佛开高速公路预应力混凝土连续工字梁桥加固后状态评估.pdf

2 8 铁道建筑 V f U 笋 八 l I 、 一 、 一 十 牛 墨 - l 。 _ 4 l 1 2 0 2O 【 1 3 0 1 3 O 2 O 【 1 2 0 图 3 墩顶湿 接缝 加固立面构造 ( 单位 ： c m) 酒 - ， ， ， ， ， ， ， Y Z Y ) ( J j _ 2 8 0 I 4 0l 2 8 0 J 4 0 图 4 墩顶湿接缝加 固平 面构造( 单位 ： c m) 2评价思路及 内容 2 1 评价 1 ) 加 固效 果有效 性评 价 本次 评价 主要 通 过 荷 载试 验 及 计 算 分 析 的 方 式 ， 对桥 梁加 固后 是否 满 足设 计 荷 载 使 用 要 求 ， 及 桥 梁 加 固后承载力的提高进行量化分析 。 基于计算分析的有效性评价 根据 加 固设计 图纸 ， 采 用计 算分 析 的方法 ， 给 出加 固前后 桥梁 承载 力 的提高 率 。 基于 荷载 试验 的有 效性评 价 荷载试 验 的方法 与结 构 计 算 方法 不 同 ， 它 比较 直 接地 反映 了桥 梁加 固后 ， 设计 活载 作 用 下 桥 梁 真 实 的 响应 ， 是对 使用 阶段 桥梁 受力 、 变形 改善 情 况 的直观 检 验 。本次 通过 荷载试 验 给 出加 固前后设 计 活载 下混 凝 土 ( 或 钢筋 ) 应 力 的改善情 况 ， 对加 固效 果进 行评 价 。 2 ) 加 固效果 耐 久性评 价 采用 取芯 方法 检测 新增 混凝 土 与原混 凝 土的 黏结 及协同受力情况。要求黏结较好 ， 不出现脱层现象。 2 2主 要工 作 内容 1 ) 外观检查。增大截面加 固方式 主要 检查新增 混凝 土 表观状 况 以及采 用取 芯方 法 检测新 增 混凝 土与 原 混凝 土 的黏结 及协 同受 力情 况 。 2 ) 计算分析。通过对试验桥跨 的计算分析 ， 验算 加固后结构是否能满 足规范要求 、 加 固措施对结构 受 力的改善情况。 3 ) 荷载试 验。本次试 验桥跨选择该桥第 4 45 0 跨 ( 7 x 2 0 m 预应 力混 凝土 连续 工字 梁 ) 进行 。通 过 荷 载 试验 ， 分 析加 固之 后 试 验 桥联 受 力 是 否 能 满 足 规 范 要 求 。 3 桥 梁加 固后状态评估 3 1 历年 检测 情况 通过 2 0 0 8年至 2 0 1 2年对 梁端 加大 截 面 区域 检测 结 果 的对 比分 析 ， 工字 梁 梁 端 新 增 混 凝 土倒 角处 有短 细裂 缝 ， 宽度 约 为 0 1 mm 左 右 ； 从 裂缝 形 态 上 来 看 ， 属 于 混 凝 土 收 缩 裂 缝 ， 与 梁 端 原 有 裂 缝 无 明 显 对 应 关 系 。 3 2 现 场抽 芯检 测 检 查结 果显 示 ， 梁 体 两侧 腹 板 加 大截 面 处 新 旧混 凝土交接面质量较差 ， 普遍存在开裂现象 ； 取芯检测也 表 明 ， 新 旧混凝 土 问 黏结 质 量 普 遍 较 差 ， 在 抽 取 的 2 0 个 芯样 中仅 有 一个 芯样 新 旧混 凝 土 间连 接 状 况 较 好 。 根 据 原设计 图纸 ， 新 增 混 凝 土 与 旧混 凝 土 间 未 明确 要 求进行凿毛处理 ， 仅涂刷界面剂 ， 在加固完成至今原有 界面 剂老 化从 而影 响 了 新 老 混 凝 土 间 的 黏结 ， 对 加 固 效果 也有 较大 的影 响 。 3 3 计算 分 析 本 次计算 分 析工 作选 取静 载试 验所 选 取桥 跨 的工 字梁进行结构检算 ， 计算 时针对该桥 的主要加 固措施 计算 以下内容 ： 1 ) 七孔一联连续梁模型( 原设计状态 ) ， 验算在原 。 2 0 1 4年第 6期 陈 云等 ： 佛开高速公路预应力混凝土连续工字梁桥加 固后状态评估 2 9 设计状态下结构受力是否满足规范要求 ， 根据计算结 果 对结 构病 害原 因进行 分 析 。 2 ) 针对 梁端 增大 截 面 的加 固方式 进 行 专 项 验算 ， 验 算 经加 固后结 构梁 端抗 剪承 载力 是否满 足要 求 。 结 构计 算其 它参 数 按 照 公 路 钢 筋 混凝 土 及 预 应 力混凝土桥涵设计规范 ( J T J 0 2 3 8 5 ) 规定选取 。 3 3 1 原设计状态承载力极 限状态验算( 表 1 、 表 2 ) 表 1 承载 能力极 限状态 弯矩检算 k N m 表 2 承载 能力极限状态剪力检算 k N 从承载能力极 限状态检算结果可知 ， 原桥梁结构 抗弯承载能力基本满足规范要求 ， 但 次边跨跨 中抗弯 承载能力 以及梁端抗剪承载能力富余量较小。这也是 梁 端湿接 缝 与梁体 交界 处 出现斜 向开 裂 的主要 原 因 。 3 3 2 针 对 梁端加 固方式进 行 专项验 算 针对 梁 端增 大截 面 的 加 固方 式 进 行 专 项 验算 ， 偏 安全地仅考虑新增截面参与受力进行抗剪验算。加 固 后结构支点处最大剪力 Q ， ：1 o 1 2 k N， 按照加 固设计 规范计算最大抗力 ， =1 5 5 6 k N。 可 见采 用增 大截 面 的方 法 ， 在 不 考 虑原 结 构 抗 剪 承载能力情况下 ， 加固后结构抗剪承载能力能够满足 规 范要 求 。这说 明采 用增 大截 面 的加 固方式对 梁端 进 行加固处理 ， 可以有效地提高梁端截面的抗剪承载力。 3 4荷 载试 验 3 4 1 试 验 内容 根 据预 应力 混凝 土连 续 工 字 梁 结构 的受 力 特 点 ， 本 桥 静 载 试 验 的 测 试 截 面 共 4个 ， 分 别 为 第 5 0跨 0 4 L处最大正弯矩截面( A) 、 4 9 墩墩顶最大负弯矩截 面( B) 、 第 4 9跨跨 中最大正弯矩截面( C ) 以及第 4 7跨 跨 中最大正弯矩 截面 ( D) 。测试截 面的分布情 况见 图 5 。 通 过对 结构 的 主要 控 制 截 面 进行 静 载 测 试 ， 了解 测 试截 面在 试验 荷载 作 用 下 的 应 变分 布及 变 形 情 况 ， 评 定结 构加 固后 的工 作状 态 。 图 5 预应力连续工 字梁桥跨测试截 面( 单位 ： m) 主要 测试 内容 如下 ： 1 ) 测试 各控 制截 面 的应 变 ， 根 据 试 验结 果 分 析 结 构经加固后主控截面是否满足设计要求 ； 2 ) 测试 各控 制截 面 的 挠度 ， 根 据 实 测试 验 荷 载 作 用下 的变位 状 况 ， 判 断结 构整体 刚度 状况 ； 3 ) 测试各主控截面相邻跨跨 中的变位 ， 根据实测 试验荷载作用下相邻跨 的变位情况 ， 对结构的整体变 形状态进行评价， 以此判断加大截面方式加固结构整 体变 形是 否正 常 。 3 4 2主要 测试 结果 1 ) 结构在卸载后各测点 的相 对残余 变形均小于 2 0 ， 基本上满足 评定 规程中的要求 ， 说明各测试 截面 均处 于弹性 工作 状态 。 2 ) 各抗 裂 测 点 应 变 与 荷 载效 率 呈 良好 的 线 性 关 系 ， 且试 验 过程 中各 测 点应 变 无 畸 变 、 退 化 现 象 ， 说 明 经 施加 体外 预应力 加 固处理 之后 梁体 抗裂 性基 本满 足 要 求 。 3 ) 通 过 对跨缝 测 点 实测 数 据 分析 ， 试 验 过 程 中结 构的裂缝虽然有一定程度的扩展 ， 但卸载后均能恢复。 4 ) 结构实测挠度变形的平均值均小 于理论值 ， 加 载孔两侧桥跨的变形基本上符合连续梁 的受力特点 ， 未 出现 异常 变形 ， 表 明加 固后结 构连 续状 况基本 良好 ， 说 明梁 端增 大截 面 的加 固措 施是 有效 的 。如 图 6至 图 8所示 。 5 ) 各测试截面的应变 、 挠度校验系数( 表 3 ) 均满 足 规范要 求 。 3 0 铁道建筑 6 4 2 0 一 2 蓑_ 4 6 8 1 0 一 l 2 4 0 一 - 0 - 8 一 l O ： 黼 值 7 图 6 A 截 面 最 大 级 工 况 下 1 梁 实 测 挠 曲线 与 理论挠 曲线 对比 ； 理2o 3o rio 蝴 4 2 O l一 2 趣 端一 4 6 8 一 l O 图 7 c截面最大级工 况下 1 梁实测挠 曲线与 理论 挠曲线对 比 ， - 、理论值 。 。 距5 台中心线距离 m - 图 8 D截 面最 大级工况下 1 梁实测挠 曲线 与 理论挠 曲线对 比 表 3 2 0 m 跨工字梁荷载试验 校验 系数一览 4 结 语 1 ) 加 固方 式有 效性 评价 理论 计算 分析 可 知 ， 对 梁 端 加 大 截 面加 固后 截 面 抗剪 承载 力 明显提 高 ， 即使 不 考 虑 原 有 混凝 土结 构 的 抗剪 承载 力 ， 新增 混凝 土部 分 的抗 剪 承 载力 也 可满 足 规范要求 。以往检测资料 以及本次检测结果显示 ， 加 固之 后梁 端状 况基 本 正 常 ， 新 增 混 凝 土 表 面存 在一 些 由于混凝 土 收缩造 成 的竖 向开 裂 ， 裂 缝 位 置 与 梁端 原 有 裂缝位 置 对应关 系不 明显 ， 梁 端 原 有 混 凝 土 未 出 现 重新 开裂 现 象 同 时从 荷 载 试 验 结 果来 看 ， 结 构 变形 曲线满 足连 续梁 的变 形规 律 。这都 说 明经过 增 大截 面 加 固后 梁端 抗剪 承 载力 能 够 满 足 规 范要 求 ， 加 固后 梁 端 斜裂 缝得 到较 好 的抑制 。 2 ) 加 固方式 耐久 性评 价 从 现 场外 观检 查结 果 来 看 ， 梁端 原 有 混 凝 土 未 出 现重新 开 裂现 象 ， 但 新 增 混 凝 土 表 面存 在 较 多 的竖 向 收缩 裂缝 ； 取芯 结果 显示 ， 新 旧混 凝土 之 间黏结 状况 普 遍较 差 ， 绝 大 多数芯 样 新 旧混 凝 土 之 间存 在 明显 分 层 现象 ( 这 主要 与加 固施 工 时未 对 旧混 凝 土 进行 凿 毛处 理 以及界 面 剂 老 化 等 因素 有 关 ) ， 对加 固 效 果 的耐 久 性有 较 大的影 响 。 3 ) 对 后期 采用 该项 加 固方 法 的建议 为 了保证 新增 混 凝 土 能 有 效 地 发挥 作 用 ， 应保 证 新 旧混凝 土 间黏结 质 量 ， 建议 加 固施 工 时 对 旧混 凝 土 表 面进行 凿 毛处理 ， 严 格 控制 界 面剂 的质 量 及 施 工 工 艺 。 加强 加 固施 工 过程 中对 新 增 混 凝 土 的 养 护 ， 尽 量 减 少 由于养 护不 当产 生 的混凝 土 收缩裂 缝 。 参 考 文 献 1 张劲泉 ， 王文涛 桥梁检测与加 固手册 M 北京 ： 人 民交 通 出版 社 ， 2 0 0 7 2 姚玲森 桥梁工程 M 2版 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 8 3 胡巧 玲 装 配式 预 应 力混 凝 土 空心 板 梁加 固方 式 的探 讨 J 铁道建筑 ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 2 7 2 8 4 邓 志飞 ， 曾天养 ， 梁志 广 深 圳市某 跨铁路 线桥 梁的改 造加 固与评估 J 铁道 建筑 ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 2 1 - 2 3 5 中华 人民共和 国交通运 输部 J T G T J 2 1 2 0 l 1 公 路桥梁 承载能力检测评定规程 S 北京 ： 人民交通出版社 ， 2 0 1 1 6 徐光辉 ， 胡 明义 梁桥 M 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 4 7 贺栓海 ， 谢 仁物 公路桥梁 荷载横 向分布计算 M 2版 北 京 ： 人 民 交 通 出 版 社 ， 1 9 9 6 ( 责任审编 孟庆伶)