某預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋加固方案分析

趙云川

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024;2.山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

1 工程概況

某橋位于高速公路上，橋梁全長為2 294.68m。上部結(jié)構(gòu)為(41+55+41)m+17×25 m+(41+55+41)m+15×25 m+(41+55+41)m+6×25 m+(41+55+41)m+7×25 m+(41+55+41)m+14×24.3 m+(41+55+41)m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁和預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu):橋臺為肋板式橋臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ);現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋墩為板式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ);預(yù)制小箱梁橋墩及其過渡墩為柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

該橋的技術(shù)指標(biāo)為:

1)設(shè)計荷載:汽—超20級;驗(yàn)算荷載:掛—120;

2)單幅橋面寬度:0.5 m+凈12 m+1.25 m;

3)地震基本烈度:7度。

25m跨徑箱梁橫斷面圖見圖1。

圖1 25m跨徑箱梁橫斷面圖

2 橋梁現(xiàn)狀及問題

本項(xiàng)目橋梁通車使用多年，由相關(guān)檢測單位對該橋進(jìn)行了定期檢測，發(fā)現(xiàn)某橋的主要病害有:部分小箱梁主梁(共計195片箱梁)腹板存在豎向裂縫，縫最寬0.27mm，底板存在橫向裂縫，縫最寬0.15mm，腹板豎向裂縫與底板橫向裂縫相連通;整體箱梁腹板、底板存在縱向裂縫，縫最寬2mm;整體箱梁存在混凝土缺損、蜂窩、大面積空鼓、露筋、露波紋管;端橫隔板存在豎向裂縫，縫最寬0.78mm(見表1)。該橋的具體病害為:

1)主梁存在縱向裂縫，裂縫最寬2mm，底板和腹板存在蜂窩、麻面、滲水泛堿、混凝土剝落、露筋及孔洞等病害。2)部分主梁腹板跨中附近存在左、右兩側(cè)對稱的豎向裂縫，豎向裂縫最寬達(dá)0.27mm(該裂縫出現(xiàn)在左幅68跨2號梁左側(cè)腹板跨中附近)，部分底板存在橫向裂縫，縫最寬達(dá)0.15mm(該裂縫出現(xiàn)在左幅54跨4號梁底板跨中附近)，且個別腹板豎向裂縫與底板橫向裂縫貫通。3)橋梁端橫隔板(墩頂現(xiàn)澆橫隔梁)多處存在裂縫，裂縫數(shù)量多且裂縫較寬，多處超過0.78mm。4)橋梁個別支座出現(xiàn)開裂、脫空、偏位、損壞、上下鋼板變形或銹蝕等病害。

3 維修加固的總體原則

通過現(xiàn)場對橋梁病害實(shí)地調(diào)查以及參考某橋定期檢查報告中所描述的病害情況和荷載檢測報告結(jié)果，需對病害橋跨提高橋梁整體強(qiáng)度和剛度，對預(yù)應(yīng)力損失橋跨采用張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，以滿足結(jié)構(gòu)的受力要求。

表1 某橋橋梁主要病害統(tǒng)計匯總表

1)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式和現(xiàn)狀，本次維修加固方案擬定為:a.對混凝土結(jié)構(gòu)寬度小于0.2mm的裂縫進(jìn)行封閉處理，對寬度大于0.2mm的裂縫采用壓力灌漿法灌注灌縫膠。b.混凝土結(jié)構(gòu)剝落部位應(yīng)鑿除松散混凝土，然后用修補(bǔ)膠填充補(bǔ)平。c.混凝土結(jié)構(gòu)露筋部位應(yīng)鑿除松散混凝土，并清除鋼筋銹跡，然后用修補(bǔ)膠填充補(bǔ)平。d.混凝土結(jié)構(gòu)空洞部位，應(yīng)鑿除周邊松散混凝土，并將表面浮塵清理干凈，然后用修補(bǔ)膠填充補(bǔ)平。e.混凝土結(jié)構(gòu)表面腐蝕嚴(yán)重的部位應(yīng)查明滲水原因并進(jìn)行相應(yīng)處治后，再將腐蝕的混凝土表面打磨后涂刷修補(bǔ)膠。f.需對病害橋跨提高橋梁整體強(qiáng)度和剛度，對預(yù)應(yīng)力損失橋跨采用張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

2)橋梁加固后的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)為:考慮本次維修加固的橋梁為獨(dú)立的加固工程項(xiàng)目，設(shè)計汽車荷載采用原設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)汽—超20級。本項(xiàng)目主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

4 橋梁維修加固方案和建設(shè)規(guī)模

根據(jù)橋梁定期檢查報告，以及橋梁的專項(xiàng)荷載試驗(yàn)及橋梁現(xiàn)狀，對該橋主梁的維修加固提出了以下三種加固方案，并對三個方案的施工難度、工程造價、加固效果等方面進(jìn)行比選。

1)方案一:增設(shè)體外無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固措施。左幅10跨～14跨(5跨一聯(lián))、左幅15跨～20跨(6跨一聯(lián))、左幅31跨～38跨(8跨一聯(lián))、左幅68跨～74跨(7跨一聯(lián))連續(xù)箱梁各跨病害較為嚴(yán)重且集中、特點(diǎn)明顯，裂縫分布在箱梁1/4跨與3/4跨之間。對上述4聯(lián)連續(xù)箱梁進(jìn)行整體加固，每片箱梁腹板兩側(cè)各增設(shè)1束(1束3根鋼絞線)體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每片箱梁共增設(shè)6根鋼絞線。預(yù)應(yīng)力鋼束采用國家GB/T 5224-2003標(biāo)準(zhǔn)的φ15.2無粘結(jié)鋼絞線，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1 860MPa，張拉控制應(yīng)力為σcon，e=1116MPa。

2)方案二:梁底增設(shè)預(yù)應(yīng)力，錨噴HTCM抗拉砂漿加固措施。左幅10跨～14跨(5跨一聯(lián))、左幅15跨～20跨(6跨一聯(lián))、左幅31跨～38跨(8跨一聯(lián))、左幅68跨～74跨(7跨一聯(lián))連續(xù)箱梁各跨病害較為嚴(yán)重且集中、特點(diǎn)明顯，裂縫分布在箱梁1/4跨與3/4跨之間。對上述4聯(lián)連續(xù)箱梁進(jìn)行整體加固，每片箱梁梁底增設(shè)6束預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每片主梁共增設(shè)6根鋼絞線。預(yù)應(yīng)力鋼束采用國家GB/T 5224-2003標(biāo)準(zhǔn)的φ15.2鋼絞線，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1 860MPa，張拉控制應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完后，在箱梁底板植筋，外掛鋼絲網(wǎng)、錨噴HTCM抗拉砂漿。

3)方案三:箱梁底板、腹板加厚，增設(shè)預(yù)應(yīng)力加固措施。左幅10跨～14跨(5跨一聯(lián))、左幅15跨～20跨(6跨一聯(lián))、左幅31跨～38跨(8跨一聯(lián))、左幅68跨～74跨(7跨一聯(lián))連續(xù)箱梁各跨病害較為嚴(yán)重且集中、特點(diǎn)明顯，裂縫分布在箱梁1/4跨與3/4跨之間。對上述4聯(lián)連續(xù)箱梁進(jìn)行整體加固，箱梁加大截面，在加大截面內(nèi)布設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每片箱梁增設(shè)8束(每束2根)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，每片主梁共增設(shè)16根鋼絞線。預(yù)應(yīng)力鋼束采用國家GB/T 5224-2003標(biāo)準(zhǔn)的φ15.2鋼絞線，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1860MPa，張拉控制應(yīng)力為σcon，e=1116MPa。將該橋的三個預(yù)應(yīng)力加固方案比選匯總，經(jīng)加固效果、施工難度、工程造價等方面進(jìn)行綜合比選，比選結(jié)果見表3。

表3 方案比選

5 結(jié)語

由于該加固方法是一種主動加固方法，有效地改善了連續(xù)梁橋的受力性能，結(jié)合該橋梁的病害特點(diǎn)及橋梁的結(jié)構(gòu)形式，針對性的提出了三個加固方案。隨著社會的發(fā)展和交通量的持續(xù)增加，國內(nèi)、省內(nèi)相同類型橋梁可能出現(xiàn)類似的病害，通過對該橋三個加固方法的比選，論述了各個方法的優(yōu)缺點(diǎn)，這將為相同結(jié)構(gòu)形式橋梁的加固提供更多的參考。同時結(jié)合以前加固改造的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)加固改造的論文研究，認(rèn)為體外預(yù)應(yīng)力加固方法是一個較好的加固方法。該方法是提高截面承載能力的一種較為行之有效的加固方法，它適用于截面承載能力不足或主梁撓度超過規(guī)范以及主梁的受拉區(qū)裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定等的一些情況［1］。結(jié)合橋梁的特點(diǎn)推薦體外預(yù)應(yīng)力(方案一)為加固方案。

［1］曹蔚枝.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)研究［J］.山西交通科技，2009(2):40.

［2］JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］JTG/T J23-2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范［S］.