淺議預(yù)應(yīng)力砼箱梁箱體加固技術(shù)
2012-02-07 來(lái)源：中國(guó)論文網(wǎng)
一、概述
某特大型橋梁,全長(zhǎng)2352m,主橋上部結(jié)構(gòu)為雙幅單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,跨徑組合為65+100+65m。設(shè)計(jì)荷載:汽超-20級(jí),掛車(chē)-120級(jí)。主橋變截面箱梁高度介于220～560cm之間,箱梁頂板厚25cm,腹板厚42cm,底板厚度介于18～80cm之間變化。
橋梁經(jīng)過(guò)若干年運(yùn)營(yíng)后,出現(xiàn)了箱梁截面開(kāi)裂、跨中下?lián)系炔『?且病害日趨嚴(yán)重。
二、主要病害及成因分析
該橋主要病害如下:
（1）該橋在前期檢查中發(fā)現(xiàn)邊跨及中跨腹板出現(xiàn)近45°斜裂縫,中跨跨中合攏段出現(xiàn)U形裂縫,裂縫貫通左右腹板,歷次檢查結(jié)果對(duì)比顯示該橋原有裂縫繼續(xù)發(fā)展且不斷有新的裂縫產(chǎn)生。
（2）原線(xiàn)形測(cè)量結(jié)果顯示,以設(shè)計(jì)標(biāo)高為參照并考慮基礎(chǔ)沉降后,左幅主橋跨中下?lián)陷^多,預(yù)應(yīng)力損失較為明顯,主跨跨中截面預(yù)應(yīng)力度不滿(mǎn)足全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的要求。
（3）實(shí)際橋面鋪裝厚度過(guò)大,且瀝青鋪裝厚度分布離散嚴(yán)重,實(shí)際鋪裝厚度非常不均勻,并且分布在主跨跨中附近。
經(jīng)分析,施工誤差引起箱梁恒荷載過(guò)大及汽車(chē)超載等因素導(dǎo)致箱梁預(yù)應(yīng)力度不足,是箱梁下?lián)系闹饕颉?br />
三、連續(xù)箱梁體外索加固施工
3.1 箱梁體外索布置
箱梁加固采用的體外預(yù)應(yīng)力鋼束為兩股沿底板的曲線(xiàn)束和兩股箱內(nèi)的直線(xiàn)束。
底板束錨固構(gòu)造特點(diǎn):在箱梁底板兩側(cè)四分之一跨的位置澆筑新齒板,通過(guò)在箱梁底板鑿出剪力槽,新舊混凝土接觸面種植鋼筋,使結(jié)構(gòu)共同受力。底板束均通過(guò)齒板錨固于底板上并靠近底板布置。直線(xiàn)長(zhǎng)束則錨固于主墩墩頂對(duì)應(yīng)的橫隔梁上。
3.2 體外索加固施工總體工藝
（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求,在設(shè)置齒板處植入直徑16mm的鋼筋,植入深度為20cm,并與齒板鋼筋焊接,設(shè)置可更換索式的TSK15-12型錨具,外徑為102×5mm的鋼管。預(yù)應(yīng)力鋼束軸線(xiàn)應(yīng)與錨墊板垂直。
（2）齒板混凝土按照設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。齒板混凝土采用商品混凝土。7天強(qiáng)度大于80%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度,28天強(qiáng)度大于50MPa。每立方米齒板混凝土內(nèi)摻入鋼纖維78.5kg,摻入纖維素纖維0.9kg。為盡量減少車(chē)輛震動(dòng)影響混凝土初凝以及新老混凝土的結(jié)合效果,澆筑前進(jìn)行充分準(zhǔn)備,確保一次澆筑成形,不允許產(chǎn)生施工縫?；炷翝仓^(guò)程中封閉橋面交通?；炷翝仓捎玫乇媒庸鼙盟凸に?。
（3）體外索的張拉順序?yàn)橄葟埨髁旱装迩€(xiàn)短束A1號(hào)束,后張拉主梁底板直線(xiàn)長(zhǎng)束A2號(hào)束。
3.3 體外索安裝工藝
（1）按照設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)下料長(zhǎng)度,在廠內(nèi)進(jìn)行無(wú)粘結(jié)鋼絞線(xiàn)的切斷下料工作。下料長(zhǎng)度的計(jì)算應(yīng)考慮鋼束曲線(xiàn)長(zhǎng)、錨夾具長(zhǎng)度、千斤頂長(zhǎng)度及外露工作長(zhǎng)度等因素。
（2）布索完成后,按圖紙要求在相應(yīng)位置設(shè)置減震器或減震支座。
（3）穿束前首先要準(zhǔn)確計(jì)算張拉端的PE護(hù)套剝除的長(zhǎng)度,無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉段范圍內(nèi)PE層先行去掉,將內(nèi)部油脂全部清除干凈,以確保夾片與鋼絞線(xiàn)的咬合。穿束過(guò)程中必須小心,防止碰壞刮傷體外索的索體PE護(hù)套。穿束完成后方能安裝錨頭。千斤頂及其輔助設(shè)備（如工作錨、限位板、懸浮式張拉支撐撐腳）要求配套安裝與使用,相關(guān)的加工尺寸及參數(shù)須準(zhǔn)確一致。
3.4 體外索張拉工藝
（1）體外索張拉原則
混凝土養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)7天及混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后,方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。
張拉過(guò)程實(shí)行分級(jí)張拉工藝,最后錨下控制應(yīng)力為1209MPa。根據(jù)體外索設(shè)計(jì)張拉力,選擇YCW250B型千斤頂進(jìn)行張拉。
張拉荷載采用“雙控”法進(jìn)行控制,預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序,應(yīng)使結(jié)構(gòu)基本上保持受力均勻、同步,所以在張拉過(guò)程中應(yīng)遵循同步、對(duì)稱(chēng)、兩端同時(shí)張拉的原則。
（2）第一對(duì)索的張拉
將第一對(duì)索作為試驗(yàn)索進(jìn)行張拉。選擇2根編號(hào)為A1的短體外索做為試驗(yàn)索。為了保證第一對(duì)索張拉施工的安全,張拉過(guò)程需分級(jí)進(jìn)行。
考慮到橋梁通車(chē)過(guò)程中有一個(gè)動(dòng)菏載的作用,使得齒板張拉完成后的混凝土開(kāi)裂有一個(gè)過(guò)程,第一對(duì)索張拉完成后需根據(jù)具體情況再觀察1天,以觀察裂縫是否產(chǎn)生與已出現(xiàn)的裂縫的開(kāi)展情況。張拉前后觀察過(guò)程確保連續(xù)進(jìn)行,并記錄觀察結(jié)果。
（3）另一對(duì)體外索的張拉
根據(jù)第一對(duì)索的張拉情況與觀測(cè)結(jié)果,來(lái)安排另一對(duì)索的張拉施工。為了保證張拉施工作業(yè)安全,另一對(duì)索的張拉時(shí)參照第一對(duì)索張拉工藝也分級(jí)進(jìn)行。
3.5 體外索防護(hù)工藝
體外索張拉完成后,為了保證體外索的錨固安全可靠,在錨具連接筒內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿進(jìn)行錨固,安裝錨具防護(hù)罩并涂刷防腐油脂封錨作業(yè)。
用砂輪切割機(jī)切除多余的鋼絞線(xiàn),然后安裝錨具保護(hù)罩,并將與錨墊板接觸面四周進(jìn)行密封。錨具保護(hù)罩表面需要進(jìn)行防腐涂裝處理。
四、體外索加固過(guò)程的施工監(jiān)控
4.1 監(jiān)控內(nèi)容
（1）裂縫監(jiān)控
該橋運(yùn)營(yíng)階段在中跨跨中附近腹板出現(xiàn)了斜裂縫,加固過(guò)程中隨著不同施工階段的進(jìn)行,裂縫會(huì)出現(xiàn)不同的反應(yīng),為掌握結(jié)構(gòu)加固過(guò)程中過(guò)程中梁體裂縫的閉合情況,選取主要截面的典型裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)前期檢查結(jié)果,在跨中兩側(cè)各選取2條裂縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)。裂縫測(cè)點(diǎn)隨預(yù)應(yīng)力張拉分級(jí)測(cè)試。
（2）橋面線(xiàn)形監(jiān)測(cè)
橋面線(xiàn)形測(cè)量點(diǎn)取用原防撞墻上布設(shè)的長(zhǎng)期觀測(cè)點(diǎn),在邊跨的L/4及中跨的L/8斷面布設(shè)線(xiàn)形測(cè)點(diǎn)。
（3）預(yù)應(yīng)力筋永存應(yīng)力監(jiān)測(cè)
為獲得體外預(yù)應(yīng)力束張拉后產(chǎn)生的有效預(yù)應(yīng)力值,為后期運(yùn)營(yíng)階段預(yù)應(yīng)力筋的二次張拉提供依據(jù),在體外預(yù)應(yīng)力束上安裝磁通量傳感器以測(cè)試預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際預(yù)應(yīng)力值。每根體外預(yù)應(yīng)力束安裝兩個(gè)傳感器,全橋合計(jì)共安裝8個(gè)磁通量傳感器。
4.2 監(jiān)測(cè)工況安排
（1）重做橋面鋪裝前后,完成以下測(cè)試:橋面線(xiàn)形測(cè)試與A截面內(nèi)埋應(yīng)力測(cè)點(diǎn)測(cè)試。
（2）張拉A1體外預(yù)應(yīng)力束過(guò)程中完成以下測(cè)試:橋面線(xiàn)形測(cè)量;A、B、C截面外貼測(cè)點(diǎn)安裝測(cè)試及內(nèi)埋測(cè)點(diǎn)測(cè)試;D、E截面裂縫監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)安裝測(cè)試;錨下應(yīng)力監(jiān)測(cè)磁通量傳感器測(cè)試。
（3）張拉A2體外預(yù)應(yīng)力束過(guò)程中完成以下測(cè)試:橋面線(xiàn)形測(cè)量;A、B、C截面外貼測(cè)點(diǎn)安裝測(cè)試及內(nèi)埋測(cè)點(diǎn)測(cè)試;D、E截面裂縫監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)安裝測(cè)試;錨下應(yīng)力監(jiān)測(cè)磁通量傳感器測(cè)試。
五、結(jié)束語(yǔ)
該變截面連續(xù)梁橋梁體采用增設(shè)體外索等維護(hù)加固措施,各截面中性軸高度明顯上升,橋面鋪裝參與了結(jié)構(gòu)受力,結(jié)構(gòu)整體剛度有了一定程度的提高,維持橋梁的運(yùn)營(yíng)橋面線(xiàn)形,在試驗(yàn)荷載作用下各截面測(cè)試指標(biāo)均正常。加固后滿(mǎn)足設(shè)計(jì)荷載汽-超20、掛-120的正常使用要求,延長(zhǎng)了橋梁的使用壽命,確保了運(yùn)營(yíng)期間橋梁結(jié)構(gòu)的安全,該工藝對(duì)舊危橋加固維修領(lǐng)域應(yīng)用推廣價(jià)值較大。
