“格子粱”法加固薄壁輕型橋臺

1 病害特征及原因分析

1.1 病害特征

在某高速公路橋梁定期檢測報告中發(fā)現(xiàn)有一些薄壁輕型橋臺臺身出現(xiàn)大量水平裂縫、豎向裂縫，甚至網(wǎng)狀裂縫，水平裂縫一般出現(xiàn)在距基礎或承臺頂部1m上下的范圍內(nèi)，裂縫寬度一般在0.1～0.3mm之間，裂縫長度不等;豎向裂縫由基礎或承臺頂部開始，由下而上延伸，裂縫寬度一般在0.1～0.6mm之間，長度一般為臺身高度的1/3～2/3，也有部分豎向裂縫貫通整個斷面。大量裂縫尤其是寬度超限的裂縫的存在會影響結構的剛度、承載能力和耐久性，需要對其進行加固處理。

1.2 裂縫產(chǎn)生原因分析

1.2.1 力學計算

選取某一橋臺作為計算研究對象，其主要結構尺寸如下:臺身高度4m，臺身厚度0.45m，臺身計算寬度13m，基礎形式為鉆孔灌注樁、樁徑1.2m。確定其力學計算模型為考慮彈性支撐的豎梁。

(1)在土壓力作用下臺身內(nèi)力計算(橫橋向取一延米進行計算)

最大彎矩:Mmax=133kN·m，距承臺頂0.97m;

最大剪力:Qmax=59kN。

(2)臺身承載能力驗算

抗彎承載能力驗算，整個薄壁輕型橋臺橫橋向在受拉區(qū)與受壓區(qū)均布置92根直徑為16mmHRB335鋼筋，那么每延米截面的抗彎承載能力為154kN·m＞γ0·Mmax

所以，截面的抗彎承載能力滿足要求;

抗剪承載能力驗算

每延米截面的抗剪承載能力為285kN＞γ0·Qmax

所以，截面的抗剪承載能力滿足要求。

(3)應力驗算

截面外緣的最大拉應力為3.26MPa＞ftk=2.01MPa

法諺有云：殺人償命，天經(jīng)地義。這是法律報應理念最直接的體現(xiàn)。在中國傳統(tǒng)的倫理觀念——親親尊尊與忠孝節(jié)義的影響下，對殺害“尊親”的人復仇是一種義務，更是一種責任。這樣的血親復仇的觀念導致民眾采用私刑的方式來解決糾紛，從而不利于社會的穩(wěn)定，也會威脅到統(tǒng)治者的統(tǒng)治。故國家創(chuàng)設了死刑制度以代替血親復仇，由國家作為公權力機關行使執(zhí)行死刑的權力，從而將報應觀念落實到行動中。

剪應力 τ=0.13MPa

由此可見，截面拉應力過大，超過C30混凝土抗拉強度標準值2.01MPa。

1.2.2 裂縫產(chǎn)生原因

通過上述計算結果及理論分析可知，臺身裂縫產(chǎn)生的原因可以歸結為:

(1)土壓力作用

薄壁輕型橋臺壁厚普遍偏小，結構抗彎拉能力弱，結構在土壓力作用下截面拉應力過大，易導致臺身出現(xiàn)水平裂縫;加上現(xiàn)在車輛嚴重超載現(xiàn)象普遍，更加劇了裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展。

(2)汽車沖擊作用

(3)基礎的不均勻沉降

由于薄壁輕型橋臺寬度一般較大，且沒有設置沉降縫或伸縮裝置，所以臺身很容易在基礎不均勻沉降的作用下出現(xiàn)縱向裂縫，并且這些裂縫一般由下而上發(fā)展，下寬上窄。

(4)施工因素

由于薄壁輕型橋臺厚度相對較小，高度較大，鋼筋較密，給混凝土的振搗密實增加了難度，構件會因為施工缺陷出現(xiàn)薄弱截面而開裂。

(5)溫度變化、混凝土的收縮、徐變等因素

薄壁輕型橋臺的寬度和高度一般較大，所以整個橋臺具有大體積混凝土的特征，其內(nèi)部水泥水化熱導致的混凝土升溫是不能忽視的，這樣混凝土在硬化時產(chǎn)生很大的溫差，從而導致混凝土產(chǎn)生較大的收縮，導致表面開裂。

2 加固方案設計

鋼花管注漿格子梁法(加固簡圖如圖1所示)

圖1 鋼花管注漿格子梁法加固圖示

此法是采用鋼花管注漿錨桿的方式加固橋臺，同時在橋臺前墻綁扎鋼筋、澆筑混凝土形成鋼筋混凝土格子梁，以達到加固補強的目的。其加固機理是通過在橋臺前墻打入錨桿并注入水泥漿，錨桿對臺身形成多個約束，可以減小橋臺在荷載作用下臺身截面所產(chǎn)生的內(nèi)力;同時在前墻采用橫豎交叉的“格子梁”，以現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁在臺身表面加固補強，從而達到增強整個臺身的剛度和承載能力的目的。

3 加固施工方法

鋼花管注漿錨桿，錨體采用Φ50×3.2mm無縫鋼管，鋼花管沿其軸向每10cm開一對Φ4mm出漿孔，梅花狀布置，鋼花管底部50cm長度內(nèi)的10個出漿孔為Φ6mm;鋼花管沿其長度方向每隔1m焊上對中支架;注漿漿液采用水灰比為1∶1的42.5號普通硅酸鹽水泥漿，注漿最大瞬間壓力不超過0.5MPa，為確保注漿的密實性和結構的安全性，施工時采用反復間歇注漿;一根錨桿壓漿施工結束后，再施工下一根錨桿，不得同時施工。待所有錨桿施工完成之后，綁扎格子梁內(nèi)的鋼筋，澆筑混凝土，為要保證混凝土振搗的密實性，可采用自密實混凝土澆筑。

4 結論

薄壁輕型橋臺在采用鋼花管注漿加格子粱法加固后，臺身的承載能力、剛度都有明顯提高，加固后的橋臺耐久性和安全性都會提高。此類加固方法施工較簡便、適用范圍廣、加固效果明顯，且不會影響正常通車，在此類橋臺病害處理上有一定的參考和借鑒意義。

[1]中交第一公路勘察設計研究院有限公司.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D62-2004)[S].北京:人民交通出版社，2004.

[2]中交第一公路勘察設計研究院有限公司.公路橋梁加固設計規(guī)范(JTG/T J22-2008)[S].北京:人民交通出版社，2008.

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