淺析體外預應力在混凝土連續箱梁橋加固中的應用

于洪韞(黑龍江省八達路橋建設有限公司)

淺析體外預應力在混凝土連續箱梁橋加固中的應用

于洪韞
(黑龍江省八達路橋建設有限公司)

摘要:綏滿高速公路三股線大橋為35 m +60 m +90 m +60 m +35 m預應力混凝土連續剛構箱梁橋，經過多年使用，橋梁出現諸多病害，主要表現為橋面鋪裝存在嚴重的橫向及縱向裂縫;箱梁頂板、腹板、橫隔板、齒板均存在嚴重裂縫等，其結構承載力逐漸下降，影響行車安全。采用體外預應力技術對該橋實施維修加固施工，鋼制轉向塊的成功應用對于以后同類橋梁加固具有借鑒意義。

關鍵詞:混凝土連續箱梁;體外預應力;加固;鋼制轉向塊

中圖分類號:U445.1

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015)07－0130－01

收稿日期:2014－12－26

1　工程概況

三股線高架橋是綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段的一座大型高架橋梁。橋跨布置為35 m +60 m +90 m +60 m + 35 m預應力混凝土連續鋼構箱梁橋，橋梁全長287.54 m，橋面全寬:凈10.5 m +2×0.75 m防撞護欄。上部結構采用單箱單室箱梁，墩頂箱梁高度為5.0 m，跨中箱梁高2.0 m，其間的梁高在縱橋向按二次拋物線變化。該橋為上下兩幅分離橋。以牡丹江至哈爾濱行車方向為上行橋，哈爾濱至牡丹江行車方向為下行橋。下行橋于2008年進行過體外預應力加固，通過擾度監測得知體外束張拉完畢后，各跨跨中區域均不同程度上擾，中跨跨中最終上擾值為12 mm。加固后動、靜載試驗結果表明該橋試驗跨結構承載力滿足原設計要求。本次加固維修針對上行橋。

2　加固施工方案

(1)裂縫封閉和灌漿處理

對于箱梁各部位出現的受力裂縫，根據裂縫寬度不同分別采用裂縫封閉和化學灌漿方法進行處理。裂縫度小于0.15 mm的裂縫，采用封閉法修補。寬度大于0.15 mm的裂縫采用注漿法修補

(2)粘貼鋼板

對于頂板和腹板裂縫集中位置采用粘貼鋼板的條的形式對結構進行加固補強。對出現嚴重斜裂縫的梁段，首先進行裂縫灌漿處理，然后在腹板內外側粘貼豎向鋼板條。對于增設轉向門式肋的梁段，先粘貼鋼板，后澆筑門式肋混凝土。其他梁段在粘貼鋼板厚張拉體外預應力。鋼板條厚度為5 mm，間距為100 mm，長度按腹板高度和頂板寬度確定，宜通長設置。鋼板黏合面用噴砂或平砂輪打磨至露出金屬光澤，打磨紋路應與鋼板受力方向垂直，鋼板黏結面應有一定的粗糙度;鋼板外露面必須除銹至呈現金屬光澤并保持干燥。按錨栓設計位置對鋼板鉆孔，清楚孔邊緣毛刺。

(3)張拉錨固及轉向裝置

體外預應力束利用邊跨端橫隔梁及墩頂橫隔梁張拉錨固。邊跨橋臺處的端橫梁錨固時，需將原橋臺背鑿除，在端橫梁表面種植鋼筋綁扎鋼筋籠澆筑混凝土，以增大端橫梁截面，增強其承載力。

墩頂處體外預應力筋交叉錨固。錨固區采用混凝土結構，由于錨塊受力較大，需將兩個墩頂橫隔板之間的部分用鋼筋混凝土結構將兩個橫隔板連接在一起，是兩個錨塊與橫隔板連為一個整體共同受力。

考慮到箱梁內空間限制，邊跨采用鋼制轉向塊的形式，次邊跨及主跨采用鋼制轉向橫梁的方式來改變預應力束的線形。鋼制轉向塊和轉向橫梁有利于減小體外預應力結構自重對原結構的影響。設置鋼制轉向塊和轉向橫梁需采用分別將底板和腹板穿透錨栓倆接鋼板加結構膠粘結技術錨固。在主墩兩側各設置混凝土門式轉向肋作為頂板預應力束的轉向裝置減小了箱梁的寬箱效應。

(4)體外預應力束布置及張拉

體外預應力束采用環氧噴涂無粘結鋼絞線，現場組裝外套HDPE套管。體外束采用符合美國ASTMA416－90A標準的高強度、低松弛鋼絞線，標準抗拉強度為1 860 MPa。

邊跨及中跨均為12φ15.24鋼索，控制張拉應力為1 116 MPa，為設計強度的60%。為保證張拉過程的安全，并使主梁混凝土、轉向鋼橫梁和混凝土門式肋以及錨固體系的變形得以充分發展，采用控制張拉力和體外束伸長量的“雙控“法分級進行張拉，分級張拉順序為20%→40%→60%→80%→100%。

3　施工監控

為了更好地評估體外預應力加固效果，在體外束張拉前，對全橋線形進行了初始測量，待體外束張拉完成以及橋梁重新運行使用后再次進行橋面線形的復測，以準確掌握加固效果以及在運營過程中的橋梁結構技術狀況。

4　結論

(1)通過此次體外預應力加固的再次成功實施以及2008年對下行橋進行體外預應力加固后效果評估結果證明:體外預應力對于改善預應力混凝土箱梁橋線形，抑制混凝土裂縫，提高結構抗彎承載力有突出的作用。

(2)采用鋼制轉向橫梁和鋼制錨固塊有效地減小了體外預應力結構自重對橋梁原結構的影響;混凝土門式轉向肋的應用減小了箱梁的寬箱效應。新方法的使用為以后連續箱梁橋加固提供了一些可借鑒經驗。

參考文獻:

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