五里店立交橋箱梁變形鑒定分析

陳 奎 鄧小波

1 概述

五里店立交橋箱梁施工采用現澆支架,在箱梁底板和腹板混凝土澆筑過程中YP16～A17跨間支架下部地基由于承載力不足造成局部下沉,箱梁跨中段產生了變形。橋面頂板鋼筋安裝前,中腹板鋼筋最低點(跨中)比設計位置低了7.5 cm;面層鋼筋安裝上去后,面層鋼筋與中腹板鋼筋間距9.3 cm(9.3=7.5+1.8,其中,有1.8 cm差距原因,是面層鋼筋未安裝鉤子筋定位,標高高了1.8 cm)。箱梁的變化從腹板、底板灌注時便發生,在采取支架地基加固處理后,變化趨于穩定,拆模后對箱梁底板進行了檢測,箱梁底板有少部分裂縫產生。

2 檢測內容

2.1 箱梁實測變形

在該箱梁支架拆除后,對箱梁變形值采用高精度電子水準儀進行了量測,量測位置選為距A17端9.0 m,12.0 m,15.0 m,18.0 m,21.0 m。測點布置在箱梁左右底板邊緣和相對應的頂板位置。支架拆除后箱梁實際量測數據表明,相對原設計值而言：箱梁實測底板最大下撓值為53 mm,其中跨中下撓值為46 mm;箱梁實測頂板最大變形值為26 mm,位于跨中部位。

2.2 斷面尺寸

采用鉆孔法對檢測斷面(里程位置為K0+760,K0+757,K0+754,K0+751,K0+748)的實際斷面尺寸進行了檢測。

對各檢測斷面箱梁的實際尺寸分析可知,YP16～A17跨K0+760,K0+757,K0+748斷面高度滿足規范要求(斷面高度允許偏差：+5 mm,-10 mm)。K0+754斷面高度比設計值大15 mm,K0+751斷面高度比設計值大34 mm。

2.3 鋼筋間距和保護層厚度檢測

鋼筋間距和保護層厚度檢測采用鋼筋掃描儀。實測箱梁底板縱向鋼筋間距89.4 mm,保護層厚度35.4 mm,箱梁底板橫向鋼筋間距91.0 mm,保護層厚度30.1 mm。均滿足相應規范要求。

2.4 預應力實際線形檢測

預應力實際線形檢測采用超聲波檢測儀。測試結果表明,預應力實際線形與底板間距與原設計相符。

預應力管道的安裝、定位在腹板、底板鋼筋安裝定位以后進行,管道傳入鋼筋骨架后,從底模面測量管道坐標定位,并與骨架用定位筋固定。支架沉降引起的箱梁變形不影響預應力管道和箱梁底板的相對位置,但預應力實際線形隨箱梁變形而發生了相應的變化。

2.5 結構裂縫檢測

在箱梁拆模前后分別對箱梁的裂縫進行了全面檢測,測試儀器為裂縫觀測儀。

該橋梁初次檢測時預應力尚未張拉,灌注模板沒有拆除,為了開展現場檢測工作,在箱梁A17～YP16跨底模板處布置5個檢測斷面,位置為距A17橋臺7 m,12 m,15 m,17 m,21 m。每個斷面開挖5個400 mm×400 mm的開孔,露出箱梁底板。

經檢查,裂縫主要集中于箱梁底板跨中部位,裂縫寬度和延伸長度均較小,最大裂縫寬度0.01;深度也僅限于箱梁底板表面。

模板拆除后,再次對底板裂縫情況進行了檢查,原有裂縫有所減小,未發現新的裂縫產生。

2.6 混凝土實際強度檢測

混凝土強度檢測采用機械鉆芯法,現場鉆取混凝土芯樣4組,其中箱梁底板和腹板各取2組。所測試混凝土10 d強度值分別為43.8 MPa,52.5 MPa,44.1 MPa,48.3 MPa,滿足相應規范要求。

2.7 箱梁附加內力

1)對箱梁的變形過程進行分析,箱梁隨支架沉降變形在其腹板、底板混凝土灌注過程便已發生,灌注完成后,對中腹板下方底板測量,YP167～A17跨中部位18 m長度范圍,有下撓情況。經實測,跨中中腹板下方,最大下撓35 mm。箱梁頂板混凝土灌注結束后,對箱梁跨中腹板底部,再次用水平儀進行了觀測。跨中23 m范圍內,沿縱向均有下撓現象,跨中點下撓最大51 mm,逐漸向兩支點變小。

根據混凝土灌注過程和時間分析,箱梁隨支架沉降變形而產生附加內力的是隨混凝土灌注而逐漸發生的,其隨著混凝土的凝固應得到有效的釋放,由于對支架地基的及時加固,其主要變形過程在混凝土的凝固前應已完成。

2)為了準確了解箱梁的附加應力情況,采用應力釋放法對箱梁底板的應力進行了測試,其原理是在箱梁底板近中部位先粘貼混凝土應變花,然后在混凝土應變計附近切槽(或鉆孔),使切槽(或鉆孔)附近應力被釋放,造成應力的重新分布,根據附近應力的變化,用彈性力學推算箱梁底板處產生的附加應力。

實測結果表明箱梁底板殘余的附加應力較小。另外支架拆除后,箱梁底板裂縫極少也說明了殘余的附加內力不大。

3 橋梁承載能力驗算

3.1 實際斷面尺寸變化對結構的影響

箱梁由于斷面尺寸的變化會對結構內力產生一定的影響。計算結果見圖1,表1,從表1中可知,箱梁斷面尺寸變化對箱梁恒載的附加內力值不到恒載的2%,對結構的內力影響很小。

表1 斷面尺寸變化對結構的影響

3.2 鋪裝層厚度調整對成橋結構內力的影響

箱梁變形后,繼續按設計高程施工鋪裝層厚度會有一定的增加,最大差別為2.6 cm。為了了解鋪裝層厚度變化對結構內力的影響,對其進行了分析,其結果見圖2,表2。

從表2中可知,鋪裝層厚度增加對箱梁恒載的附加內力值不到恒載的2%,其對結構的內力影響較小,建議鋪裝層按原設計施工。

3.3 承載力驗算

根據JTG D60-2004公路橋涵設計通用規范中的相關規定,對箱梁的承載力極限狀態和正常使用極限狀態進行了驗算。箱梁依據預應力張拉后實際量測數據(截面形式、線形)建模。計算結果見表3～表 5,表中壓應力為“-”,拉應力為“+”。驗算結果說明箱梁的承載能力滿足設計要求。

表2 鋪裝層厚度變化對結構的影響

表3 承載力能力極限狀態驗算(基本組合)

表4 正常使用階段承載力驗算(長期效應組合)

表5 正常使用階段承載力驗算(短期效應組合)

4 加固措施

1)在中腹板頂面鋼筋上,增設了4根16 mm縱向鋼筋,與橋面橫向鋼筋形成網片。并將鋼筋網片用彎鉤鋼筋將其與腹板鋼筋連接,形成整體,以加強頂板、腹板鋼筋的整體受力。

2)頂板混凝土已經灌注后,采用植筋加強的方式,加強中腹板和頂板的整體受力性能。方案見圖3。

5 結語

箱梁經加固處理后已通過橋梁荷載試驗,目前運營正常。由于下部地基的處理不當或加固不到位造成箱梁的破壞和變形已經有了很多次工程實例,應重視這方面的處理工作。

[1]CJJ 2-90,市政橋梁工程質量檢驗評定標準[S].

[2]閻 瑛.淺談如何加強橋梁工程質量管理[J].山西建筑,2008,34(8)：236-237.