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連續(xù)剛構(gòu)箱梁預(yù)應(yīng)力齒塊崩壞修復(fù)應(yīng)用淺析

2021-11-06 04:00魏岑翀
四川水泥 2021年10期
關(guān)鍵詞:植筋箱梁預(yù)應(yīng)力

魏岑翀

(寧德市交通運(yùn)輸綜合執(zhí)法支隊(duì), 福建 寧德 352100)

0 引言

改革開(kāi)放以來(lái),特別是2000 年以后,依靠不斷增強(qiáng)的綜合國(guó)力和自主創(chuàng)新能力,我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)建設(shè)水平不斷提升,創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展發(fā)揮重要作用。連續(xù)剛構(gòu)梁橋的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)非常成熟。隨著橋梁建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,建設(shè)速度不斷提高,在新建橋梁施工過(guò)程中,一些主客觀因素的偏差往往會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量把控不到位甚至造成質(zhì)量隱患、質(zhì)量缺陷及質(zhì)量問(wèn)題。如常見(jiàn)的混凝土裂縫、掉塊空洞、漏漿露筋、張拉預(yù)應(yīng)力損失等。

本文結(jié)合某連續(xù)鋼構(gòu)箱梁預(yù)應(yīng)力束齒塊崩壞病害開(kāi)展實(shí)踐,對(duì)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)澆合攏段W1 號(hào)預(yù)應(yīng)力束齒塊崩壞問(wèn)題,對(duì)病害缺陷深入分析,謹(jǐn)慎選擇修復(fù)方法,對(duì)解決橋梁預(yù)應(yīng)力齒塊崩壞的特殊病害問(wèn)題進(jìn)行了探索。

1 工程概況及病害情況

1.1 工程概況

國(guó)省干線(聯(lián)七線)公路某大橋總長(zhǎng)213.5m。上部結(jié)構(gòu)采用55+95+55變截面連續(xù)鋼構(gòu)箱梁,橋?qū)?1.0m。下部構(gòu)造采用箱墩,基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁、擴(kuò)大基礎(chǔ)。

大橋上部結(jié)構(gòu)為單箱單室變截面連續(xù)剛構(gòu)箱梁,控制斷面梁高:中心點(diǎn)處5.2 米,邊跨直線段及主跨跨中處2.4m,其高跨比分別為1/18.3 和1/39.6。梁高變化曲線采用二次拋物線。箱梁橫段面為單箱單室直腹板,頂板寬11.0m,底板寬6m,箱梁梁體兩翼板長(zhǎng)度為2.5m。箱梁底板水平,橫坡由腹板高度調(diào)整,箱梁頂面設(shè)置2%的雙向橫坡。

1.2 病害情況

項(xiàng)目部于中跨合攏澆筑前對(duì)1#~2#中跨合攏段大里程左側(cè)W1 預(yù)張拉10%。合攏段澆筑后,1#~2#中跨合攏段預(yù)應(yīng)力束左側(cè)W1 張拉至90%時(shí),齒塊尾端部與頂板轉(zhuǎn)變位置的混凝土崩裂,停止張拉,觀察數(shù)日無(wú)變化。重新補(bǔ)張時(shí),崩裂部位的混凝土破損脫落,預(yù)應(yīng)力束及剛筋發(fā)生向下的變位,齒塊預(yù)應(yīng)力束錨固端開(kāi)裂,如圖1、2。

圖1 左側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

圖2 右側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

小里程側(cè),左右側(cè)W1 預(yù)應(yīng)力束均產(chǎn)生沿波紋管的縱向裂縫。如圖3、4。

圖3 左側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

圖4 右側(cè)W1預(yù)應(yīng)力束底縱向裂縫

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),左側(cè)W1 預(yù)應(yīng)力束縱向裂縫長(zhǎng)度為0.6m,寬度為1.5mm,右側(cè)W1 預(yù)應(yīng)力束縱向裂縫長(zhǎng)度為0.75m,寬度為1.8mm。

2 病害原因、修復(fù)重難點(diǎn)及處理方案

2.1 病害原因

經(jīng)勘查,病害原因?yàn)槭┕挝晃磭?yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)置防崩剛筋、橫向剛筋間距普遍大于設(shè)計(jì)值,部分縱向剛筋在箱梁分塊處不連續(xù),以及混凝土在箱梁分塊處膠結(jié)不牢固、齒塊剛筋保護(hù)層厚度不足等。

2.2 修復(fù)重難點(diǎn)分析

2.2.1 對(duì)既有梁體預(yù)應(yīng)力設(shè)施的保護(hù)

箱梁破損區(qū)域位于箱梁頂板,距離梁體預(yù)應(yīng)力管道非常近,且部分破損區(qū)域已經(jīng)裸露出部分預(yù)應(yīng)力體系的波紋管,在施工中,極易在操作不當(dāng)、過(guò)度施工的情況下對(duì)預(yù)應(yīng)力體系造成損傷,導(dǎo)致箱梁結(jié)構(gòu)二次損害,影響橋梁的結(jié)構(gòu)安全。因此,必須在施工過(guò)程中對(duì)預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行有效的保護(hù)[1]。

2.2.2 新舊混凝土結(jié)合面質(zhì)量保證

箱梁修復(fù)加固需對(duì)破損區(qū)域缺陷混凝土進(jìn)行鑿除并重新澆筑,同時(shí)在箱室內(nèi)增設(shè)一道剛筋混凝土內(nèi)拱來(lái)提高梁體破損區(qū)域的承載能力,因此,橋梁結(jié)構(gòu)原混凝土與新澆筑混凝土材料間的粘結(jié)力非常關(guān)鍵,而提高粘結(jié)力最有效的手段就是對(duì)新舊混凝土結(jié)合面的處理質(zhì)量。

2.2.3 新澆筑材料的選型

箱梁破損區(qū)域位于箱梁頂板底面,與新增剛筋混凝土內(nèi)拱相同,均位于箱室內(nèi),在完成模板安裝支護(hù)后,澆筑條件非常有限,無(wú)法保證普通商品混凝土的澆筑密實(shí)度,即有可能在澆筑區(qū)域頂部、側(cè)面殘留大量的空洞、氣泡等現(xiàn)象,嚴(yán)重影響修復(fù)的施工質(zhì)量,且澆筑區(qū)域?qū)挾却蟆⒑穸缺?,普通商品混凝土的流?dòng)性無(wú)法達(dá)到本次箱梁修復(fù)加固施工的要求,因此,選擇一款既能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,又能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)澆筑條件的材料是修復(fù)的關(guān)鍵。

2.3 修復(fù)實(shí)踐及應(yīng)用

根據(jù)箱梁的施工設(shè)計(jì)圖及相關(guān)施工資料,以三維建模的形式,展現(xiàn)出預(yù)應(yīng)力管道在箱梁結(jié)構(gòu)中的位置,與崩壞區(qū)域及加固施工區(qū)域的位置關(guān)系,作為現(xiàn)場(chǎng)施工的指導(dǎo)性資料,對(duì)崩壞區(qū)域混凝土進(jìn)行鑿除、齒塊下部采用自密實(shí)混凝土灌漿料設(shè)置支撐梁等措施,控制修補(bǔ)、加固施工的精確度,防止因本次修復(fù)施工損傷預(yù)應(yīng)力體系,造成箱梁結(jié)構(gòu)的二次損傷。

具體修復(fù)方案為先將已張拉剛束W1 退張,在齒塊下部澆筑支撐梁,支撐梁頂部、側(cè)面厚度均為40cm,縱向長(zhǎng)2m,支撐梁豎向需設(shè)置植筋與頂板及齒塊相連接,頂部植筋間距為30×30cm,側(cè)面植筋間距為30×30cm,均采用梅花狀布置,植筋深度為15d,植筋過(guò)程中注意避開(kāi)頂部鋼束,側(cè)面腹板植筋按照?qǐng)D紙鋼筋間距配合鋼筋探測(cè)儀避開(kāi)豎向預(yù)應(yīng)力筋。采用HRB400 鋼筋,直徑為25cm 和16cm[2]。

圖5 支撐梁截面圖

圖6 支撐梁側(cè)面圖

圖7 支撐梁平面圖

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG3362-2018),進(jìn)行三角尺塊錨固區(qū)內(nèi)五個(gè)受拉部位的拉力計(jì)算:

一是錨下劈裂力計(jì)算;二是齒塊端部面根部的拉力計(jì)算;三是錨后牽拉力計(jì)算;四是邊緣局部彎曲引起的拉力計(jì)算;五是徑向力作用引起的拉力計(jì)算[3](圖8)。

圖8 后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件齒塊錨固區(qū)的受拉效應(yīng)

經(jīng)過(guò)計(jì)算,得出結(jié)論如表1,表明上述方案滿(mǎn)足加固要求。

表1 三角齒塊錨固區(qū)內(nèi)五個(gè)受拉部位拉力值

修復(fù)時(shí),對(duì)原混凝土面進(jìn)行鑿毛處理,根據(jù)待選用的自密實(shí)澆筑材料,選用該類(lèi)材料專(zhuān)用的界面劑,提高新舊混凝土結(jié)合過(guò)程中的粘結(jié)力。

新澆筑結(jié)構(gòu)混凝土材料擬采用補(bǔ)償收縮自密實(shí)高強(qiáng)灌漿料,該類(lèi)材料有粗骨料小、強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、流動(dòng)性好、密實(shí)度高、耐久性好、免振搗、施工便利等特點(diǎn),既能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,亦可解決澆筑難題[4]。

所有自密實(shí)灌漿料、界面劑、植筋膠、鋼筋等材料進(jìn)場(chǎng)前,均需具備產(chǎn)品合格證、送檢報(bào)告等,對(duì)材料性能指標(biāo)、實(shí)際配比用量等進(jìn)行充分試驗(yàn)且強(qiáng)度滿(mǎn)足要求后方可用于實(shí)際齒塊修復(fù)部位。拌制灌漿料時(shí)嚴(yán)格按灌漿料產(chǎn)品要求的水灰比進(jìn)行。澆筑完成后對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)及模板拆除。

加固修復(fù)過(guò)程中,對(duì)施工部位進(jìn)行有效監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)掌握混凝土的溫度變化。在修復(fù)工程完成后,持續(xù)對(duì)加固部位進(jìn)行定期檢測(cè),確保使用安全[5]。

3 完工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)充分養(yǎng)護(hù),混凝土達(dá)到齡期后,對(duì)修復(fù)部位進(jìn)行外觀及強(qiáng)度檢測(cè)分析。外觀光滑平整,混凝土灰色;表面無(wú)收縮裂紋,質(zhì)地堅(jiān)硬;無(wú)鋼筋外露,錘擊無(wú)空響。采用回彈法對(duì)混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用上述方法加固修復(fù)后,箱梁混凝土外觀質(zhì)量和強(qiáng)度要求得到了很明顯的改善,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。該加固修復(fù)方案沒(méi)有大規(guī)模破壞梁體、預(yù)應(yīng)力體系、混凝土受力構(gòu)件,可有效降低施工成本,完工質(zhì)量滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)圖紙要求,是一個(gè)成功的修復(fù)案例,為今后預(yù)應(yīng)力齒塊混凝土修復(fù)工程及在用橋梁養(yǎng)護(hù)加固提供一定的借鑒作用。

同時(shí),隨著我國(guó)公路橋梁建設(shè)的繼續(xù)跨越式發(fā)展及工匠精神的推廣普及,需要持續(xù)對(duì)技術(shù)工人開(kāi)展專(zhuān)業(yè)化培訓(xùn),提高質(zhì)量意識(shí)及責(zé)任感,對(duì)常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行規(guī)避,不斷推動(dòng)我國(guó)橋梁工程事業(yè)發(fā)展。

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