斜拉橋邊墩附近梁段結構性裂縫維修方案初探

周 瀟

(武漢市城市路橋收費管理中心， 湖北武漢 430050)

斜拉橋邊墩附近梁段結構性裂縫維修方案初探

周 瀟

(武漢市城市路橋收費管理中心， 湖北武漢 430050)

武漢長江二橋主橋采用(180+400+180) m雙塔雙索面預應力混凝土箱梁斜拉橋，通過檢測，發現斜拉橋邊墩附近梁段側面出現結構性裂縫，影響橋梁安全。針對此情況，在現場調查與仿真分析的基礎上，文章提出梁底增設剛性梁并頂升的維修方案。通過動靜載試驗，表明此方案具有較好的維修效果，也為其它斜拉橋類似裂縫處理提供了參考。

斜拉橋； 梁段； 裂縫； 維修

武漢長江二橋位于武漢市中心城區，武漢長江大橋下游約6.8 km處，主橋采用(180+400+180) m雙塔雙索面預應力混凝土箱梁斜拉橋，兩端各懸臂5 m牛腿，以支承與之毗鄰的連續剛構(圖1)。近年來，通過檢測發現斜拉橋邊墩牛腿附近梁段側面出現斜裂縫(圖2)。

圖1 正橋布置

圖2 邊墩梁段斜裂縫分布示意

1 維修方案研究

采用主動受力模式，即在斜拉橋牛腿與新增剛性梁間進行頂升(圖2)，主動讓新增剛性梁上的支座承擔牛腿支座上的一部分支反力，減小斜拉橋牛腿原支座反力及斜拉橋主梁懸臂段彎矩和剪力(圖3、圖4)。

圖3 剛性梁頂升主動受力示意

(a) 變形

(b) 正應力圖4 剛性梁頂升效應

(1)剛性梁構造：剛性梁采用鋼箱梁構造形式，每個橋墩布置6 片剛性梁，剛性梁設計梁高1 047 mm，頂板與底板厚38 mm，腹板厚22 mm，在頂底板設置加勁肋(150 mm×18 mm)。

(2)支座布置：墩中心部位剛性梁與橋墩墩頂之間設置板式橡膠支座，剛性梁端部與斜拉橋主梁之間設置滑板式橡膠支座。

(3)梁體頂升：在斜拉橋牛腿端部設置千斤頂，通過頂升使剛性梁主動受力。支座部位預先頂升400 t(當前狀態牛腿支座恒載反力2 130 t，活載反力330 t)，斜拉橋邊墩墩頂支反力減小649 t，鋼箱梁最大正應力44 MPa，變形6.6 mm。

剛性梁如圖5所示。

圖5 剛性梁

2 動靜載試驗

為確定該維修方案實施后的運行效果，對斜拉橋邊墩新增剛性梁內力和變形進行測試。

2.1 測點布置

剛性梁應力測點布置見圖6。

注：▽表示應變片； 表示應變花圖6 剛性梁應力測點布置示意

2.2 測試結果

根據現場測試，剛性梁剪應力和梁端位移測試結果如表1和表2 所示。

表1 剛性梁梁端撓度測試結果

2.3 剛性梁工作狀態評價

由測試結果可知，在剛性梁最大剪力對稱加載作用下，主剛性梁剪應力最大值為0.98 MPa，校驗系數均小于1,主拉應力最大值為0.94 MPa，應力值較小。表明剛性梁已參與橋梁受力，且受力在合理范圍內。剛性梁梁端最大撓度為-2.2 mm，計算值為2.8 mm，校驗系數小于1，表明剛性梁已參與結構受力，剛度滿足要求。卸載后殘余撓度最大值為-0.3 mm，表明剛性梁處于良好彈性工作狀態。

表2 剛性梁剪應力測試結果

3 結論

混凝土結構物的裂縫一般由外荷載或變形荷載引起，或由兩種荷載共同作用引起。由外荷載作用引起的裂縫需要有作用荷載直接作用在結構物上，當混凝土拉應力超過材料的抗拉強度時，裂縫出現。針對梁體裂紋，目前最常用的方式就是采用粘貼碳纖維布或粘貼鋼板的外部處理方式，而忽視引起裂縫的原因。本文從裂縫成因出發，提出墩頂增設剛性梁與梁體共同受力的處理方法，對原結構進行抗力加強，取得了較好的加固效果，也為其它斜拉橋類似裂縫處理提供了參考。

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[定稿日期]2017-06-21

周瀟(1982～)，男，碩士研究生，工程師， 從事橋梁檢測養護管理工作。

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