五里店立交橋箱梁變形鑒定分析

陳 奎 鄧小波

1 概述

五里店立交橋箱梁施工采用現(xiàn)澆支架,在箱梁底板和腹板混凝土澆筑過程中YP16～A17跨間支架下部地基由于承載力不足造成局部下沉,箱梁跨中段產(chǎn)生了變形。橋面頂板鋼筋安裝前,中腹板鋼筋最低點(跨中)比設(shè)計位置低了7.5 cm;面層鋼筋安裝上去后,面層鋼筋與中腹板鋼筋間距9.3 cm(9.3=7.5+1.8,其中,有1.8 cm差距原因,是面層鋼筋未安裝鉤子筋定位,標(biāo)高高了1.8 cm)。箱梁的變化從腹板、底板灌注時便發(fā)生,在采取支架地基加固處理后,變化趨于穩(wěn)定,拆模后對箱梁底板進行了檢測,箱梁底板有少部分裂縫產(chǎn)生。

2 檢測內(nèi)容

2.1 箱梁實測變形

在該箱梁支架拆除后,對箱梁變形值采用高精度電子水準(zhǔn)儀進行了量測,量測位置選為距A17端9.0 m,12.0 m,15.0 m,18.0 m,21.0 m。測點布置在箱梁左右底板邊緣和相對應(yīng)的頂板位置。支架拆除后箱梁實際量測數(shù)據(jù)表明,相對原設(shè)計值而言：箱梁實測底板最大下?lián)现禐?3 mm,其中跨中下?lián)现禐?6 mm;箱梁實測頂板最大變形值為26 mm,位于跨中部位。

2.2 斷面尺寸

采用鉆孔法對檢測斷面(里程位置為K0+760,K0+757,K0+754,K0+751,K0+748)的實際斷面尺寸進行了檢測。

對各檢測斷面箱梁的實際尺寸分析可知,YP16～A17跨K0+760,K0+757,K0+748斷面高度滿足規(guī)范要求(斷面高度允許偏差：+5 mm,-10 mm)。K0+754斷面高度比設(shè)計值大15 mm,K0+751斷面高度比設(shè)計值大34 mm。

2.3 鋼筋間距和保護層厚度檢測

鋼筋間距和保護層厚度檢測采用鋼筋掃描儀。實測箱梁底板縱向鋼筋間距89.4 mm,保護層厚度35.4 mm,箱梁底板橫向鋼筋間距91.0 mm,保護層厚度30.1 mm。均滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

2.4 預(yù)應(yīng)力實際線形檢測

預(yù)應(yīng)力實際線形檢測采用超聲波檢測儀。測試結(jié)果表明,預(yù)應(yīng)力實際線形與底板間距與原設(shè)計相符。

預(yù)應(yīng)力管道的安裝、定位在腹板、底板鋼筋安裝定位以后進行,管道傳入鋼筋骨架后,從底模面測量管道坐標(biāo)定位,并與骨架用定位筋固定。支架沉降引起的箱梁變形不影響預(yù)應(yīng)力管道和箱梁底板的相對位置,但預(yù)應(yīng)力實際線形隨箱梁變形而發(fā)生了相應(yīng)的變化。

2.5 結(jié)構(gòu)裂縫檢測

在箱梁拆模前后分別對箱梁的裂縫進行了全面檢測,測試儀器為裂縫觀測儀。

該橋梁初次檢測時預(yù)應(yīng)力尚未張拉,灌注模板沒有拆除,為了開展現(xiàn)場檢測工作,在箱梁A17～YP16跨底模板處布置5個檢測斷面,位置為距A17橋臺7 m,12 m,15 m,17 m,21 m。每個斷面開挖5個400 mm×400 mm的開孔,露出箱梁底板。

經(jīng)檢查,裂縫主要集中于箱梁底板跨中部位,裂縫寬度和延伸長度均較小,最大裂縫寬度0.01;深度也僅限于箱梁底板表面。

模板拆除后,再次對底板裂縫情況進行了檢查,原有裂縫有所減小,未發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生。

2.6 混凝土實際強度檢測

混凝土強度檢測采用機械鉆芯法,現(xiàn)場鉆取混凝土芯樣4組,其中箱梁底板和腹板各取2組。所測試混凝土10 d強度值分別為43.8 MPa,52.5 MPa,44.1 MPa,48.3 MPa,滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

2.7 箱梁附加內(nèi)力

1)對箱梁的變形過程進行分析,箱梁隨支架沉降變形在其腹板、底板混凝土灌注過程便已發(fā)生,灌注完成后,對中腹板下方底板測量,YP167～A17跨中部位18 m長度范圍,有下?lián)锨闆r。經(jīng)實測,跨中中腹板下方,最大下?lián)?5 mm。箱梁頂板混凝土灌注結(jié)束后,對箱梁跨中腹板底部,再次用水平儀進行了觀測。跨中23 m范圍內(nèi),沿縱向均有下?lián)犀F(xiàn)象,跨中點下?lián)献畲?1 mm,逐漸向兩支點變小。

根據(jù)混凝土灌注過程和時間分析,箱梁隨支架沉降變形而產(chǎn)生附加內(nèi)力的是隨混凝土灌注而逐漸發(fā)生的,其隨著混凝土的凝固應(yīng)得到有效的釋放,由于對支架地基的及時加固,其主要變形過程在混凝土的凝固前應(yīng)已完成。

2)為了準(zhǔn)確了解箱梁的附加應(yīng)力情況,采用應(yīng)力釋放法對箱梁底板的應(yīng)力進行了測試,其原理是在箱梁底板近中部位先粘貼混凝土應(yīng)變花,然后在混凝土應(yīng)變計附近切槽(或鉆孔),使切槽(或鉆孔)附近應(yīng)力被釋放,造成應(yīng)力的重新分布,根據(jù)附近應(yīng)力的變化,用彈性力學(xué)推算箱梁底板處產(chǎn)生的附加應(yīng)力。

實測結(jié)果表明箱梁底板殘余的附加應(yīng)力較小。另外支架拆除后,箱梁底板裂縫極少也說明了殘余的附加內(nèi)力不大。

3 橋梁承載能力驗算

3.1 實際斷面尺寸變化對結(jié)構(gòu)的影響

箱梁由于斷面尺寸的變化會對結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生一定的影響。計算結(jié)果見圖1,表1,從表1中可知,箱梁斷面尺寸變化對箱梁恒載的附加內(nèi)力值不到恒載的2%,對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響很小。

表1 斷面尺寸變化對結(jié)構(gòu)的影響

3.2 鋪裝層厚度調(diào)整對成橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響

箱梁變形后,繼續(xù)按設(shè)計高程施工鋪裝層厚度會有一定的增加,最大差別為2.6 cm。為了了解鋪裝層厚度變化對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響,對其進行了分析,其結(jié)果見圖2,表2。

從表2中可知,鋪裝層厚度增加對箱梁恒載的附加內(nèi)力值不到恒載的2%,其對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響較小,建議鋪裝層按原設(shè)計施工。

3.3 承載力驗算

根據(jù)JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定,對箱梁的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進行了驗算。箱梁依據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉后實際量測數(shù)據(jù)(截面形式、線形)建模。計算結(jié)果見表3～表 5,表中壓應(yīng)力為“-”,拉應(yīng)力為“+”。驗算結(jié)果說明箱梁的承載能力滿足設(shè)計要求。

表2 鋪裝層厚度變化對結(jié)構(gòu)的影響

表3 承載力能力極限狀態(tài)驗算(基本組合)

表4 正常使用階段承載力驗算(長期效應(yīng)組合)

表5 正常使用階段承載力驗算(短期效應(yīng)組合)

4 加固措施

1)在中腹板頂面鋼筋上,增設(shè)了4根16 mm縱向鋼筋,與橋面橫向鋼筋形成網(wǎng)片。并將鋼筋網(wǎng)片用彎鉤鋼筋將其與腹板鋼筋連接,形成整體,以加強頂板、腹板鋼筋的整體受力。

2)頂板混凝土已經(jīng)灌注后,采用植筋加強的方式,加強中腹板和頂板的整體受力性能。方案見圖3。

5 結(jié)語

箱梁經(jīng)加固處理后已通過橋梁荷載試驗,目前運營正常。由于下部地基的處理不當(dāng)或加固不到位造成箱梁的破壞和變形已經(jīng)有了很多次工程實例,應(yīng)重視這方面的處理工作。

[1]CJJ 2-90,市政橋梁工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]閻 瑛.淺談如何加強橋梁工程質(zhì)量管理[J].山西建筑,2008,34(8)：236-237.