僑樂(lè)特大橋梁橫隔板橫隔梁病害分析

廣州北環(huán)高速公路的海樂(lè)橋位于北環(huán)高速dk12dk141031公里處。設(shè)計(jì)負(fù)荷為車輛超20m和拖車-120，由16m和20m的普通混凝土梁和20m、25m和30m的預(yù)制混凝土梁組成。這是連接白云隧道和沙河交叉口的一座大型橋梁。該橋建成于1993年,其開(kāi)通至今由于交通繁忙且超重車較多,以及當(dāng)時(shí)施工質(zhì)量及施工技術(shù)的原因,導(dǎo)致近年在運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)裂縫、混凝土蜂窩麻面、鋼筋外露、T梁混凝土破損、橋面開(kāi)裂等一系列較嚴(yán)重的病害,尤以橫隔板錯(cuò)位及其連接鋼板脫落為嚴(yán)重。1t梁結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用問(wèn)題僑樂(lè)橋簡(jiǎn)支T梁橫向連接病害主要表現(xiàn)在三個(gè)方面;橫隔梁不共面、橫隔梁錯(cuò)臺(tái)、橫隔梁破損。病害主要出現(xiàn)在橫隔梁的連接部位(圖1),表現(xiàn)為:(1)連接段混凝土不密實(shí);(2)左右幅橫隔梁錯(cuò)位,或用鋼筋代替鋼板連接;(3)連接鋼板焊縫施工質(zhì)量低劣,焊縫不飽滿或脫焊開(kāi)裂,鋼板錯(cuò)位連接;(4)連接部位下緣混凝土開(kāi)裂,或連接段分離;(5)橫隔梁連接段下緣斷裂,上緣混凝土松散,或T梁翼板間沒(méi)有連接,呈整體性破壞,導(dǎo)致主梁超載開(kāi)裂;(6)部分橫隔梁下緣主筋及斜筋斷裂。本次維修加固主要是針對(duì)這三個(gè)方面,期望通過(guò)對(duì)橫隔梁病害的維修加固處理,提高橋梁的橫向剛度,改善橋梁共同受力的性能,以確保結(jié)構(gòu)安全。預(yù)制T梁的橫隔梁構(gòu)造和內(nèi)力分析已十分成熟,大部分中小跨度預(yù)制T梁的橫隔梁連接的構(gòu)造也是標(biāo)準(zhǔn)化的。對(duì)僑樂(lè)僑20m的T梁的橫隔梁采用空間梁格法進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算,主梁間距2m,橫隔梁間距5m,荷載為掛-120,計(jì)算得彎矩為662kN·m,剪力為229.1kN,主筋采用6Φ25。原設(shè)計(jì)橫隔板的構(gòu)造采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造,下緣布置6Φ25主筋,其對(duì)于按常規(guī)布置的一般中小跨度梁的橫隔梁配筋,應(yīng)有足夠安全儲(chǔ)備。因此橫隔梁的開(kāi)裂或破壞,主要是施工中未重視所致。2維修和加固方案2.1局部修復(fù)方案清理鑿除橫隔梁松散或開(kāi)裂的混凝土,重新焊接鋼筋,增加貫穿T梁腹板的下緣鋼筋(圖2),重澆橫梁混凝土恢復(fù)橫隔梁的整體性。2.2橫板上下邊緣的粘合劑加固該方案僅適用于橫梁上緣接縫和T梁翼板接縫混凝土未開(kāi)裂,只在橫梁下緣有裂縫或橫梁下緣配筋不足的情況(圖3)。2.3角形單元構(gòu)架該方案適用于嚴(yán)重破損的橫隔梁加固,即橫梁下緣連接鋼板失效、橫梁錯(cuò)位連接、或整體性破壞(圖4)。其特點(diǎn)是三角形單元構(gòu)架,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,整體性好;加固施工時(shí)不破壞原有結(jié)構(gòu),不需要大量的混凝土澆筑,因而維修時(shí)不要求封閉交通;以連續(xù)桿件取代原結(jié)構(gòu)的上、下緣的鋼筋連接,斜桿取代原設(shè)計(jì)的斜筋,未改變結(jié)構(gòu)的計(jì)算模式,由于構(gòu)架是整體式,受力明確,好于原來(lái)的鋼筋駁接。2.4混凝土澆筑工藝(1)在橫隔板不共面、錯(cuò)臺(tái)處理施工時(shí),同跨每道橫隔只允許施工一個(gè)橫隔板。鑿除橫隔板混凝土?xí)r必須采取措施避免損傷梁體,保證原有結(jié)構(gòu)的安全。(2)要利用原橫隔板的鋼筋,為此,要求在鑿去混凝土?xí)r要避免對(duì)鋼筋造成損傷。(3)植螺栓鉆孔時(shí),應(yīng)先探明主筋的位置,量距鉆孔。以免鉆傷(斷)原普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋。(4)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,新澆混凝土12h應(yīng)達(dá)到80%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,根據(jù)試驗(yàn)段施工經(jīng)驗(yàn),建議采用特快硬混凝土。橫隔板混凝土鑿除及特快硬混凝土澆筑是橫隔板不共面、錯(cuò)臺(tái)處理的兩個(gè)關(guān)鍵工序。(5)用配置好的封邊膠泥把鋼板邊緣密封,注意在鋼板周邊、角位位置插入內(nèi)徑5mm的軟管作為排氣管,插入鋼板內(nèi)1cm,間距70cm。鋼板各個(gè)邊、角均需留出排氣孔。膠泥凝固后須壓空氣,用肥皂水檢查是否漏氣,如有漏氣須再次封補(bǔ),直至不漏氣為止。(6)采用專用灌膠瓶壓注,壓漿過(guò)程中要嚴(yán)格控制漿液進(jìn)孔壓力,一般保持在0.2MPa以內(nèi),最大不超過(guò)0.5MPa,以免過(guò)薄處發(fā)生崩裂。終壓時(shí)壓力表要保持在0.2MPa的讀數(shù)上,并持續(xù)3~5min,關(guān)閉壓漿嘴閥門直至固化后拆除壓漿嘴和排氣管,保持表面美觀。壓注時(shí)從底端開(kāi)始注,當(dāng)鄰近的注入座有膠流出時(shí),將當(dāng)前的注入座用鐵絲捆扎封閉,移至下一個(gè)鄰近的注入座注入。排氣管中有膠流出則將其彎折,用鐵絲扎緊。一邊注一邊用小鐵錘敲擊鋼板,由聲音判斷是否已注滿。待粘膠從四周排氣孔溢出后再穩(wěn)壓1~2min。3加固效果評(píng)定試驗(yàn)為了掌握橫隔梁加固的效果及橫隔板加固后的受力狀態(tài),針對(duì)典型橋跨,進(jìn)行了加固效果評(píng)定荷載試驗(yàn)。通過(guò)跨中截面橫向分布測(cè)試、跨中截面承載能力測(cè)試以及受力最不利橫隔梁受拉鋼筋及鋼板應(yīng)變測(cè)試,與2004年荷載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析,得到如下主要測(cè)試結(jié)論。(1)加固前后梁體橫向分布和承載能力測(cè)試結(jié)果分析m預(yù)應(yīng)力混凝土橋跨、30m預(yù)應(yīng)力混凝土橋跨的跨中截面橫向分布測(cè)試、跨中截面承載能力測(cè)試的結(jié)果均顯示橫隔板加固處理后梁體間的橫向聯(lián)系狀況較加固前得到了一定程度提高。(2)梁體橫向布置問(wèn)題m預(yù)應(yīng)力混凝土橋跨、30m預(yù)應(yīng)力混凝土橋跨橫隔板下緣鋼筋(加固鋼板)均無(wú)疲勞破壞危險(xiǎn),鋼筋(加固鋼板)受力滿足要求。在不中斷交通的條件下,通過(guò)對(duì)橫隔板加固處理后梁體間的橫向聯(lián)系狀況較加固前得到了很大程度的提高,梁體協(xié)同受力狀態(tài)得到改善。雖然橫隔板加固處理后梁體間的橫向聯(lián)系狀況得到改善,但目前梁體間的實(shí)際橫向聯(lián)系狀況仍較設(shè)計(jì)(理論)狀態(tài)偏弱