莲塘高架桥箱梁开裂的原因分析与加固方案

《莲塘高架桥箱梁开裂的原因分析与加固方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、莲塘高架桥箱梁开裂的原因分析与加固方案摘要：30m跨径的预应力预制小箱梁以其结构简单、经济合理、施工方便在广东公路桥梁中得到越来越广泛的应用。在预制过程中，由于施工原因造成梁体开裂是一种常见病害。本文以盐排高速公路莲塘高架桥的一孔箱梁为例，分析梁体开裂的原因，并介绍其加固理措施。关键词:预应力；箱梁；开裂；换梁梁式桥是我国最常用的桥型之一，它以其构造简单，施工方便，造价低廉，易于维修等特点而成为设计中最先考虑的结构体系。特别是30m跨径的预应力小箱梁，在广东省公路桥梁中得到越来越广泛的应用。在箱梁的

2、预制过程中，由于施工工艺不符合规范要求，造成梁体自身存在缺陷，导致日后营运过程中出现梁体开裂是一种常见病害。本文以深圳市机荷高速公路盐田港支线（盐排高速）莲塘高架桥的一孔箱梁为例，分析梁体开裂的原因，介绍其换梁的处理措施。由此得出结论，提醒工程技术人员在预应力箱梁的制作过程中，加强管理，防患于未然。1.工程背景莲塘高架桥是深圳市机荷高速公路盐田港支线的一座十分重要的特大型公路桥梁，设计荷载为汽超-20级，挂车-120，设计时速为80km/h。本桥共14跨，分为左、右两幅，该桥上部结构采用30m跨装配

3、式预应力混凝土连续箱梁，纵向为两联，一联7跨。采用单片预制，简支安装，现浇连续接头，然后张拉支点负弯矩束的先简支后连续结构体系。梁体混凝土设计强度为C50，张拉强度不小于设计强度的90％。发现裂缝时，桥梁主体已经建成，已浇筑8cm厚桥面调平层及边梁护拦，10cm厚沥青混凝土路面未铺筑。该跨梁一端处在7＃墩顶伸缩缝，一端与第9跨连接成整体成为连续梁。2005年12月1日，深圳高速工程检测有限公司在工程检查中发现，左幅第8跨外侧边梁梁底L/4～3L/4段存在大量横向裂缝，最大宽度0.19mm，部分延伸到

4、腹板形成U型裂缝。具体病害详见图1及图2。2005年12月9日，测得第7跨边梁跨中上挠36mm，第8跨边梁跨中下挠33mm。第7跨、第8跨边梁均为2005年2月下旬生产的，其龄期相差4天。图1列缝产生区域示意图图2第7、8跨边梁挠度示意图2．原因分析据施工单位介绍，箱梁预制时在L/4跨位置预应力波纹管存在接缝，施工时没有及时处理，混凝土可能通过波纹管接缝进入管道内部，堵塞管道并凝固形成锚固点，导致底板L/4~3L/4段预应力相对失效。该梁于2005年2月27日生产，3月4日混凝土混凝土抗压强度达到4

5、8.8MPa后张拉。据张拉施工负责人回忆，此片箱梁张拉时，N1、N2、N3及N1’、N2’、N3’的两端伸长量之和比设计值小许多，并将此事向梁场值班技术员口头汇报过，因值班技术员害怕担责任和受到处理，没有及时反应和处理，才造成了今天的后果。施工单位委托设计院根据该桥的结构特点,对该桥进行建模分析,通过模拟实桥的病害形式,最终确定原桥病害梁有效预应力钢束的根数。图3计算模型根据上述计算模型，通过调整边跨主梁跨中段参与受力的预应力根数，通过仔细检算后发现，当边跨边梁跨中仅有2N4钢束工作、L/4至梁端全

6、部钢束工作时(原结构钢束布置情况见图4)，计算结果与实测结果吻合较好，因此，可以断定施工单位所提供的病害描述有一定的可信度。具体计算结果详见表1。图4钢束布置图表1理论计算与实测计算对照表计算内容实测结果C计算结果D100×(C/D-1)(%)边跨挠度(mm)3332.51.5次边跨挠度(mm)-36-37.95边跨最大裂缝宽度(mm)19185.63．加固措施3．1方案比选施工单位提出了两种加固方案：一、体外预应力束加固方案在病害梁梁底跨中区段施加体外预应力，预应力束采用9φj15.2mm的无粘结

7、镀锌钢绞线束，整个跨中区段共设置四根预应力束，其中两根锚固于距梁端3.9m的腹板上，另两根锚固于距梁端1.73m的腹板上，在L/4跨位置处设置转向块，钢束锚固齿板采用锚固于梁体上的钢齿板。图5体外束加固方案二、换梁加固方案在将出现裂缝的第八跨1号边梁及湿接缝砼，相连端横梁及中横梁完全凿除，重新预制一片新梁，然后重新吊装就位，浇注湿接缝和横梁。经过评审，专家认为，体外预应力束方案实施起来技术要求较高，而且为了防止体外束预应力松弛，需要每隔3年左右更换体外束，营运维护费用较高。同时由于开裂梁体位于边跨边

8、梁，采用换梁方案只需切割一组负弯矩钢索，对相邻的梁体影响交校，因此决定采用换梁方案。3．2换梁施工顺序3.2.1拆除外侧护栏、泄水管及护栏预埋件。3.2.2加设临时支座。3.2.3切断负弯矩钢绞线。3.2.4凿除湿接缝。3.2.5凿除梁端现浇横梁。3.2.6切断湿接缝及梁端钢筋。3.2.7吊机对位及准备，原梁吊出。3.2.8新梁预制。3.2.9新梁安装。3.2.10第9跨梁顶负弯矩波纹管凿除安装。3.2.11现浇横梁、第9跨梁顶及部分湿接缝混凝土浇注。3.2.12负弯