1、总369期 2015年第27期(9Y下) 交通世界运输车辆 72 基于工程实例的大跨连续刚构桥加固设计 乔兴月 (廊坊市燕赵交通勘察设计有限公司，河北廊坊065000) 摘要：大跨径连续刚构桥出现的病害大多为跨中下挠过大、梁体裂缝发展。根据某公路大桥病害的实际检测情况，初 步分析了其下挠和各类裂缝出现的原因，确定了以体外预应力为主、增大截面和粘贴铜板为辅的加固方法。由于结构 损伤难以真实量化，采用包络设计的原则进行加固计算。加固结构的应力计算结果表明，采用的加固方式效果良好。 关键词：大跨连续刚构桥；病害分析；加固方法；设计 中图分类号：U4425 文献标识码：B 0引言 目前，我国大跨径连续
2、刚构桥梁中，混凝土是最为 普遍的材料之一，因此针对混凝土病害的研究也一直未 曾停止，经过多年的努力我国在这个领域取得了一定的 成就，常见的连续刚构混凝土病害基本分为五种，分别 为：跨中下挠严重、腹板斜裂缝、跨中底板横向裂缝、 0号块顶板裂缝、顶板及底板纵向裂缝。在混凝土桥梁 中，混凝土开裂会对结构耐久性造成重要影响。结构性 裂缝(弯曲、剪切、扭曲、局部受力裂缝等)也是结构 承载能力不足、应力超标的征兆。为了提高连续刚构桥 的承载能力和正常使用性能，必须采用合理的加固方式 进行加固补强。 1工程概况 某公路大桥主桥结构形式为(1 066+21 60 +1066)1TI预应力混凝土连续刚构桥，箱梁
3、顶板宽 1575m，底板宽80m，箱梁根部段梁高80m，跨中及 支点梁高30m，箱梁腹板厚为0407m，底板厚为 02809 m，顶板厚025m，梁高按二次抛物线变化。主 墩为双肢薄壁墩，群桩基础。箱梁采用50号混凝土，墩 身采用40号混凝土；箱梁采用三向预应力体系。 2病害状况分析 21病害状况 该桥经过检测和荷载试验，发现其病害睛况大致女I：I下。 211跨中下挠严重 针对此病害分析得出，通常与各跨实测线与设计线之 间的差异有关系，左幅桥中跨下挠最大17cm，边跨下挠最 大8cm；右幅桥中跨下挠最大23cm，边跨下挠最大9cm。 212腹板斜裂缝 该病害主要在边跨0406L、中跨03045
4、L和 05507L的区域发生，并且裂缝呈现出对称的特点， 均以跨为中轴线。裂缝所呈现出来的形态通常是中宽端 窄，并且向着顶部、底板倒角等部分延伸。 213跨中底板横向裂缝 左幅桥第3跨和右幅桥的第2跨、第3跨跨中都发现 了底板裂缝的问题，并呈现出向腹板眼神的趋势，其中 有一些裂缝横向贯穿底板，最大的宽度在060 mm，深 度为9cm。 214 0号块顶板裂缝 主墩的0号块顶板存在较多的横向及纵向裂缝，数量 多且密。此类裂缝的出现与0号块的框形结构及大体积混 凝土的收缩等因素有关。 215顶板及底板纵向裂缝 箱梁内的部分施工节段顶板存在比较细微的纵向裂 缝，其中以合拢段最为显著；箱梁外的部分施工
5、节段底 板存在纵向裂缝，其中以合拢段及与之相邻节段的底板 最为显著。 216桥面铺装层厚度 左幅桥面混凝土铺装实测平均厚度为1 106cm，超原 设计厚度8cm厚38；右幅桥而混凝土铺装实测平均厚度 为141cm，超原设计厚度8cm厚76。 22主要病害分析 (1)腹板斜裂缝的形成归结为箱梁腹板中过大的主拉 应力。 (2)跨中底板横向裂缝的主要原因有：车辆超载 情况严重，桥梁承受活载状况已经超过原设计活载。 原体内预应力度施加欠缺和预应力损失而导致结构 预应力度不足，使得桥梁跨中底板出现横向受力裂 缝。桥面混凝土铺装厚度的增加额外增加了二恒的 作用。 (3)对于桥梁线形，实测结果表明：各跨跨中
6、均有一 定程度的下挠，跨中下挠的原因与混凝土自身收缩徐变 和结构裂缝的形成和扩展有着直接的联系。 总之，大量桥梁裂缝为受力性裂缝。且随时间推 移、结构内力重分布等因素造成了本桥开裂趋于严重。 收稿日期：20150821 作者简介：乔兴月(1983一)，男，河北廊坊人，工程师，主要从事道路桥梁勘察设计方面的工作。 桥梁工程 BRlDGE ENGlNEER|NG 3加固方案及受力分析 针对本次案例中桥梁混凝土结构病害，下面对其具 体的加固方案以及受力状况进行了分析研究。 31加固方案 根据目前国内外加固方法结合本桥实际情况，采用 以下加固方案。 311体外预应力加固 采用在箱内布置体外束的设计方案
7、，每幅桥共布置 16束体外束。 312灌注法粘贴钢板 主要用于：中跨跨中底板开裂区域部位及桥墩的墩 顶、墩底区域；边跨腹板开裂区域，中跨腹板开裂区域。 增大截面加固在边跨梁端腹板内侧及中跨腹板，采用 增加腹板厚度以改善腹板受力性能和增加截面抗剪强度。 裂缝治理：其处理方法具体为宽度 012mm的情 况，依靠自动恒压低压压住的方式对裂缝进行注胶处理， 如果 012mm的情况，那么采用环氧胶泥封闭即可。 32加固受力分析 321分析方法 加固桥梁状态模拟的重点在于确定钢束预应力损失 的程度、钢束预应力损失的分布状态及梁体刚度折减的 情况。由于该桥病害严重，桥梁结构的初始情况很难被 模拟出来，因此，
8、该案例中采用了包络设计进行计算分 析。 (1)桥梁既有纵向、竖向、横向预应力钢束，全部处 于设计状态，包括设计上线。 (2)根据桥梁病害情况、病害分析结果及参考相似桥 梁情况，既有纵向有效预应力降低15，竖向预应力降 低4060，梁刚度折减2025，作为本次维护 加固的主控模型。 32_2计算结果 计算结果如下：承载能力能较好满足公路加固规范 要求，并能增加原结构的应力储备，同时可以适当恢复 桥梁跨中挠度：边跨35 cm；主跨5Ocm。体外预应力永 存预应力比较均匀，平均在975Mpa左右。 4施工关键工艺 41体外预应力 411施工工序 对设置锚固块和转向块处的结构表面进行注浆封 闭、清洁、
9、凿毛等处理一用钢筋扫描仪对需植筋范围内 钢筋、预应力波纹管等分布情况进行普查并进行标识一 根据设计图纸和梁体钢筋分布情况确定每一根植筋位置 并进行标识一钻孔植筋一表面清洁一在新旧混凝土结合 面涂刷界面剂一混凝土浇筑及养护一对称张拉体外预应 力束一对锚头进行密封处理一体外预应力施工结束。 412预应力筋张拉 预应力筋应采用分级张拉，每级张拉力不超过总张 拉力的25，每级张拉之后都要必须要进行锚固块处混 凝土应力、梁体控制截面应力、承台应力等结构的情况 进行严格且全面的检测，如与设计计算不符，则应立即 停止张拉，找到原因方可恢复施工。 42粘贴钢板 工艺流程如下：工厂加工钢板和第一道涂装一混凝 土
10、表面处理一钻孔植埋螺栓一安装钢板一配制结构胶一 封边一灌注粘钢胶一安装螺栓保护罩一钢板第二道表面 防腐处理。 4-3裂缝注浆 工艺流程：裂缝处理一埋设注浆嘴一封缝一密封检 查一配制胶液一灌浆一结束一检验。 5结语 桥梁在长期的使用过程中，必然会出现各种病害， 通过案例分析，对桥梁混凝土结构的病害治理进行了研 究，并总结出以下几点。 (1)本文对连续刚构桥加固设计主要采用体外预应 力，并通过设置转向块来实现预应力索转向，可以达到 平衡外荷载、减少拉应力以及抑制挠度增大的作用。 (2)由于病害情况的不确定性及桥梁的损伤状态难以 真实量化的特点，加固计算分析可采用包络设计的原则 进行。 (3)体外预
11、应力锚固块和转向块、张拉的施工以及灌 注法粘贴钢板的施工关系到加固受力机理的发挥，应严 格把控施工工艺。 (4)目前该桥加固后，运营有一段时间，运营情况良 好，本桥加固理念及方法可供相关类型桥梁参考。 参考文献： 1杨善奎，陈思孝高墩大跨刚构桥施工稳定性分析研 究J铁道工程学报，2010(12)：5357 2栗夏桥梁加固的技术措施J河南科技，201 0 (22)：40 3赵志峰，隋玉国浅谈桥梁加固的常用方法J】黑龙江 科技信息。2008(12)：185 4徐光来，毛育庆，毛建灿桥梁加固技术及应用实例 的研究J民营科技，2011(1)：189 5欧迎公路桥梁加固设计及其施工建议探析fJ科技资 讯，2012(24)：53 6李茂林浅析桥梁的加固设计与施工以长阳偏岩 大桥为例J企业技术开发，2013(21)：157159 7】史立新公路桥梁加固设计的技术要求探析J淮北职 业技术学院学报，2012(3)：113-114+117 8肖斌，彭明佶某高速公路桥梁加固设计及施工工艺 分析J中国水运(下半月)，2012(1)：222223 (编辑：刘学文) 73
