于洪韞(黑龍江省八達(dá)路橋建設(shè)有限公司)

淺析體外預(yù)應(yīng)力在混凝土連續(xù)箱梁橋加固中的應(yīng)用

于洪韞
(黑龍江省八達(dá)路橋建設(shè)有限公司)

摘要:綏滿高速公路三股線大橋?yàn)?5 m +60 m +90 m +60 m +35 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋，經(jīng)過多年使用，橋梁出現(xiàn)諸多病害，主要表現(xiàn)為橋面鋪裝存在嚴(yán)重的橫向及縱向裂縫;箱梁頂板、腹板、橫隔板、齒板均存在嚴(yán)重裂縫等，其結(jié)構(gòu)承載力逐漸下降，影響行車安全。采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)對(duì)該橋?qū)嵤┚S修加固施工，鋼制轉(zhuǎn)向塊的成功應(yīng)用對(duì)于以后同類橋梁加固具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞:混凝土連續(xù)箱梁;體外預(yù)應(yīng)力;加固;鋼制轉(zhuǎn)向塊

中圖分類號(hào):U445.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):1008－3383(2015)07－0130－01

收稿日期:2014－12－26

1　工程概況

三股線高架橋是綏滿高速公路牡丹江至哈爾濱段的一座大型高架橋梁。橋跨布置為35 m +60 m +90 m +60 m + 35 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)箱梁橋，橋梁全長287.54 m，橋面全寬:凈10.5 m +2×0.75 m防撞護(hù)欄。上部結(jié)構(gòu)采用單箱單室箱梁，墩頂箱梁高度為5.0 m，跨中箱梁高2.0 m，其間的梁高在縱橋向按二次拋物線變化。該橋?yàn)樯舷聝煞蛛x橋。以牡丹江至哈爾濱行車方向?yàn)樯闲袠?，哈爾濱至牡丹江行車方向?yàn)橄滦袠?。下行橋?008年進(jìn)行過體外預(yù)應(yīng)力加固，通過擾度監(jiān)測得知體外束張拉完畢后，各跨跨中區(qū)域均不同程度上擾，中跨跨中最終上擾值為12 mm。加固后動(dòng)、靜載試驗(yàn)結(jié)果表明該橋試驗(yàn)跨結(jié)構(gòu)承載力滿足原設(shè)計(jì)要求。本次加固維修針對(duì)上行橋。

2　加固施工方案

(1)裂縫封閉和灌漿處理

對(duì)于箱梁各部位出現(xiàn)的受力裂縫，根據(jù)裂縫寬度不同分別采用裂縫封閉和化學(xué)灌漿方法進(jìn)行處理。裂縫度小于0.15 mm的裂縫，采用封閉法修補(bǔ)。寬度大于0.15 mm的裂縫采用注漿法修補(bǔ)

(2)粘貼鋼板

對(duì)于頂板和腹板裂縫集中位置采用粘貼鋼板的條的形式對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。對(duì)出現(xiàn)嚴(yán)重斜裂縫的梁段，首先進(jìn)行裂縫灌漿處理，然后在腹板內(nèi)外側(cè)粘貼豎向鋼板條。對(duì)于增設(shè)轉(zhuǎn)向門式肋的梁段，先粘貼鋼板，后澆筑門式肋混凝土。其他梁段在粘貼鋼板厚張拉體外預(yù)應(yīng)力。鋼板條厚度為5 mm，間距為100 mm，長度按腹板高度和頂板寬度確定，宜通長設(shè)置。鋼板黏合面用噴砂或平砂輪打磨至露出金屬光澤，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直，鋼板黏結(jié)面應(yīng)有一定的粗糙度;鋼板外露面必須除銹至呈現(xiàn)金屬光澤并保持干燥。按錨栓設(shè)計(jì)位置對(duì)鋼板鉆孔，清楚孔邊緣毛刺。

(3)張拉錨固及轉(zhuǎn)向裝置

體外預(yù)應(yīng)力束利用邊跨端橫隔梁及墩頂橫隔梁張拉錨固。邊跨橋臺(tái)處的端橫梁錨固時(shí)，需將原橋臺(tái)背鑿除，在端橫梁表面種植鋼筋綁扎鋼筋籠澆筑混凝土，以增大端橫梁截面，增強(qiáng)其承載力。

墩頂處體外預(yù)應(yīng)力筋交叉錨固。錨固區(qū)采用混凝土結(jié)構(gòu)，由于錨塊受力較大，需將兩個(gè)墩頂橫隔板之間的部分用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)將兩個(gè)橫隔板連接在一起，是兩個(gè)錨塊與橫隔板連為一個(gè)整體共同受力。

考慮到箱梁內(nèi)空間限制，邊跨采用鋼制轉(zhuǎn)向塊的形式，次邊跨及主跨采用鋼制轉(zhuǎn)向橫梁的方式來改變預(yù)應(yīng)力束的線形。鋼制轉(zhuǎn)向塊和轉(zhuǎn)向橫梁有利于減小體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)自重對(duì)原結(jié)構(gòu)的影響。設(shè)置鋼制轉(zhuǎn)向塊和轉(zhuǎn)向橫梁需采用分別將底板和腹板穿透錨栓倆接鋼板加結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)技術(shù)錨固。在主墩兩側(cè)各設(shè)置混凝土門式轉(zhuǎn)向肋作為頂板預(yù)應(yīng)力束的轉(zhuǎn)向裝置減小了箱梁的寬箱效應(yīng)。

(4)體外預(yù)應(yīng)力束布置及張拉

體外預(yù)應(yīng)力束采用環(huán)氧噴涂無粘結(jié)鋼絞線，現(xiàn)場組裝外套HDPE套管。體外束采用符合美國ASTMA416－90A標(biāo)準(zhǔn)的高強(qiáng)度、低松弛鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa。

邊跨及中跨均為12φ15.24鋼索，控制張拉應(yīng)力為1 116 MPa，為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%。為保證張拉過程的安全，并使主梁混凝土、轉(zhuǎn)向鋼橫梁和混凝土門式肋以及錨固體系的變形得以充分發(fā)展，采用控制張拉力和體外束伸長量的“雙控“法分級(jí)進(jìn)行張拉，分級(jí)張拉順序?yàn)?0%→40%→60%→80%→100%。

3　施工監(jiān)控

為了更好地評(píng)估體外預(yù)應(yīng)力加固效果，在體外束張拉前，對(duì)全橋線形進(jìn)行了初始測量，待體外束張拉完成以及橋梁重新運(yùn)行使用后再次進(jìn)行橋面線形的復(fù)測，以準(zhǔn)確掌握加固效果以及在運(yùn)營過程中的橋梁結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況。

4　結(jié)論

(1)通過此次體外預(yù)應(yīng)力加固的再次成功實(shí)施以及2008年對(duì)下行橋進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固后效果評(píng)估結(jié)果證明:體外預(yù)應(yīng)力對(duì)于改善預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋線形，抑制混凝土裂縫，提高結(jié)構(gòu)抗彎承載力有突出的作用。

(2)采用鋼制轉(zhuǎn)向橫梁和鋼制錨固塊有效地減小了體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)自重對(duì)橋梁原結(jié)構(gòu)的影響;混凝土門式轉(zhuǎn)向肋的應(yīng)用減小了箱梁的寬箱效應(yīng)。新方法的使用為以后連續(xù)箱梁橋加固提供了一些可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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