萬州大橋端橫梁病害處治方法研究

何 令 李魯平

（重慶市萬州區(qū)城建工程管理處，重慶萬州 404000）

萬州大橋端橫梁病害處治方法研究

何 令 李魯平

（重慶市萬州區(qū)城建工程管理處，重慶萬州 404000）

鋼管混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋端橫梁病害因其成因不同，處治的方式也有所差別，根據(jù)不同的橋梁結(jié)構(gòu)，各個(gè)處治方法的適用性也有所考究．針對(duì)萬州大橋端橫梁的病害，采用鋼板—混凝土組合結(jié)構(gòu)增大截面的方法對(duì)端橫梁進(jìn)行加固，并更換失效支座．結(jié)果表明使用效果良好．

端橫梁；鋼管混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋；病害；處治

1 前 言

萬州大橋在運(yùn)營(yíng)多年之后，在其兩端交界墩處的端橫梁位置出現(xiàn)裂紋及支座滑移等病害．這類病害在整座橋梁中尤為突出，并對(duì)橋梁的安全行車造成影響．在我國(guó)，有多座類似的鋼管混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，這些橋梁也可能存在類似病害[1]．因此，研究萬州大橋端橫梁病害的處治方法，對(duì)該類結(jié)構(gòu)橋梁的維修養(yǎng)護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義．本文針對(duì)鋼管混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋端橫梁的病害進(jìn)行原因分析與處治方法的研究．

2 萬州大橋端橫梁典型病害

萬州大橋主孔為3孔120米帶2邊跨75.4米的鋼管混凝土組合桁架連續(xù)剛構(gòu)，引孔為25米的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，橋面連續(xù)，全橋長(zhǎng)為709.8米[2]．端橫梁病害：端橫梁出現(xiàn)多條豎向和斜向裂縫；梁頂部位有多處壓碎性破損，多處鋼筋外露；端橫梁向橋梁中心線傾斜，端橫梁與蓋梁頂部支座墊石錯(cuò)位嚴(yán)重；端橫梁底部支座滑移較大，頂部與空心板結(jié)合部支座滑移較大，已有部分接近脫落的狀態(tài)．

2.1 4#端橫梁典型病害

4#端橫梁河中側(cè)頂部混凝土嚴(yán)重碎裂、剝離，鋼筋外露、銹蝕，頂部有1條橫向貫通裂縫，6條斜向裂縫，其中3條斜向貫穿端橫梁，裂縫處滲水、結(jié)晶，鋼管下方局部有多條輻射狀裂縫；端橫梁河岸側(cè)有10條斜向裂縫，多數(shù)斜向貫穿端橫梁，裂縫最大寬度3.2 mm，其中3條斜向裂縫沿端橫梁厚度方向貫通，下緣混凝土開裂、預(yù)埋型鋼外露；端橫梁沿高度方向整體向河中側(cè)傾斜1.29°，相對(duì)于橋墩蓋梁存在向河中側(cè)方向的水平移位，其中下游側(cè)相對(duì)移位23.5 cm、上游側(cè)相對(duì)移位18.5 cm；下支座的上鋼板向河中側(cè)發(fā)生較大的相對(duì)水平位移和轉(zhuǎn)動(dòng)位移，最大水平位移16 cm；上支座的上鋼板向河岸側(cè)發(fā)生較大的相對(duì)水平位移，部分支座上鋼板脫落．4#墩向河岸側(cè)傾斜，下游側(cè)、上游側(cè)墩柱豎直度分別為0.28%H、0.29%H，墩頂相對(duì)偏移量分別為16.74 cm、17.19 cm．如下頁圖1～4．

2.2 9#端橫梁典型病害

9#端橫梁河中側(cè)上游方向頂部局部混凝土嚴(yán)重碎裂、剝離，鋼筋外露，頂部有1條橫向貫通裂縫、5條斜向裂縫，其中3條斜向貫穿端橫梁，裂縫處滲水、結(jié)晶；河岸側(cè)有14條斜向裂縫，部分斜向貫穿端橫梁，裂縫最大寬度0.8 mm，其中3條斜向裂縫沿端橫梁厚度方向貫通；9#端橫梁相對(duì)于橋墩蓋梁存在向河中側(cè)方向的水平移位14.5 cm；下支座的上鋼板向河中側(cè)發(fā)生較小的相對(duì)水平位移，上支座的上鋼板向河岸側(cè)發(fā)生相對(duì)水平位移，最大位移8.9 cm，支座鋼構(gòu)件銹蝕較嚴(yán)重．如圖5～8.

圖1 4#端橫梁河中側(cè)裂縫分布

圖2 4#端橫梁河岸側(cè)裂縫分布

圖3 4#端橫梁河中側(cè)頂部混凝土碎裂、剝離

圖4 4#端橫梁下支座相對(duì)水平位移

圖5 9#墩端橫梁河中側(cè)裂縫分布

圖6 9#墩端橫梁河岸側(cè)裂縫分布

圖7 9#端橫梁河中側(cè)頂部混凝土碎裂、剝離

圖8 9#端橫梁下支座相對(duì)水平位移

3 萬州大橋端橫梁病害機(jī)理分析處治方法

3.1 病害機(jī)理分析

萬州大橋在多年運(yùn)營(yíng)后，4#和9#墩上下支座存在很大滑移，橡膠變形較為嚴(yán)重，已完全失去了支座滑移功能，不能很好滑動(dòng)復(fù)位，而端橫梁位于桁架剛構(gòu)邊跨端部，由于支座不能正常復(fù)位，橫梁將承受巨大溫度力、活載力產(chǎn)生的外力[3-4]變形承受，橋墩變形到一定限度以后，外力全部作用在橫梁鋼管和混凝土上，其端橫梁處混凝土厚度較小，配置鋼筋數(shù)量有限，橫梁自身抗外力能力較差．同時(shí)由于主橋?yàn)殇摴芑炷凌旒芙Y(jié)構(gòu)，上弦桿與混凝土橋面板固結(jié)，下弦桿、托架通過腹桿與上弦桿連接，在汽車、溫度等荷載作用下上弦桿、下弦桿的水平變形不一致，在端橫梁與橋面板連接區(qū)域產(chǎn)生豎向壓力和水平拉力的反復(fù)聯(lián)合作用[5]，導(dǎo)致在橫梁部位出現(xiàn)了大量裂縫和混凝土破損脫落．

3.2 病害處治方法

（1）裂縫治理及混凝土缺陷修補(bǔ)：首先對(duì)裂縫進(jìn)行壓力灌漿修補(bǔ)，對(duì)裂縫寬度在0.15 mm以下的，采用改性環(huán)氧樹脂膠封閉的方法處理；對(duì)裂縫寬度在0.15 mm及以上的，采用恒定低壓壓注改性環(huán)氧化學(xué)漿液的方法，使之成為一體受力．對(duì)已經(jīng)破碎的混凝土應(yīng)鑿出后重新綁扎鋼筋澆筑環(huán)氧砂漿（混凝土）．

（2）增加端橫梁混凝土厚度：在混凝土裂縫和缺陷修補(bǔ)完成后，開始植筋并設(shè)置對(duì)穿錨桿與鋼板連接，外層鋼板可同時(shí)作為增大截面的混凝土澆筑模板，鋼板內(nèi)側(cè)可焊接剪力釘或型鋼以加強(qiáng)端橫梁的整體性．在橫梁兩側(cè)澆筑各30 cm（局部45 cm）的細(xì)石混凝土層，并設(shè)置一層15×15 cm間距C16鋼筋網(wǎng)．澆筑時(shí)注意與原混凝土的結(jié)合面處理[6]，與桁架上下弦桿鋼管通過設(shè)置剪力釘和鋼筋網(wǎng)結(jié)合，同時(shí)注意預(yù)埋鋼絞線波紋管．

（3）張拉預(yù)應(yīng)力：在端橫梁兩側(cè)各張拉315.2鋼絞線，共5對(duì)，錨固于端橫梁部的新增混凝土上，鋼絞線的張拉力為582.1KN，張拉完成后應(yīng)注意封錨等工作．

（4）更換支座和橋墩糾偏：對(duì)端橫梁處上、下支座采用專用設(shè)備（扁千斤頂）取出進(jìn)行更換，上支座為25 m跨空心板支座，更換為GPZ（2）1000DX；下支座更換為盆式GPZ（2）4000DX，并對(duì)支座的上下鋼板進(jìn)行相應(yīng)限位，防止產(chǎn)生滑動(dòng)．4#、9#橋墩墩柱糾偏以墩柱糾偏之后自由回彈靜止為準(zhǔn)．

圖9 端橫梁加固構(gòu)造圖

圖10 端橫梁鋼筋構(gòu)造圖

4 結(jié)束語

萬州大橋主橋?qū)儆谌嵝越Y(jié)構(gòu)體系，在重載車輛作用下結(jié)構(gòu)變形大、沖擊效應(yīng)明顯，長(zhǎng)期會(huì)導(dǎo)致端橫梁的異常變形和位移．從端橫梁下支座、上支座的滑移痕跡可以發(fā)現(xiàn)，端橫梁的異常位移、轉(zhuǎn)動(dòng)是長(zhǎng)期緩慢發(fā)展的過程．由施工監(jiān)控人員在端橫梁加固施工過程中的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示，采用鋼板—混凝土組合結(jié)構(gòu)增大端橫梁截面，同時(shí)更換上下失效支座的方法取得了比較理想的結(jié)果，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求．

[1]劉華，裴慶紅，陽春龍，等.鋼桁橋橫梁裂紋病害原因分析與處治對(duì)策[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2012（S1）：92-93.

[2]張貴忠.萬州大橋鋼管混凝土桁架技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2004.

[3]杜柏松，顧安邦，王銀輝，等.重慶市萬州大橋頂推施工中的應(yīng)力調(diào)整[C]//2001年橋梁學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)、重慶市交通委員會(huì)，2001：11.

[4]肖新輝.鋼管混凝土組合高墩連續(xù)剛構(gòu)橋溫度場(chǎng)測(cè)試與溫度效應(yīng)研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2011.

[5]劉山洪，劉毅.橋梁病害種類及處理方法[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008（S1）.

[6]趙志方，徐世烺.混凝土裂縫擴(kuò)展阻力曲線[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2002（1）.

（責(zé)任編輯：鄭宗榮）

A Research on Treatment Methods of the Disease of Wanzhou Bridge End Cross-Beam

HE Ling LI Luping
(Chongqing Wanzhou District Urban Construction Project Management Office， Wanzhou， hongqing，404000，China )

Ways vary as to the treatments of the disease of the end cross beam according to the causes. And the applicability of each method varies with the structure of each bridge. The broadening of the cross section of steel pipe-concrete combination is used to strengthen the end cross beam and renew the invalid support to treat the related diseases. The good effects justify the means.

end cross beam; steel pipe concrete continuous rigid frame bridge; disease; treatment

U445.7

A

1009-8135（2015）03-0071-03

2015-02-23

何 令（1985-），男，重慶開縣人，重慶市萬州區(qū)城建工程管理處工程師，主要研究建筑土木與結(jié)構(gòu)，橋梁與隧道.