大跨徑連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生原因分析與加固

陳曉紅 廣州市城投土地開發(fā)有限公司 廣州 510030

大跨徑連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生原因分析與加固

陳曉紅 廣州市城投土地開發(fā)有限公司 廣州 510030

本文結(jié)合工程實(shí)例，通過對連續(xù)箱梁的全面計(jì)算，詳細(xì)地分析了裂縫產(chǎn)生的原因，采用合理的方案進(jìn)行加固；通過連續(xù)箱梁加固后的良好運(yùn)營狀況，證明其分析思路及加固方案的合理性，值得同類工程借鑒。

連續(xù)箱梁；裂縫；加固

1.前言

隨著科技進(jìn)步、社會(huì)工業(yè)化水平提高，車輛載重量增大，車速相繼提高，人們對道路服務(wù)水平也提出新的要求。但是，早期建設(shè)的橋梁，標(biāo)準(zhǔn)低和承載力不足，年久失修，缺乏保養(yǎng)，正在逐步成為危橋[1][2]。特別是大型、重型車與日俱增，致使公路交通安全與暢通受到嚴(yán)重影響，本文主要結(jié)合工程實(shí)例分析大跨徑連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生原因并提出妥善的加固方案。

2.工程概況

本橋是跨越李家沙水道的一條重要交通要道，橋梁于1992年12月18開工修建，1995年7月31日建成通車。主橋?yàn)?0m+128m+80m三孔三向預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋面總寬15m，雙向12.5m混合車道，兩邊各設(shè)1m人行道。設(shè)計(jì)荷載為：汽車－20級，驗(yàn)算荷載為：掛車－100，人群荷載為：3.5kN/m2。上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室斷面，箱頂寬14.6m，箱底寬8m，懸臂翼板長3.3m。箱梁在中支點(diǎn)處高7m，向跨中變化到2.6m。頂板厚28cm，腹板在跨中77m范圍厚36cm，向中支點(diǎn)范圍變?yōu)?0cm，底板厚度由跨中32cm直線變化到墩頂80cm。邊跨與中跨等長范圍對稱相同，其他部分為等截面。連續(xù)箱梁采用50號混凝土，分18個(gè)階段用懸臂澆筑施工，再搭支架澆筑邊跨，最后合攏中跨。2004年6月經(jīng)質(zhì)量監(jiān)督站進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)主橋箱梁腹板存在大量裂縫，其中邊跨靠近支座附近腹板上45°斜向裂縫較多，最大寬度達(dá)0.53mm，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ073－96）中規(guī)定的裂縫限值要求。一個(gè)非常狹窄的范圍內(nèi)較小。按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ023－85)（以下簡稱舊橋規(guī)）第5.2.24條規(guī)定，主拉應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：≤0.＝0.8×3.0＝2.4MPa。由此可以看出在邊支點(diǎn)附近與距中支點(diǎn)25.5m（腹板開始由50cm變?yōu)?6cm厚）開始一段范圍，主拉應(yīng)力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出規(guī)范的規(guī)定，沿主拉應(yīng)力方向產(chǎn)生斜裂縫是必然的。中跨、邊跨跨中都僅有一個(gè)非常狹窄的范圍內(nèi)主拉應(yīng)力較小，從而以上斜裂縫發(fā)展到跨中逐漸呈水平向也是自然的。距中支點(diǎn)22.5m范圍（腹板厚50cm）內(nèi)主拉應(yīng)力勉強(qiáng)滿足規(guī)范，所以還沒有產(chǎn)生嚴(yán)重開裂。但也非常接近橋規(guī)允許值，也應(yīng)進(jìn)行加強(qiáng)。由以上計(jì)算結(jié)果看，張拉應(yīng)力與腹板實(shí)際存在的裂縫吻合得非常好。

3.箱梁驗(yàn)算結(jié)果及裂縫產(chǎn)生原因分析

3.1 下緣正應(yīng)力

根據(jù)施工竣工圖文件提供的資料，對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行正常承載能力驗(yàn)算[3]。計(jì)算原則為舊橋?qū)?yīng)采用舊標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理論計(jì)算。對上部結(jié)構(gòu)采用平面桿系進(jìn)行驗(yàn)算，由計(jì)算結(jié)果來看，正應(yīng)力完全滿足預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)力要求。本橋掛車驗(yàn)算荷載較小，不控制受力。由于跨徑較大，對支座不均勻沉降反應(yīng)不明顯。最不利組合是汽車荷載與溫度應(yīng)力組合，此時(shí)跨中斷面下緣仍有2.2MPa的壓應(yīng)力儲(chǔ)備，邊跨跨中下緣也還有0.8MPa的壓應(yīng)力。

3.2 剪應(yīng)力與主拉應(yīng)力

從剪應(yīng)力圖與主拉應(yīng)力圖上明顯看出，箱梁抗剪能力嚴(yán)重不足。邊支點(diǎn)處主拉應(yīng)力達(dá)4.2MPa，距中支點(diǎn)25.5m處（20#節(jié)點(diǎn)）主拉應(yīng)力亦有3.9MPa，這正是腹板開始由50cm變?yōu)?6cm厚處。這些地方都是腹板上斜裂縫最發(fā)育的范圍。中跨、邊跨主拉應(yīng)力都較大，僅跨中有

3.3 腹板厚度計(jì)算

根據(jù)舊橋規(guī)中第4.1.12條Qj≤0.051bh0的規(guī)定，腹板必須達(dá)到一定的厚度，雖然該條文沒有包括箱梁或變截面連續(xù)梁，但其他斷面亦可參照其規(guī)定，保證腹板的最小厚度。

本工程中箱梁腹板很薄，縱向預(yù)應(yīng)力束沒有彎到腹板內(nèi)，特別是在邊支點(diǎn)梁端未將預(yù)應(yīng)力束上彎起來，腹板厚度也沒有增加，出現(xiàn)抗剪能力不足，在腹板上產(chǎn)生斜裂縫是在所難免的。

4.加固方案

箱梁腹板加固后的總厚度為：中跨跨中34m范圍為50cm，通過一個(gè)4m長梁段向中支點(diǎn)變化到70cm；邊跨距端橫隔板6m長范圍的腹板加厚到70cm，由2m范圍變?yōu)?0cm一直到跨中。

腹板厚度計(jì)算表

腹板加厚在內(nèi)側(cè)進(jìn)行，采取粘貼鋼板條，再澆筑加厚混凝土。鋼板條厚t=10mm，寬25cm，沿豎向貼在腹板表面，縱向空隙10cm。粘貼鋼板前先修復(fù)箱梁腹板原有裂縫，將腹板一面縫住，在另一面壓力灌入專用膠。再清理混凝土表面，用SB－101膠修補(bǔ)砼表面缺陷, 將鋼板表面除銹。粘貼鋼板的施工順序:①修復(fù)裂縫；②清理混凝土面,露出新面后找平；③植入螺栓；④鋼板安裝；⑤焊接鋼筋；⑥壓力灌漿；⑦涂氟碳漆防銹。粘貼鋼板先用SB－101封邊，固化后方能灌注專用鋼板黏結(jié)膠E-2300或GROUT，厚度4～5mm。

鋼板條粘貼后，在鋼板上焊接垂直腹板表面鋼筋，并在鋼板空襲植入鋼筋，將結(jié)合部位舊混凝土表面鑿毛后，綁扎表面鋼筋網(wǎng)，最后立模澆筑加厚混凝土。植筋采用SB－101或E－380膠，舊混凝土表面在澆筑加厚混凝土前須涂刷E200混凝土界面膠。表面鋼筋網(wǎng)斜45°布置，間距12×12cm，沿張拉應(yīng)力方向布置N1φ16鋼筋，正交方向布置N2φ12鋼筋。

施工前必須先探明腹板內(nèi)豎向預(yù)應(yīng)力筋的位置，保證鋼板螺栓與植筋鉆孔不碰到預(yù)應(yīng)力筋。所有焊接工作應(yīng)在鋼板黏合前進(jìn)行，鋼板黏結(jié)后嚴(yán)禁施焊。箱梁加固后經(jīng)復(fù)算，承載能力及正常使用能力均滿足規(guī)范要求。

5.運(yùn)營情況

該連續(xù)箱梁橋于2008年4月完工，運(yùn)營至今，腹板既有裂縫經(jīng)封閉后未見開展，也未發(fā)現(xiàn)任何新的裂縫，各加固構(gòu)件受力狀況均良好。

6.結(jié)語

本文結(jié)合工程實(shí)例得出如下結(jié)論：

1）委托專門的檢測機(jī)構(gòu)對橋梁現(xiàn)狀進(jìn)行專項(xiàng)檢測，為加固設(shè)計(jì)提供可靠的參考依據(jù)。

2）保證行車安全的前提下，根據(jù)使用要求和耐久性要求的具體情況，正確掌握和提出加固的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）加固方案不僅簡單易行、合理，而且可以在不影響交通的情況下施工。

[1]劉來君,趙小星.橋梁加固設(shè)計(jì)與施工技術(shù).人民交通出版社.2004[2]諶潤水,胡釗芳,帥長斌.公路舊橋加固技術(shù)與實(shí)例.人民交通出版社.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.03.018