花地河大橋病害分析及加固措施

摘 要:本文詳細介紹了廣州市環城高速花地河大橋橋梁病害產生的原因，以及針對病害采取相應的加固措施，從而為類似橋梁加固施工提供參考。

關鍵詞:橋梁 病害分析 加固 腹板加厚

中圖分類號:U445文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0074-02

橋梁作為道路交通的重要設施構件，在運營過程中由于結構的老化、養護的缺失以及車輛荷載的增加，出現了越來越多的病害，有些病害已經影響到了橋梁的正常使用和結構安全。近年來，橋梁病害加固越來越受到相關部門的重視。本文通過對實際工程病害的評定分析及對加固方案的探討，為大家提供相關橋梁病害的處理思路提供幫助。

1 工程概況

花地河大橋是廣州市環城高速公路上的一座高架橋，橋梁全長1084.55m，于1999年建成通車。上部結構主要采用跨徑為25m、40m的預應力混凝土簡支T梁，其中131#～142#跨為跨越東沙經濟開發區地方規劃路，斜交30°，跨徑組合為(16.28+40.3+16.28)+(25.35+3×25.34)+(3×25.34+16.28)m，其中發生病害的結構為16.28m跨現澆鋼筋混凝土簡支異形箱梁。橋梁設計荷載等級:汽車-超20級;掛-120。

2 主要病害情況

2.1 箱室外部病害

根據外觀檢測結果，現澆異形箱梁整體狀態較差，底板局部出現細微裂縫;外腹板順橋向存在較多豎向裂縫，在底板與腹板現澆層分界處斷開，局部向底板延伸，腹板裂縫寬度一般為0.08mm～0.25mm;底板與腹板均存在水平脫層現象;梁體表面普遍存在蜂窩、麻面現象。從現狀觀察，大多數裂縫在施工階段已形成。

2.2 箱室內部病害

根據對箱室內腹板的現場觀測，發現異形箱梁箱內腹板存在較多斜向裂縫(距支點5m～7m左右），裂縫中間大兩端小，間距30cm～60cm左右，腹板裂縫寬度一般為0.05mm～0.30mm。

3 病害成因分析

3.1 從表象上分析

箱梁外部裂縫:根據檢測報告及現場觀測，異形箱梁底板局部出現的裂縫寬度較小，用目測很難觀測出裂縫的大小和位置;外側腹板裂縫均為豎向裂縫、未出現斜向抗剪裂縫。由于異形箱梁為鋼筋混凝土結構，從裂縫現狀及力學特征分析，底板裂縫應為鋼筋混凝土正常受力裂縫，均小于設計值。同時，由于異形箱梁在施工時采用分層澆注法進行施工，而且分層部位在施工中處理不善，底板與腹板存在有明顯的水平脫層現象，由于水平脫層的存在，將腹板人為地分為上、下兩層，不能有效地發揮結構整體的抗彎、抗剪作用，且易使腹板及底板鋼筋銹蝕，從而使異形箱梁的抗剪、抗彎能力降低，從現狀分析，外側腹板豎向裂縫應為施工缺陷和收縮徐變所產生的裂縫。

箱梁內部腹板裂縫:箱梁內腹板支點附近出現較多斜向裂縫，部分已超過規范限值，根據裂縫的特征分析，此部分裂縫應為結構抗剪不足所產生的裂縫。

此外，環城高速是廣州市的主要交通干線，由于車輛超載情況的影響，使得最不利活載狀況已經超過原設計，也是導致裂縫產生的原因。

3.2 從結構驗算上分析

由于異形箱梁較寬，采用空間梁格法進行計算(按85規范)，關鍵截面驗算結果(見表1）。

計算結果表明:異形箱梁的撓度、跨中抗彎承載能力滿足規范要求，長邊縱梁抗裂能力雖不足，但與設計及規范值接近，與底板實際情況較吻合;長、短邊縱梁截面抗剪能力滿足要求，與外側腹板未出現斜向抗剪裂縫的實際情況吻合;1#～9#中縱梁距支點附近5m～8m范圍抗剪強度不足，與箱梁內腹板實際出現的斜裂縫的情況吻合。

通過以上分析，病害表象與驗算結果基本相同。因此，可以認為，箱梁內部腹板存在抗剪強度不足問題，屬結構性病害，應進行加固處理，除此之外的其它病害屬構造性缺陷，應進行修補處理。

4 加固處理措施

針對異形箱梁內腹板抗剪強度不足，出現大量斜裂縫，致使結構的整體性和剛度降低，不能滿足橋梁結構正常使用，存在安全隱患，采取以下加固方案進行比選。

4.1 方案一(加厚腹板方案）

加厚現澆鋼筋混凝土異形箱梁腹板厚度，提高抗剪承載能力，并在箱室內底板處加設體外預應力鋼束，提高異形箱梁的整體抗彎、抗剪承載能力及抗裂能力。

4.2 方案二(粘貼鋼板方案）

在異形箱梁腹板混凝土表面粘貼A3鋼板，提高抗剪承載能力;在異形箱梁長邊側底板混凝土表面粘貼A3鋼板，提高抗彎及抗裂能力。

4.3 方案三(新建方案）

拆除既有鋼筋混凝土異形箱梁及鋪裝橋面，架設預應力混凝土簡支空心板梁。

4.4 方案比選

通過綜合比選，方案一(加厚腹板方案）采用加厚腹板厚度，有針對性地提高腹板的抗剪承載能力，加厚部分混凝土采用自密實混凝土、并采用植筋方式與原腹板混凝土連接，加固效果可靠，且加厚腹板厚度后，提高了異形箱梁的整體剛度，對結果的整體受力也較為有利，加固費用相對較低。底板加設的體外預應力鋼束可提高異形箱梁的抗彎、抗裂能力，與粘貼鋼板法的被動受力原理相比，體外預應力的加固效果更安全、可靠。因此采用方案一(加厚腹板方案）。

5 加固設計

5.1 加固設計方案

將抗剪承載不足的腹板加厚20cm，在異形箱梁箱室內底板處設45根7φ5體外預應力鋼束。腹板加厚混凝土采用C40自密實混凝土，與原腹板混凝土采用植筋方式連接;體外預應力鋼筋錨束于梁端。對異形箱梁所有裂縫采用化灌漿法進行封閉處理。

施工前，應在箱梁跨中設置臨時排架支撐，對箱梁進行臨時頂升，臨時排架總支撐力按不小于2500kN進行設計。待加厚混凝土達到設計強度，體外預應力張拉完成后，拆除臨時排架，使加厚混凝土和體外預應力參與結構受力。

5.2 加固后結構驗算

經過分析計算，通過增設體外預應力鋼束和加厚箱梁腹板，改善了結構受力狀態，提高結構的抗彎、抗剪極限承載能力，增加了結構的整體剛度，本加固方案安全可靠、施工可行、對行車影響相對較小。

6 結語

本橋根據上述方案進行加固后，橋梁使用效果良好，監測未發現異常不良狀況，達到了橋梁處理的設計目標。本橋的根據病害情況認真分析，通過結構檢算提供理論依據，確定合理的加固方案。加固方案施工簡單、加固效果良好，對同類橋梁的病害處理有較好的參考價值。

參考文獻

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