某預應力連續箱梁橋加固方案分析

趙云川

(1.太原理工大學，山西 太原 030024;2.山西省交通科學研究院，山西太原 030006)

1 工程概況

某橋位于高速公路上，橋梁全長為2 294.68m。上部結構為(41+55+41)m+17×25 m+(41+55+41)m+15×25 m+(41+55+41)m+6×25 m+(41+55+41)m+7×25 m+(41+55+41)m+14×24.3 m+(41+55+41)m變截面預應力混凝土現澆連續箱梁和預應力混凝土裝配式連續箱梁。下部結構:橋臺為肋板式橋臺，鉆孔灌注樁基礎;現澆連續箱梁橋墩為板式橋墩，鉆孔灌注樁基礎;預制小箱梁橋墩及其過渡墩為柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎。

該橋的技術指標為:

1)設計荷載:汽—超20級;驗算荷載:掛—120;

2)單幅橋面寬度:0.5 m+凈12 m+1.25 m;

3)地震基本烈度:7度。

25m跨徑箱梁橫斷面圖見圖1。

圖1 25m跨徑箱梁橫斷面圖

2 橋梁現狀及問題

本項目橋梁通車使用多年，由相關檢測單位對該橋進行了定期檢測，發現某橋的主要病害有:部分小箱梁主梁(共計195片箱梁)腹板存在豎向裂縫，縫最寬0.27mm，底板存在橫向裂縫，縫最寬0.15mm，腹板豎向裂縫與底板橫向裂縫相連通;整體箱梁腹板、底板存在縱向裂縫，縫最寬2mm;整體箱梁存在混凝土缺損、蜂窩、大面積空鼓、露筋、露波紋管;端橫隔板存在豎向裂縫，縫最寬0.78mm(見表1)。該橋的具體病害為:

1)主梁存在縱向裂縫，裂縫最寬2mm，底板和腹板存在蜂窩、麻面、滲水泛堿、混凝土剝落、露筋及孔洞等病害。2)部分主梁腹板跨中附近存在左、右兩側對稱的豎向裂縫，豎向裂縫最寬達0.27mm(該裂縫出現在左幅68跨2號梁左側腹板跨中附近)，部分底板存在橫向裂縫，縫最寬達0.15mm(該裂縫出現在左幅54跨4號梁底板跨中附近)，且個別腹板豎向裂縫與底板橫向裂縫貫通。3)橋梁端橫隔板(墩頂現澆橫隔梁)多處存在裂縫，裂縫數量多且裂縫較寬，多處超過0.78mm。4)橋梁個別支座出現開裂、脫空、偏位、損壞、上下鋼板變形或銹蝕等病害。

3 維修加固的總體原則

通過現場對橋梁病害實地調查以及參考某橋定期檢查報告中所描述的病害情況和荷載檢測報告結果，需對病害橋跨提高橋梁整體強度和剛度，對預應力損失橋跨采用張拉體外預應力鋼束進行補強，以滿足結構的受力要求。

表1 某橋橋梁主要病害統計匯總表

1)根據橋梁結構形式和現狀，本次維修加固方案擬定為:a.對混凝土結構寬度小于0.2mm的裂縫進行封閉處理，對寬度大于0.2mm的裂縫采用壓力灌漿法灌注灌縫膠。b.混凝土結構剝落部位應鑿除松散混凝土，然后用修補膠填充補平。c.混凝土結構露筋部位應鑿除松散混凝土，并清除鋼筋銹跡，然后用修補膠填充補平。d.混凝土結構空洞部位，應鑿除周邊松散混凝土，并將表面浮塵清理干凈，然后用修補膠填充補平。e.混凝土結構表面腐蝕嚴重的部位應查明滲水原因并進行相應處治后，再將腐蝕的混凝土表面打磨后涂刷修補膠。f.需對病害橋跨提高橋梁整體強度和剛度，對預應力損失橋跨采用張拉體外預應力鋼束進行補強。

2)橋梁加固后的技術標準和指標為:考慮本次維修加固的橋梁為獨立的加固工程項目，設計汽車荷載采用原設計荷載標準汽—超20級。本項目主要技術標準見表2。

表2 主要技術標準

4 橋梁維修加固方案和建設規模

根據橋梁定期檢查報告，以及橋梁的專項荷載試驗及橋梁現狀，對該橋主梁的維修加固提出了以下三種加固方案，并對三個方案的施工難度、工程造價、加固效果等方面進行比選。

1)方案一:增設體外無粘結預應力加固措施。左幅10跨～14跨(5跨一聯)、左幅15跨～20跨(6跨一聯)、左幅31跨～38跨(8跨一聯)、左幅68跨～74跨(7跨一聯)連續箱梁各跨病害較為嚴重且集中、特點明顯，裂縫分布在箱梁1/4跨與3/4跨之間。對上述4聯連續箱梁進行整體加固，每片箱梁腹板兩側各增設1束(1束3根鋼絞線)體外預應力鋼絞線，每片箱梁共增設6根鋼絞線。預應力鋼束采用國家GB/T 5224-2003標準的φ15.2無粘結鋼絞線，抗拉標準強度fpk=1 860MPa，張拉控制應力為σcon，e=1116MPa。

2)方案二:梁底增設預應力，錨噴HTCM抗拉砂漿加固措施。左幅10跨～14跨(5跨一聯)、左幅15跨～20跨(6跨一聯)、左幅31跨～38跨(8跨一聯)、左幅68跨～74跨(7跨一聯)連續箱梁各跨病害較為嚴重且集中、特點明顯，裂縫分布在箱梁1/4跨與3/4跨之間。對上述4聯連續箱梁進行整體加固，每片箱梁梁底增設6束預應力鋼絞線，每片主梁共增設6根鋼絞線。預應力鋼束采用國家GB/T 5224-2003標準的φ15.2鋼絞線，抗拉標準強度fpk=1 860MPa，張拉控制應力預應力鋼束張拉完后，在箱梁底板植筋，外掛鋼絲網、錨噴HTCM抗拉砂漿。

3)方案三:箱梁底板、腹板加厚，增設預應力加固措施。左幅10跨～14跨(5跨一聯)、左幅15跨～20跨(6跨一聯)、左幅31跨～38跨(8跨一聯)、左幅68跨～74跨(7跨一聯)連續箱梁各跨病害較為嚴重且集中、特點明顯，裂縫分布在箱梁1/4跨與3/4跨之間。對上述4聯連續箱梁進行整體加固，箱梁加大截面，在加大截面內布設預應力鋼絞線，每片箱梁增設8束(每束2根)預應力鋼絞線，每片主梁共增設16根鋼絞線。預應力鋼束采用國家GB/T 5224-2003標準的φ15.2鋼絞線，抗拉標準強度fpk=1860MPa，張拉控制應力為σcon，e=1116MPa。將該橋的三個預應力加固方案比選匯總，經加固效果、施工難度、工程造價等方面進行綜合比選，比選結果見表3。

表3 方案比選

5 結語

由于該加固方法是一種主動加固方法，有效地改善了連續梁橋的受力性能，結合該橋梁的病害特點及橋梁的結構形式，針對性的提出了三個加固方案。隨著社會的發展和交通量的持續增加，國內、省內相同類型橋梁可能出現類似的病害，通過對該橋三個加固方法的比選，論述了各個方法的優缺點，這將為相同結構形式橋梁的加固提供更多的參考。同時結合以前加固改造的經驗和相關加固改造的論文研究，認為體外預應力加固方法是一個較好的加固方法。該方法是提高截面承載能力的一種較為行之有效的加固方法，它適用于截面承載能力不足或主梁撓度超過規范以及主梁的受拉區裂縫寬度超過規范規定等的一些情況［1］。結合橋梁的特點推薦體外預應力(方案一)為加固方案。

［1］曹蔚枝.預應力混凝土連續梁橋體外預應力加固技術研究［J］.山西交通科技，2009(2):40.

［2］JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范［S］.

［3］JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設計規范［S］.

［4］JTG/T J23-2008，公路橋梁加固施工技術規范［S］.