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1、严重开裂PC箱梁桥加固杨琪,李卫明,黄建跃,石雪飞59严重开裂PC箱梁桥加固1223杨琪,李卫明,黄建跃,石雪飞(1.广东省佛开高速公路有限公司,广东佛山528051;2.广东省交通集团有限公司,广东广州510101;3.同济大学桥梁工程系,上海200092)摘要:以某高速公路上一座运营超过12年、主梁严重开裂的预应力混凝土等截面连续箱梁桥为例,分析箱梁底板、腹板的U形、L形裂缝成因,并评估加固前结构技术状态,采用箱梁跨中正弯矩区腹板加厚并在加厚段内增设有粘结预应力束、底板粘贴钢板条,墩顶负弯矩区增设扁锚式无粘结预应力钢束和桥面铺装黑
2、改白(由沥青混凝土改造成钢筋混凝土)等综合加固方案对该桥加固试验段进行加固。加固前、后进行3次荷载试验,评估桥梁结构技术状态。理论计算和荷载试验结果表明,加固效果良好,加固方案可行,桥梁实际承载能力大幅提高。关键词:连续梁桥;PC箱梁;裂缝;加固中图分类号:U448.213;U445.72文献标志码:A文章编号:1671-7767(2010)02-0059-041工程概况力束和桥面铺装黑改白等主被动相结合综合加固某高速公路高架桥上部结构采用预应力混凝土方案对其进行加固,加固前、后共进行3次荷载试验(PC)等截面连续梁,双幅单箱单室箱梁
3、(见图1)。以评价桥梁承载能力和加固后效果。标准跨径为30m,6~8跨一联,桥梁总长3.5km(单幅)。箱梁混凝土强度等级为C40,采用满堂支2主要病害及其成因分析架浇注施工。主车道及超车道桥面为8cm的沥青2.1主要病害混凝土铺装。下部结构为单柱式及双柱式桥墩,钻该桥主要病害是跨中正弯矩区箱梁底板横向裂孔灌注桩基础,桥台为肋式埋置桥台。设计荷载为:缝、箱梁腹板竖向裂缝、墩顶负弯矩区斜裂缝,其特汽车-超20、挂车-120。该桥于1996年建成通点有:[1](1)裂缝为典型的受力裂缝。箱梁底板外侧横车。向裂缝和腹板竖向裂缝主要分布在1/
4、4~3/4跨径区域,有的底板横裂缝呈U形,有的腹板竖裂缝呈L形;墩顶负弯矩区斜裂缝呈倒八字对称分布。(2)裂缝分布广、数量多、宽度超限。几乎每一桥跨内箱梁均有裂缝;大部分箱梁底板横向裂缝比较密集(间距10~40cm);最严重的中跨跨中12m图1箱梁典型截面示意正弯矩范围内,横向裂缝最大宽度0.30mm,腹板该桥运营12年后,调查发现箱梁底板横向裂缝裂缝最大宽度0.28mm,墩顶负弯矩区斜裂缝最大较多,且底板裂缝与腹板裂缝相连,呈U形;腹板宽度0.2mm。裂缝延伸到底板,呈L形。如此严重的裂缝病害(3)裂缝为动态裂缝。在汽车荷载和温度荷
5、载较少见,如果得不到有效的加固处理,在大交通和重等共同作用下,裂缝宽度、数量和长度随时间不断有载车等作用下,病害会进一步发展,对结构安全营运所发展。底板横向裂缝大部分时间不闭合,用环氧构成较大的威胁。国内外有关此类病害处治的资料树脂胶封闭后,过一段时间又重新开裂。[2,3]并不多。结合该桥加固试验段,采用箱梁跨中2.2病害成因分析正弯矩区腹板加厚并在加厚段内增设有粘结预应(1)大交通、重交通影响较大。基于WIM系统[1]力、底板粘贴钢板条,墩顶负弯矩区增设无粘结预应观测到的数据,模拟桥梁实际车辆荷载模型,计算收稿日期:2009-07-
6、30基金项目:广东省交通厅科技项目(2007-17);国家高技术研究发展计划(863计划)(2007AA11Z103)作者简介:杨琪(1967-),男,高级工程师,1993毕业于东南大学道桥专业,1997毕业于西南交通大学桥梁与隧道专业,工学硕士,2001毕业于西南交通大学桥梁与隧道专业,工学博士(Email:fkexpressway@sohu.com)。60世界桥梁2010年第2期结果表明,实际车辆荷载模型的效应明显大于!公路从汽车-超20提高到公路-#级。[4]钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范瘍(简称(2)正常使用极限状态加固
7、设计目标。加固应04!桥规瘍)的汽车荷载效应,超载现象不容忽视。注重改善结构抗裂性能,关键截面最大拉应力、最大(2)结构实际预应力度偏低。该桥原设计预应主拉应力尽可能满足A类构件要求,抗裂验算满足力度=0.68<1(预应力度偏低),为部分预应力构[5]85!桥规瘍要求,粘贴钢板加固设计使用寿命不小件;因混凝土收缩徐变、钢筋松弛、钢筋锈蚀、施工误于20年。差等原因导致预应力损失较大。理论计算表明,结4.2加固设计方案构在自重作用下,跨中出现消压现象。4.2.1跨中正弯矩区域(3)结构刚度变化影响。原设计桥面铺装为水(1)腹板外侧采用C5
8、0混凝土加厚20~30泥混凝土(外加金属扩张网),1998年改造成沥青混cm;在原腹板外侧加厚段20m范围内开凿剪力槽,凝土,降低了结构整体刚度。实际上结构已严重开开槽方向从梁底沿腹板高度方向垂直向上,槽深裂,开裂后结构
