快捷搜索:  汽车  科技

预应力箱梁桥施工方案(预应力混凝土连续箱梁桥加固技术研究)

预应力箱梁桥施工方案(预应力混凝土连续箱梁桥加固技术研究)对该桥检测结果显示:箱梁内部主要病害为腹板、顶板局部开裂、渗水、析白等,腹板有16条竖向、斜向裂缝,裂缝总长21.2m 缝宽0.10~0.38mm; 顶板有41条纵向裂缝,裂缝总长72.6m 缝宽0.08~0.22mm; 顶板预应力齿块有39条纵向裂缝,裂缝总长57.3m 缝宽0.10~0.24mm; 腹板2条施工节段缝,裂缝总长2.8m 缝宽2.3mm 顶板有2处网裂,面积0.2m2。箱梁外部主要病害有混凝土局部开裂,混凝土破损、漏筋、渗水、析白、其中腹板、底板共有35条斜向、纵向裂缝,裂缝总长41.7m 缝宽0.08~0.46mm; 漏筋有17处,总长5.25m; 混凝土破损6处,总面积0.7m2;腹板、底板共有9处渗水。该桥于1990年建成通车,在通车运营20年后,2010年检测发现存在箱梁顶板和腹板开裂等多种病害,为保证桥梁运营安全,采取主桥箱梁体外索加固、箱梁节段施工

胡欣武汉交通职业学院

摘 要:文章通过对一座特大预应力混凝土连续箱梁桥加固为工程背景,从病害成因、加固措施、体外预应力施工技术等方面,对加固前后的效果进行了分析与对比。结果表明,加固效果明显,加固后桥体的极限承载能力有较大提高,整体工作性能有明显改善。

关键词:预应力混凝土;连续箱梁桥;体外预应力;加固;

作者简介:胡欣(1982-) 女,副教授,主要研究方向:公路桥梁养护。;

基金:湖北省教育厅科技处科学研究计划(B2018491);

预应力箱梁桥施工方案(预应力混凝土连续箱梁桥加固技术研究)(1)

预应力混凝土连续箱梁桥是一种常见的桥型,目前我国公路上很多的此类桥梁都存在不同程度的病害,如主梁跨中下挠、预应力束孔道锈蚀和梁体开裂等。因此国内外众多学者对桥梁老化问题进行研究,废除这些旧桥重建新桥需要中断交通,花费巨资和时间。大量文献表明,桥梁加固能带来明显的经济效益和实用价值[1 2 3]。

本文以一座六跨预应力混凝土连续箱梁加固为工程背景,系统阐述了连续箱梁桥病害成因分析、加固过程中的加固措施、加固监控手段的应用情况。

1 工程概况

湖北省省道S306某特大桥主桥为预应力混凝土连续箱梁桥,主桥为(55 4×100 55)m六跨变截面预应力混凝土连续箱梁,箱梁截面为单箱单室,箱底宽6m 顶宽10.8m 顶板设1.5%双向横坡,桥面仅设4cm沥青混凝土铺装。

该桥于1990年建成通车,在通车运营20年后,2010年检测发现存在箱梁顶板和腹板开裂等多种病害,为保证桥梁运营安全,采取主桥箱梁体外索加固、箱梁节段施工套夹钢板加固等技术进行了首次加固。2017年对该桥进行检测评估发现,主桥箱梁底板与腹板多处有纵向和竖向裂缝、节段接缝开裂、混凝土破损漏筋等问题。根据检测结果,大桥主桥被评定为三类桥梁,为保证该桥使用的安全,必须对主桥进行二次加固,以提高其承载能力。

2 病害成因分析2.1 主要病害

对该桥检测结果显示:箱梁内部主要病害为腹板、顶板局部开裂、渗水、析白等,腹板有16条竖向、斜向裂缝,裂缝总长21.2m 缝宽0.10~0.38mm; 顶板有41条纵向裂缝,裂缝总长72.6m 缝宽0.08~0.22mm; 顶板预应力齿块有39条纵向裂缝,裂缝总长57.3m 缝宽0.10~0.24mm; 腹板2条施工节段缝,裂缝总长2.8m 缝宽2.3mm 顶板有2处网裂,面积0.2m2。箱梁外部主要病害有混凝土局部开裂,混凝土破损、漏筋、渗水、析白、其中腹板、底板共有35条斜向、纵向裂缝,裂缝总长41.7m 缝宽0.08~0.46mm; 漏筋有17处,总长5.25m; 混凝土破损6处,总面积0.7m2;腹板、底板共有9处渗水。

2.2 成因分析

箱梁顶板纵向裂缝产生的主要原因是:(1)箱梁内外温差过大,产生温度应力超过混凝土抗拉强度;(2)施工过程中养护不当,收缩徐变导致发生裂缝。顶板纵向裂缝会导致钢筋锈胀,降低结构耐久性,应对裂缝进行封闭处理。

箱梁腹板斜裂缝产生的原因比较复杂,有竖向预应力筋部分失效,偏心荷载下畸变应力过大等因素。竖向预应力筋一般施工困难,施工质量不理想,甚至失效。腹板竖筋有效预应力大小直接影响到腹板主拉应力。

箱梁底板纵向裂缝产生的主要原因:(1)在自重和纵向预应力作用下,由于泊松比效应,底板将出现横向拉应力,如果拉应力超过混凝土容许抗拉强度,将引起底板混凝土纵向开裂;(2)底板局部段钢筋保护层偏薄,底板横向拉应力作用下产生裂纹,导致底板纵向开裂。

节段接缝裂缝主要原因是悬臂施工时由于施工接头处理不好,成为薄弱截面,在纵向弯矩、混凝土收缩或较大温差应力等作用下开裂。

根据大桥检测报告以及对桥梁现状承载能力评定分析,主桥箱梁承载力及正常使用状态下均满足85规范要求,桩基竖向承载力也满足规范要求。主桥主要问题在于施工节段缝病害,竖向预应力钢筋外漏,沥青桥面铺装破损较为严重等病害。基于以上分析,主桥加固的主要目的是补张拉主梁预应力备用索,提高主梁纵向承载力;对施工节段缝病害进行加固补强;保护竖向预应力钢筋锚头,避免影响主体结构的安全性;改善桥面沥青层破损的现状。

3 加固措施3.1 张拉箱梁体外预应力备用索

由于本次加固改造中因对主桥桥面铺装进行了加厚改造增加了荷载,同时发现新增了3道施工节段缝病害。原桥在2010年加固施工过程中,预留了体外预应力备用索孔道,经计算和研究分析,拟对箱梁边跨及中跨体外预应力备用索进行补张拉,首先可提高箱梁的纵向承载力,其次可降低节段施工缝开裂的可能性。

本次预应力钢束在原来预留的锚固块及转向架基础上采用两段张拉,张拉控制应力取0.5fpk 单根钢束控制张拉力为2473.8kN。

3.2 箱梁节段缝加固

粘贴钢板加固应在该阶段裂缝处治完成后进行。施工时应先对接缝处进行压降处理,然后采用压力注胶法黏结钢板。施工时应先对接缝进行压浆处理,然后再采用压力注胶法黏结钢板。锚栓钻孔前,应准确确定预应力钢束的位置,避免对预应力钢束的损伤。

3.3 桥面改造

为解决主桥墩顶负弯矩区桥面铺装层破损较为严重、竖向预应力锚头外露等病害,提出桥面改造方案;人工凿除原4cm厚桥面铺装层,凿除时注意保护竖向预应力锚头,再植入抗剪钢筋,铺设直径12钢筋网,最后浇筑8cm厚CF50钢纤维防水混凝土。钢纤维混凝土能显著提高混凝土对塑性收缩、温度、应力等因素导致的非结构性裂缝的抗裂能力,可有效提高混凝土的抗渗防水性能。

4 体外预应力施工技术要点4.1 测量索长

进场后,首先用测量仪器,包括全站仪、水准仪、钢尺测量各体外预应力索的实际长度,并对应设计给的长度,最终确定厂家订做的长度。

4.2 钢绞线下料

首先对长短两束钢绞线均进行现场模拟穿束后,确定钢束的下料长度,按照确定后的长度进行下料。下料后,对每根钢绞线进行编号,人孔处进入箱内。钢绞线在搬运过程中,注意保护PE外套管不受损害,不得在地上拖运。穿束采用人工进行,从底层开始穿束,每根钢绞线必须穿入对应编号的转向钢管的预留孔中,并防止钢绞线互相缠绕。

4.3 预应力钢束穿布

体外预应力钢束采取卷扬机牵引方式,通过在底板上安装滚动轴,将钢束置于滚动轴上牵引钢束前行,而预应力钢束由厂家制作打盘后送到现场,牵钢束时,将钢束装入索盘放出,在桥面用卷扬机牵引至腹板位置。

4.4 体外预应力钢束张拉

预应力钢束采取对称、均衡张拉,即先张拉第一跨,再第二跨~第五跨,最后张拉第六跨。张拉采用张拉力与张拉伸长量双控,但以张拉力为主。根据理论计算的张拉伸长量,对应千斤顶的最大拉伸量200mm 且由于采取两端张拉的方式,张拉时分别测量计算两端的伸长量。

预应力张拉步骤:

初张拉(即预紧,张拉力为0.2倍设计张拉力P)→检查是否有异常情况→张拉并维持设计吨位0.6P→量测延伸量δ11并检查是否有异常情况→张拉并维持设计吨位P→量测延伸量δ12并检查是否有异常情况→回油→量测延伸量δ2。

4.5 预应力钢束减震器安装

体外预应力钢束张拉完后,在测量桥面线形标高、应力无问题后可安装减震器,减震器通过在腹板植筋固定。 固定钢束减震器与混凝土通过埋植螺栓与梁体连接为一个整体,所有钻孔位置已考虑了避开既有箱梁的预应力钢筋,但若原预应力钢筋位置施工误差过大,有可能钻孔会碰到,钻孔前先探测既有梁体预应力筋与普通钢筋的位置,将全部钻孔位置在腹板上标记好后再开钻。施工中需根据索体、梁体的实际位置关系现场测量、放样、下料。

5 加固效果

通过对加固箱梁主控截面应力、应变、裂缝、主梁挠度等情况的监控监测发现:在体外索张拉过程中,各测点应编制变化较均匀,无突变现象,表面在预应力张拉过程中结构主控截面反应正常。各测试截面基本上呈整体全截面受压,跨中、墩顶截面测试值和理论值较为吻合。

预应力张拉完成后,所有的裂缝均体现为闭合效应,并且效果较为明显。预应力张拉完成后,梁体均有整体上拱的趋势。

在预应力混凝土连续箱梁桥的旧桥加固施工过程中,应用体外预应力加固施工技术能够切实提高公路桥梁建设质量。但是在施工过程中,需要按照项目的特点对预应力加固技术进行选择,同时,还需要在施工时严格按照施工规范进行施工,提高公路桥梁质量。

参考文献

[1] 李健.浅析公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].建筑机械化,2017 38(5):44-45.

[2] 万会春,刘丽红.公路桥梁施工中体外预应力加固技术[J].交通世界,2018(33):98-99.

[3] 王连明.公路桥梁体外预应力加固与施工方法探析[J].中国标准化,2018(16):72-73.

猜您喜欢: