體外索張拉過程中轉向塊混凝土開裂的解決措施

閆云友 李華萍

摘 要：巴拿馬大西洋橋西側引橋P33號與P34號橋墩跨間編號為0837號體外索張拉過程中，箱梁內靠近P33號墩一側TSD34.3轉向塊底部位置的混凝土出現(xiàn)嚴重開裂，文章將分析轉向塊結構開裂所產生的原因并介紹施工現(xiàn)場采取的解決措施。

關鍵詞：巴拿馬運河；西側引橋；體外索；轉向塊；混凝土開裂

中圖分類號：U445 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0114-03

Abstract： When the external tendon of 0837 between the piers P33 and P34 in west viaduct of Atlantic bridge in Panama is being stressed， serious cracks appeared at bottom of the concrete of TSD34.3 deviation block in the box girder close to Pier 33， this paper will analyze the cracking reasons taken place in the deviation block and introduce the solutions performed on site.

Keywords： Panama Canal； west viaduct； external tendon； deviation block； concrete cracking

1 工程概況

巴拿馬大西洋橋（也稱巴拿馬運河三橋）橫跨巴拿馬運河大西洋入海口，連接北部科隆省首府科隆市與城市西郊，由斜拉橋主橋和兩側引橋組成，橋梁部分總長3159m。

該橋主橋為雙塔雙索面混凝土箱形梁斜拉橋，斜拉橋主跨530m，兩側邊跨對稱布置為181m+79m。西側引橋部分，總包對部分跨徑作了調整，調整后的的跨徑組成（如圖1，兩側引橋尺寸線下面括號里的數(shù)字為原設計跨徑組合）為：通往玻利瓦爾路（Bolivar Road）側（東側）引橋跨徑組成為12×45m+（74m+125m+74m）+（74m+2×78m+74m），通往加通路（Gatun Road）側（西側）引橋跨徑組成為（74m+5×82m+62m）+78m+8×45m。其中兩側引橋中45米跨段采用連續(xù)頂推法施工。

2 西側引橋頂推施工梁段體外索布置

圖1中所示P41號墩至33號墩之間8跨45米梁段為西側引橋連續(xù)頂推施工梁段，箱梁內體外索布置如圖2所示。

3 轉向器周圍混凝土開裂及修復措施

3.1 轉向器周圍混凝土開裂情況

根據(jù)張拉數(shù)據(jù)記錄表記錄數(shù)據(jù)，西側連續(xù)頂推梁段33號墩和34號墩之間45米跨箱梁內0837號體外索張拉過程中，在千斤頂張拉油壓達到計算張拉力對應油壓的97%時， TSD34.3號轉向器周圍的混凝土出現(xiàn)嚴重開裂，開裂情況如圖3所示。

根據(jù)圖2可知，0837號和0838號體外索本是作為日后橋梁加固或更換時的預留索，在橋梁新建時是不穿束的，但因與0838一組四根體外索中的832號索在P34號墩對應箱梁錨固區(qū)預埋鋼管定位方向錯誤，導致拉索不能正常安裝，因此改用預留索作為工作索。

3.2 轉向塊混凝開裂的主要原因

3.2.1 設計原因

在施工方提交的不合格報告中，對施工圖轉向塊內加強筋的布置進行了檢查分析，發(fā)現(xiàn)偏轉器鋼管尾端周圍加強鋼筋布置不集中，難以避免混凝土局部應力過大而失效。

3.2.2 施工原因

偏轉器鋼管定位不準確，導致體外索張拉時，轉向器位置側向受力大大增加，導致混凝土局部受力過大而失效。該橋施工過程中，施工方申請加大了管道安裝位置允許偏差，將位置坐標（Y，Z）允許偏差由設計要求的+/-6.35mm加大至+/-20mm。雖然技術組并不贊同，但從施工中測量得到的轉向器鋼管安裝位置坐標可以看出，實際偏差比申請更改后的偏差還要大。從表1列出的TSD34.3位置箱梁北側（以箱梁順橋向中心軸線為基準）一組四根轉向鋼管出口位置座標及偏差計算結果可以看出，轉向器鋼管在S3斷面的位置偏差均比更改后的允許偏差大。

3.3 修復方法

（1）在開裂的混凝土塊對需鑿去位置劃線，劃線應包絡所有裂縫，然后鑿去所有的在張拉過程中產生的開裂混凝土。

（2）為了抵抗體外索張拉時產生的向外的橫向應力，在箱梁內對稱的兩偏轉塊結構之間增加一斷面尺寸為800mm×400mm（如圖4）的橫梁對結構進行加強，在橫梁澆注的混凝土抗壓強度達到50MPa后，重新對體外索進行張拉（加固并修復后的轉向塊見圖5）。

（3）為了減小體外索張拉時轉向鋼管端部受力，在混凝土開裂區(qū)的混凝土移除后，在原混凝土破壞區(qū)的鋼管端部外周墊一層軟性材料（如橡膠），深度幾厘即可，在體外索張拉時，軟性墊層可以適應鋼管部分變形，減小混凝土局部所受應力，在體外索張拉后，移除軟性墊層，并用無收縮水泥漿填補轉向鋼管周圍移除墊層后的空隙。

為了橋梁安全，對已建箱梁結構的相應預留索轉向器位置進行測量，發(fā)現(xiàn)存在有同樣安全隱患的結構，采用同樣的加強方法進行補強。東側引橋，在相應位置增加加強筋對結構進行補強。

4 結束語

根據(jù)設計，P33與P34號橋墩之間45米跨內0837和0838號體外索對應的孔道為備用孔道，之所以在橋梁新建時被用作工作索，主要是因為0832號體外索在P34號橋墩處箱梁錨固區(qū)內轉向鋼管預埋時嚴重偏離設計位置，導致索體無法正常安裝，雖然施工方在鋼管出口處增加轉向糾偏鋼管進行補救，但仍不能達到索體設計轉向要求。在張拉0837號體外索時，TSD34.3轉向塊混凝土出現(xiàn)開裂，使引橋頂推施工段箱梁內轉向鋼管周圍加強筋不集中及施工方加大管道安裝位置允許偏差的隱患得以暴露，避免了在橋梁后期維護過程中起用并張拉備用索時引發(fā)安全事故，為東側引橋體外索施工質量控制積累了經驗。

參考文獻：

[1]AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications [S].3rd Edition， 2010. American Association of State Highway and Transportation Officials.

[2]Specifications for Concrete Repairs[I].specification 1039， Nove

mber 2010， Manitoba infrastructure and transportation.

[3]李盛魯.大體積混凝土開裂的起因及防裂措施[J].科技創(chuàng)新與應用，2017（02）：252-253.

[4]趙云.超長結構混凝土裂縫的控制措施[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（03）：168.

[5]朱金波.淺談建筑施工中混凝土結構裂縫的防控措施[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（09）：204.