長期停工大跨度連續剛構橋復建方案探討

李增源 韋丁學

摘要：文章以一座停工4年的大跨度連續剛構橋為研究對象，在病害檢測及有限元模擬分析的基礎上，提出復建維修加固設計方案。成橋試驗表明，該復建方案合理可行，可為同類型項目建設提供參考。

關鍵詞：大跨度連續剛構橋;復建;維修加固;有限元模擬

中圖分類號：U448.23 文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.027

文章編號：1673-4874（2019）09-0093-02

0引言

工程建設中，因項目投資、自然災害等原因，會出現施工項目停工現象。本文以一座停工4年的大跨度連續剛構橋為研究對象，在病害檢測及有限元模擬分析的基礎上，提出復建維修加固方案.成橋試驗表明，該復建方案合理可行，可為同類型項目建設提供參考。

1工程概況

某高速公路主線大橋全長690m，橋跨布置采用（5×30+70+2×125+70+5×30）m，設計荷載公路-|級，設計車速80km/h。主橋采用預應力混凝土連續剛構（70+2×125+70）m，為單箱單室預應力混凝土直腹板箱形梁，根部梁高7.5m，跨中梁高3m，梁高按1.8次拋物線變化;箱梁頂板、底板寬度分別為12.75m、6.5m，翼緣板懸臂長3.125m;三向預應力體系;采用掛籃懸澆施工工藝.前后引橋采用一聯5×30m裝配式預應力混凝土簡支轉連續丁梁。下構主墩及過渡墩均采用變截面矩形空心墩，鉆孔樁基礎。橋跨布置如圖1所示。

該橋于2012年9月完成設計并開工建設，由于某些客觀原因，2014年停工。停工時，主橋基礎、下構基本完成，左、右幅主梁均已施工至接近最大懸臂狀態，但未合龍.

2主橋復工前檢測

2018年，該項目按要求搶險性復工，業主委托第三方對橋梁已建結構構件進行全面檢測，檢測結果如下：

（1）箱梁腹板斜裂縫.主橋T構箱梁腹板均存在多條斜向裂縫，大多數裂縫分布與腹板預應力下彎束走向吻合，寬度在0.02-0.12mm，深度在100mm以內，個別裂縫寬度>0.15m，最大裂縫深度達270mm，部分裂縫處泛堿。初步分析為預應力鋼束的張拉劈裂以及混凝土收縮等多因素耦合作用產生。

（2）箱梁縱向、豎向裂縫。主橋T構箱梁頂、底板均存在多條縱向裂縫，寬度在0.02-0.09mm，部分腹板也存在少數縱向裂縫和豎向裂縫，分布無明顯規律。初步分析為非結構性裂縫，由施工養護、混凝土收縮及溫度作用等因素造成。

（3）預應力體系病害。已穿束未張拉預應力鋼絞線及錨具銹蝕嚴重，波紋管老化;部分鋼束封錨端混凝土脫落，預應力鋼絞線、夾片外露，出現嚴重銹蝕;已壓漿鋼束經灌水試驗及局部開窗檢測，個別鋼束端部存在灌漿不密實情況.預應力體系病害如圖2所示。

（4）其他。主橋箱梁混凝土強度檢測普遍大干設計強度，線形與設計值對比未出現大的異常，各截面應力均滿足要求。除上述主要病害外，主橋箱梁還存在混凝土蜂窩、麻面、不密實、外露預留鋼筋銹蝕及0號塊箱內積水、掛籃銹蝕嚴重、施工遺留物堆積等問題。

3 腹板斜裂縫影響分析

考慮腹板斜裂縫分布較多，選擇一幅主橋，采用Ansys軟件建立完好狀態下的模型作為基準模型，同時按斜裂縫分布狀態建立最大裂縫深度（損傷模型一）和裂縫全斷面貫穿（損傷模型二）兩種裂縫損傷模型，對比分析腹板斜裂縫對結構的影響程度。見圖3-6和表1。

經對比分析基準模型與損傷模型在梁體自重、車道荷載等作用下的撓度、應力響應及結構動力特性，損傷模型在各項荷載作用下裂縫處應力明顯增大，但腹板斜裂縫對結構整體剛度未見明顯影響。

4 復建維修加固方案

（1）裂縫處理：對寬度w<0.15mm的裂縫，進行封閉處理;對寬度1.5mm>w≥0.15mm的裂縫，用裂縫灌注膠對裂縫進行灌注（“壁可法”）;對寬度w≥1.5mm的裂縫，采用壓力注聚合物水泥漿進行補強和封閉。

（2）預應力體系：①已張拉壓漿的預應力鋼束，對其張拉錨固端進行除銹、防銹處理;②分批更換已張拉未灌漿、未張拉的縱、橫、豎向預應力鋼束，重新穿索施工;③后張拉的預應力鋼束應按設計分階段張拉到設計應力，張拉過程中加強全橋線形、應力及裂縫監測;④對已預埋的預應力錨具進行除銹和防銹處理，將老化的波紋管拆除重裝。

（3）普通鋼筋：更換未施工梁段已綁扎的鋼筋骨架，其他預埋連接鋼筋做除銹、防銹處理，如預埋鋼筋銹蝕嚴重，按等強原則予以植筋補強。

（4）混凝土表觀缺陷：混凝土蜂窩、麻面、孔洞、剝落等缺陷的部位和露筋的區域，鑿除病害混凝土表面，鋼筋除銹，涂抹阻銹劑，再用改性環氧樹脂砂漿修補。

（5）未施工梁段：未施工梁段按修改設計實施，新舊混凝土的結合面，嚴格按舊混凝土的碳化深度鑿除至新鮮骨料。考慮早期施工的混凝土已基本完成收縮、徐變，新澆筑混凝土的收縮會受到早期已澆筑混凝土的約束，應盡量采用低收縮混凝土，適當增加構造鋼筋，加強養護，避免收縮應力下新澆混凝土收縮裂縫的產生。

（6）施工注意事項：鑒于該橋停工時間較長，混凝工及預應力體系存在缺陷，復工后的施工過程中，應加強施工監控，特別是對原有病害的監測，若發現異常問題，應及時反饋各參建方，確定處理措施。

5 結語

目前該橋已建成，經成橋試驗檢測表明：橋梁在試驗荷載作用下，試驗跨測試截面的應變和撓度均在合理范圍內，結構動力性能良好，橋梁承載能力滿足設計活載標準的要求。鑒于該橋建設過程的特殊性，建議在運營期加強監管、監測和檢查，維持橋梁健康運行狀態。