某预应力混凝土连续梁桥裂缝加固.pdf

总第 2期 某预应力混凝土连续梁桥裂缝加 固 4 1 某预应 力混凝土连续梁桥裂缝加 固 尹红 ， 汪 慧 ( 1 武汉桥梁建筑工程监理有限公司， 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 ； 2 杭州城市建筑设计研究院， 浙江 杭州 3 1 0 0 0 1 ) 摘要 ： 某预应力混凝土连续梁桥发生裂缝病害 ， 提出 该桥裂缝加固方案设计 ， 对裂缝进行加固， 并计算加固后的 截面应力， 结果表明， 加固效果较好。 关键词 ： 预应力混凝土； 连续梁桥； 裂缝 力 口 固 1 概述 某跨径为( 3 0 +5 0 +3 0 )m 的预应力混凝土连 续箱梁桥开通后不久在 中跨距支点 L 4处 的底板 和腹板上发现有裂缝。裂缝的形成原因和加固措施 经有关专家组的论证后 ， 对裂缝进行 了加 固。本文 对裂缝的加固方案设计及加 固后 的计算结果进行了 分析论述。 要求放置裂缝所在截面预应力束锚头下的加强钢筋。 4 加 固方案 根据裂缝的形成原因及发展情况并经有关专家 组 的论证后 ， 采取的加固方案为 ： 为满足结构整体受 力要求 ， 首先加厚箱梁底板 ， 并在箱梁加厚的底板上 加预应力束 ， 将原来的预应力束接长； 然后在加厚的 箱梁腹板上加预应力粗钢筋 ， 对裂缝进行局部加强 。 为增加新浇混凝土与原混凝土之 间的粘结力， 要求 在新浇混凝 土与原混凝土结合 面上种植钢筋， 并涂 一 层薄的混凝土粘结剂 。加固前对裂缝进行必要的 灌浆封闭处理 。 2 裂缝现状 5 裂缝加 固施 工步骤 该桥为 4车道 ， 开通后不久在 中跨距支点 L 4 处的底板和腹板上发现有裂缝 。后察看发现该裂缝 有扩展趋势 。裂缝位置位于中跨距支点 L 4处 ， 底 板下缘横 向裂缝基本贯通 ， 腹 板上裂缝方 向呈 4 5 。 方向， 其宽度大于底板裂缝 的宽度。全桥共有 4条 裂缝 ， 梁两端裂缝走 向及 位置基本一致。裂缝位置 示意见图 1 。 I + Q I c= I_ + =i= o 号 块 支 座中 线 亵缝 卜 一 桥梁 对称 线： 图 1 裂 缝位 置示意 3 裂缝形成原 因 通过对裂缝 的走向及位置分析 ， 认为形成裂缝 的主要原因为： 裂缝所在截面预应力束锚头过于 集 中， 锚下局部应力较大 ， 引起主拉应力过大 ； 裂 缝所在截面箱梁顶底板上锚 固处预应力束水平方 向 交叉的距离太短， 预应力束搭接长度不够； 未按 裂缝加固采用如下施工步骤 ： ( 1 )在箱梁 0号块和 3号块顶板上开进人孔和 通 风孔 。 ( 2 )新浇混凝土之前先对原混凝土表面进行凿 毛 ， 凿毛深 6 8 mm。由于原预应力 钢束锚头锯齿 块厚度高 ， 需在锯齿块背面上凿 出齿槽 以便让新设 预应力钢束通过 。 ( 3 )对宽度大于 0 5 mm 以上的裂缝进行压浆 后封闭处理 ， 对宽度小于 0 5 mm 的裂缝直接进行 封闭处理。 ( 4 )在新浇混凝土与原混凝土结合面上按设计 要求种植直径为 1 6 mm的钢筋。 ( 5 )铺设箱梁底板和腹板新浇混凝土钢筋 网， 钢筋直径为 1 2 mm， 间距为 1 0 c mX1 0 c m。 ( 6 )在箱 梁腹板增设 预应力粗 钢筋下部锚 头 处 ， 凿除混凝土露出钢筋 ， 埋设预应力粗钢筋及锚头 钢筋网， 把锚头支承垫层焊接在钢筋上。 ( 7 )用高压风枪冲刷混凝 土凿 毛表 面， 涂上混 凝土粘结剂后浇 注 C 5 0混凝 土并 振捣密实。由于 收稿 日期 ：2 O O g O 2 1 O 作者简介 ：尹红 ( 1 9 6 7 一) ， 女 ， 2 0 0 8年毕业 于武汉理 工大学工程管理专业 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 桥梁检测与加固 2 0 0 9 年第 l 期 粘结剂施工技术要求高， 施工时由专业人员现场负 责指导完成 。 ( 8 ) 待混凝土强度达到设计强度 8 0 后张拉底 板预应力钢束， 张拉顺序为先长束后短束 ， 然后张拉 腹板预应力粗钢筋 。 ( 9 ) 对预应力孔道进行压浆并封锚 ， 最后将顶 板上开孔复原 。 6 试验 为了了解新旧混凝土之间的粘接程度 ， 进行 了 有关混凝土界面粘结剂力学性能试验。为了验证裂 缝加固方法的合理性和加 固后的可靠性 ， 并为竣工 验收提供依据， 对该桥进行了静载试验 。 6 1 混凝土粘结剂力学性能试验 裂缝加 固后的可靠性主要取决于新 旧混凝土之 间的粘接程度 ， 为此 ， 对加 固工程 中植人锚固钢筋和 涂粘结剂后新 旧混凝土的力学性能进行模拟试验 ， 并对采用的混凝土界面粘结剂和锚固剂进行抗拉和 抗剪试验。试验采用的混凝土界面粘结剂为 NB S 类丙乳浆液 ， 混凝土界面剂为 HK - 9 8 2型树脂砂浆 ， 植入锚固钢筋用的锚固剂为 HK - 9 8 1 型树脂锚固剂。 试验结果表明， 在植入锚 固钢筋和涂粘结剂后 的新旧混凝土施加预应力 时， 新 旧混凝土之间的粘 接程度满足设计要求。 6 2 静载试验 根据 大跨径混凝土桥梁 的试验方法 规定 ， 采 用基本荷载进行验收荷载试验 。荷载效率为 0 8 K1 0 。主要测试 了跨中挠度、 跨 中和支点截面应 力 、 结构的最大剪应力等 。测试结果表明， 各测试截 面的应力和挠度实测值均小于理论计算值， 校验 系 数小于 1 0 ， 满足试验规范要求 。 在测试最大剪应力 ( L 8附近截面) 试验 中， 当 加载至 1 0 0 标准荷载效应时， 发现中跨 L 4附近 截面上的老裂缝有所扩展 。经有关单位现场研究决 定再次进行了该级荷载试验 。在该次试验加载前、 加载过程中及卸载后， 前后共 4次用读数显微镜对 裂缝宽度和长度进行 了仔 细地观测 ， 发现加载前后 及加载过程中裂缝宽度和长度均未发生变化 ， 裂缝 处于稳定状态。 7 结构计算分析 7 1 加固后结构整体应力分析 按平面梁结构对加 固后结构在最不利设计荷载 工况下各截面的应力进行了计算分析。计算时裂缝 区截面刚度仅考虑新浇混凝土 的影响， 开裂的l E l 混 凝土仅考虑 自重影响。最不利荷载作用下结构各截 面的最大压 应力为 8 5 MP a ， 最大拉应 力为 1 1 MP a ， 均能满足规范要求 ， 即开裂区只考虑新混凝土 的作用 时 ， 新混 凝 土 中不会 出现 裂缝 ， 结 构是 安 全 的 。 7 2 试验车辆加载过程结构受力分析比较 1 0 0 最大剪应力试验加载布置( 就位后) 见图 2 。试验荷载实际加载的行车次序是从西往东按车 道逐辆汽车加载的， 其中第 5辆车最后就位在最西 侧的车 道上 。针对 测 试最 大 剪应 力试 验加 载 至 1 0 0 标准荷载效应 时发现截面上的老裂缝有扩展 的现象 ， 按平面梁结构对试验车辆就位后及加载过 程结构受力进行 了计算分析 ， 并与标准车辆荷载效 应进行了比较。分析结果表明， 当 3辆车就位后 ， 东 侧车道上第 4 辆车就位过程中， 中后轮行至裂缝截 面时 ， 试验荷载效应高出设计标准车辆荷载效应 ， 但 截面上各点应力均能满足要求。 图2 最大剪应力试验加载布置示意( 就位后) 7 3 裂缝截面局部应力分析比较 对结构进行了恒载及裂缝截面最不利设计标准 车辆荷载作用下的空间应力分析 ， 并将裂缝截面局 部应力与 1 0 0 最大剪应力试验荷载作用下的计算 应力进行了分析 比较。结果表 明， 试验荷载作用下 截面上下翼缘各点平均主应力均比标准车辆荷载效 应小 ， 腹板 中间各点平均主应力则 比设计标准车辆 荷载效应大。但截面上各点应力均能满足要求， 并 与平面分析结果相吻合 。 8 结语 通过本次加固工作， 认为如在加固前采取一定 措施( 如在边跨堆载) 卸去 中跨 部分恒载， 则新 旧混 凝土受力分布更均匀 ， 加固效果要更好 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m