身呈现偏扭现象 1号墩顶上游侧向汝城 岸偏移417 cm 下游向河中央偏移317 cm 全桥6道 伸缩缝 1号T构伸缩装置失去伸缩功能 其余被挤 压变形 车辆通过时 对梁体产生明显冲击 在限速 限载和单车道运营的两年时间里 1号 T构悬臂端下挠增加了213 cm 同时箱梁顶板又出 现了新裂缝 开裂区向墩顶扩散 原预应力体系损失 严重 T 构下挠过大 影响行车安全 需加固处理 2 加固要点 211 方案选择 根据病害情况 曾提出4种加固比选方案 1 维持桥梁外形和结构体系不变 利用现有的T构箱 梁断面尺寸及混凝土强度 增设箱梁顶板预应力钢 束 提高箱梁的预压应力 重新浇筑桥面铺装 通过 调整T构桥面铺装厚度和挂梁支座垫石高度 使桥 面标高尽量恢复到原设计标高 改善行车条件 箱梁 顶板裂缝按缝宽大小 分别进行化学灌浆补强和表 口封闭处理 2 改变结构体系和外形 利用两边地 形 地质条件增设桥墩 中跨挂梁换成钢桁梁 并与 两端箱梁固结 形成连续刚构体系 通过张拉体外预 应力钢束和在增设桥墩上顶升箱梁端部 使箱梁线 形部分得到恢复 3 改变结构体系和外形 增设索 塔和斜拉索 形成斜拉桥体系 通过张拉斜拉索 部 分恢复箱梁线形 4 保持箱梁体系不变 拆除挂梁 收稿日期 2004 06 25 公路 2004年8月 第8期 H IGHWA Y A ug12004 No18 及下挠严重的5 9号梁段 按连续刚构桥体系重新 施工拆除的部分梁段 以上4种方案经综合分析比 较 决定采用第1种方案进行加固 212 加固设计参数 结构加固分析模型采用平面杆系 计算时考虑 了原结构的部分预应力束失效及增加的桥面铺装荷 载 并控制在组合荷载作用下箱梁各断面不出现拉 应力 且压应力不大于1415M Pa 由此确定预应力 钢束的数量 1号 2号T构悬臂端由预应力产生的 计算向上挠度分别为517 cm 119 cm 由控制桥面铺 装 厚度产生的计算向下挠度 分 别 为414 cm 113 cm 在桥面铺装中增加预应力钢束 分别锚固 在箱梁顶板及牛腿上 预应力钢束应在齿板混凝土 达到100 设计强度后方可张拉 钢束张拉应力为 1 300M Pa 每根钢绞线张拉控制力为182 kN 采用 应力应变双控制 左右对称 同时张拉 实测伸长量 与计算伸长量控制在5 以内 锚固于牛腿上的钢束 设转向块和锚梁 加固主要工程数量为 钢筋 43 861 kg 螺栓 184套 钢板及型钢 19 922 kg 无粘结钢筋 16 346 kg 波纹管 216 m 锚具 88套 混凝土 350 m 3 胶粘剂 1 783 kg 213 体外束布置与锚固 预应力钢束集中锚固在7 9号梁段 避免了对 原有钢束的干扰和设置复杂的锚固齿板 经计算锚 下应力可以满足局部承压要求 全部顶板钢束张拉 完毕时 顶板计算应力满足要求 锚具后方预留了足 够的张拉空间 能确保进行施工操作 1号T构 2号 T构钢束加固立面如图1 图2所示 牛腿是钢束TT1 TT2最佳锚固位置 对照原设计图 与原有钢束不冲 突 符合箱梁受力特点 在设计位置钻取一个直径为 8 cm孔道时 仅会遇到牛腿上的分布构造筋 考虑到钢 束张拉后压浆及钢束向上的应力对牛腿有利 每个牛 腿上的4个孔道对原结构受力性能影响不大 T B分别表示箱梁顶板顶面 顶板底面钢束 T 型束采用OVM S钢绞线 TT B型束采用OVM U 1钢绞线 钢束的张拉控制力为1 300M Pa 一根 钢绞线的张拉控制应力为182 kN 其中B1 T1束锚 固在8号梁段顶板齿板上 B2 T2束锚固在9号梁 段顶板上 TT1束锚固在牛腿上 1号T构共布设28 束钢绞线 2号T构布设16束钢绞线 钢束的张拉顺 序为 先拉靠边腹板的4T2束 其次张拉4TT1束 最后先张拉靠边腹板的4B1 2T1束 后拉靠中腹板 的4B1 2T1束 钢束4B2根据挠度变化情况 在桥面 铺装混凝土达到80 设计强度后再张拉 钢束张拉 完毕后 梁端计算上挠值为517 cm 单位 cm 图1 1号T构钢束加固立面 992 2004年 第8期 朱恒璋 T 型刚构桥梁加固方法与检测分析 单位 cm 图2 2号T构钢束加固立面 在T型刚构箱内顶板顶面和底面布置预应力钢 束 钢束按纵向通长 横向对称布置 分别锚固在箱 梁 端 部 顶 板 齿 板 及 牛 腿 上 TT1束 锚 具 采 用 OVM 15 9 其余锚具为BM 15 5 钢束应尽量紧贴 顶板布置 底面钢束距顶板底面控制在3 cm 体外预 应力束数量由顶底板应力确定 并在锚具位置做局 部补强处理 体外预应力束采用无粘结钢绞线 外套 PVC管 管内注满水泥浆防护 214 施工顺序 铲除T构部分桥面铺装 拆除防撞栏及已损坏 的伸缩装置 注意保留其中的预埋钢筋 在顶板开锚 固齿槽口 绑扎齿板钢筋 浇注混凝土并养护至要求 强度 并同时粘贴箱梁顶板钢板和植埋桥面铺装锚 固钢筋 布设预应力钢束 绑扎桥面铺装分布钢筋 张拉预应力钢束 全部张拉完后测量箱梁线形 确定 桥面线形 浇筑T构桥面铺装混凝土及防撞栏 整体 顶升挂孔 移开支座 调整支座垫石高度 挂孔落梁 浇筑挂孔桥面铺装及防撞栏 安装伸缩装置 封闭箱 梁裂缝并对外露构件进行防腐处理 215 板裂缝处理及粘贴钢板 先对所有结构性裂缝进行复查 宽度大于 0105 mm的裂缝作化学灌浆补强 小于0105 mm的 裂缝按表口封闭处理 裂缝表口封闭处理时应将裂 缝中的灰尘 砂粒等杂物打扫干净 用甲苯清洗缝 口 刷一层薄薄的E44环氧树脂基液 再用橡皮刮板 将环氧胶泥抹压进缝中 为提高箱梁顶板承载力 在顶板表面和各箱室 底面粘贴钢板 钢板纵桥向间距为50 cm 粘贴前首 先用钢丝轮磨光机清理混凝土表面浮浆 使砂砾及 碎石外露并清除粉尘 再用丙酮清洗 埋设膨胀螺 栓 膨胀螺栓先用丙酮浸泡 晾干后涂一层环氧树脂 基液 向孔内注入1 3深的环氧胶泥后 再将膨胀螺 栓打入孔内 紧固后再松下螺母 钢板粘贴面喷砂处 理并清理干净后 用丙酮清洗 同时再次用丙酮清洗 混凝土表面 在混凝土表面及钢板粘贴面均匀涂一 薄层环氧树脂基液 再在钢板上均匀涂一层环氧胶 泥 厚度控制在5 mm左右 随后将钢板贴在混凝土表 面上 并立即拧紧膨胀螺栓加压成形 将多余的胶泥挤 出 达到密贴程度 加压应力应不小于011M Pa 216 桥面铺装及防撞拦 由于T构悬臂端下挠过大 考虑到加固后桥面 标高要达到原设计标高 势必使桥面铺装层增厚 荷 载增加过大 加固时控制桥面铺装层厚度不大于 20 cm 为了加强桥面新浇混凝土与旧混凝土的结 合 应增设桥面铺装锚筋 在桥梁顶板钻孔 孔深与 锚筋埋设深度相同 将植筋胶灌注至孔深3 4处 插 003 公 路 2004年 第8期 入锚筋 待强固后进行桥面铺装施工 桥面纵坡根据 张拉后挠度实际变化调整 重新浇注防撞栏 原防撞 栏多处断裂 变形严重 为减轻自重荷载 改善桥梁 景观 原有护栏全部拆除 选用断面较小的组合 护栏 3 检测情况及结果分析 该桥原施工图设计文件要求1号 2号T构悬臂 端的 预 拱 度 分 别 为19 cm 7 cm 施 工 时 预 留 815 mm 建成通车后建设单位对该桥进行了长期观 测 1995年10月 1号T构两端分别下挠114mm和 99 mm 2002年2月 1号T构两端最大挠度达到 191 mm和164 mm 加固完成后 为了对加固效果进行分析 确保营 运安全 又对桥面标高进行了跟踪观测 通过两年观 测 下挠基本稳定 没有发现明显下挠现象 为检验加固后整体承载力是否达到预期效果 保证桥梁的营运安全 竣工验收前已委托有资质的 检测机构对1号T构进行静载试验 T构牛腿处最大 挠度理论值和实测值分别为5513 mm和5314mm 残 余变形210 mm 满载时T构根部顶板实测最大拉应 力和底板最大压应力均小于理论计算值 荷载试验 结果表明 桥梁结构工作性能较好 处于弹性工作状 态 各项技术指标满足设计要求 4 结语 对于T构悬臂下挠过大的桥梁通过增设体外预 应力束和局部补强处理 提高了结构刚度 维持了桥 梁结构体系和外形不变 施工简单方便 加固费用较 低 阻断交通时间短 经跟踪观测加固效果较好 元磨高速公路增设八条紧急避险车道 云南昆磨高速公路管理公司在元磨高速公路原有两条紧急避险车道基础上 准备在沿线 增加构建8条紧急避险车道 紧急避险车道是交通部科研项目 在元磨高速公路上做课题实验 元磨高速公路所经路段 地质极其复杂 纵坡长而陡 弯道多 桥梁隧道多 桥隧里程占总里程的30 在长下坡地段重 型车辆会出现刹车失灵 针对这一问题 交通科研人员进行了探讨 设置了紧急避险车道 目 前 云南省在元磨高速公路途中的小曼萨河 老苍坡路段设置了两条避险车道 长度分别为 90 m 75 m 是专为重型失控车辆设置的专用制动车道 昆磨公司的科研人员准备将2排沙桶变为3排 增加更大的安全系数 贵州凉风垭公路隧道贯通 2004年7月28日 贵州崇遵高速公路控制性工程 长4 107m的凉风垭隧道顺利贯通 过去