某预应力混凝土连续曲线箱梁桥病害分析及加固处理

经改 变 ， 座 反力会 重 新分 布 。 支 当边墩 Ｃ ０ 、 Ｐ ５的内侧 支座 脱 空后 ， Ｐ １Ｃ ０ 桥墩 即 出现偏 心受 压 的情 况 ， 在偏 心力 矩 作用 的情 况
下 ， 墩 墩柱 在 曲线 内侧 受拉 ， 边 外侧 受 压 ， 当拉 应
竖 向 反 力
预应 力
竖 向 反力
自重 ＋预 应 力
竖 向反 力
４２ １ ９ １１８ ２ ５８ ６ ８
６１ ６ ９
恒 载 ＋活 载 （ 不 利 ） 最
竖 向
７ １
１
０
２
２ ●
３
Ｏ
３
ＣＰ０ ４
４８ ７ ８
１１ １ ０
６０ ７ ３ ３７４ ０
曲线梁 结 构 。 匝道 桥 Ｃ联 采 用 预 应 力 混凝 土 箱
梁 结构 ， 构布 置 为 ４ ４ ５ｍ。平 面 上 该 桥 处 结 ×３ ． 于缓 和曲线 和 圆 曲线 段 上 ， 竖直 面 内处 于坡 度 为 ２ ７ ２ 的单 向纵 坡 上 。总 体布置 如 图 １所示 。 ． ９
关键词 预应力混凝土桥 曲线 梁
裂缝
结构计算
桥梁加 固
某 ３层 半苜蓿 形 全互通 立交桥 匝道 桥采用 了
桥梁 上部 结构 为全预应 力混 凝土 构件 。梁截 面 为等截 面直腹 板箱 梁 ， 顶板 宽 ９ｍ， 底 板宽 梁 梁 ４ ５ｍ， ． 梁高 １ ６ｍ， 侧 翼 缘板 各 挑 出 ２ ２ ． 两 ． ５ｍ。 中墩墩 柱处 截面 各设 置 ２ｍ 厚 的实 心横 隔板 ， 边
ｔ ｍ ｌ ｂ，ｔ ｅｔ ａ ｓ ｅ ｓ ｏ ｉ ｏ ｆ ｐ ｅ ｔ ｅ ｓ ｎ ｅ ｄ ｎ ｎ ｔ ｅ ｂ ｔ ｏ ｓａ ｏ ｓａ ｈ ｒ ｎ ｖ ｒ ｅ ｐ ｓｔ ｎ ｏ ｒ ｓ ｒ ｓ ｉ ｇ ｔ ｎ ｏ ｓ ｉ ｈ ｏ ｔ ｍ ｌ ｂ，ｔ ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｅ ｔ ｉ ｈ ｅ ｅａ ｕ ｅ ｅｆｃ ， ｔ ｅ ｓ ａ ｉ ｇ ｂ ｔ ｅ ｅ ｎ ｏ ｃ ｄ ｂ ｒ ｓ ｗｅ ｌａ ｈ ｕ ｌ ｙ ａ ｄ ｏ ｄ ｒ ｏ ｏ ｃ ｅ ｅ ｐ ａ ｉ ｇ Ｉ ｈ ｎ ｈ ｐ ｃｎ ｅ ｗｅ ｎ ｒ ｉ ｆ ｒ ｅ ａ ｓ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｑ ａ ｉ ｎ ｒ ｅ ｆ ｃ ｎ ｒ ｔ ｌ ｃｎ ． ｎ ｔ ｅ ｅ ｄ， ｔ
４条
度为 ０ ９ ． ２ｍ。在墩 柱共 发现裂 缝 ６条 ， 缝宽 度 裂 均小 于 ０ １ｍｍ。盖 梁 沿桥 纵 向 两侧 面共 发 现 裂 ．
座 脱空 １ ５ｃ 左 右 ， Ｐ ５墩 内侧 支 座 脱 空 ０ ５ ． ｍ Ｃ０ ．
ｃ 左右 。通 车试 运 行 一 段 时 间后 ， Ｐ １墩 内侧 ｍ Ｃ ０
某 预 应 力 混凝 土连 续 曲线箱 梁 桥 病 害分 析 及 加 固处 理
肖雄 杰
（ 国市 政 工 程 中 南 设 计 研 究 总 院 中 武汉 ４０１） ３ ００
摘 要 某预应力混凝 土曲线梁桥在运营初期就 出现梁体裂缝 和支座脱 空的病害现象。分析研究
表 明 ， 曲线 箱 梁 内 预应 力 设计 不 当 以及 支 座 布 置 不 合 理是 产 生 病 害 的 主 要 原 因 ， 据 此 提 出 了加 该 并 固 主梁 和桥 墩 ， 造支 座 布 置 的加 固 方案 。加 固后 桥 梁 使 用状 况 良好 ， 明加 固 措施 合 理 有 效 。 改 表
总 第 ２ ９期 ４ ２ １ 年第 ６期 ０１
Ｔｒｎ ｐ ｒａｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ａ ｓ ｏ ｔｔｏ ｃｅ ｃ ｃ ｎ ｌｇ
交
通
科
技
Ｓ ｒａ Ｎｏ ２ ９ ｅｉＩ ． ４ Ｎ ｏ ６ Ｄｅ ． Ｏｌ ． ｃ２ １
Ｄ ０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ７ —５ ０ ２ １ ． ６ ０ ０ ＯＩ ． ９ ３ ｉｉ ． ６ １７ ７ ． ０ ０ ． １ １ ｓ １
ＣＰ０ ２
ＣＰ０ ３
限元模型对该匝道桥进行分析［ ， １ 计算结果见表 Ｉ ］ 。
ｋ Ｎ
恒 载
竖 向 反力
一 Ａ Ｂ
７
表 １ 支 座 反 力 分 析 结 果
Ｉ 载 恒
竖 向 反力
１１ ９ ８ ６ ４ １ ４８ ７ ７ ３９ ４ ５
—
６
２
６
Ｉ 恒 载 Ｉ
梁 和支 座频繁 撞 击 ； 端 附 近截 面 是 预应 力 钢柬 梁 锚固区， 会有应 力 集 中的现象 出现 。 表２ 截面应力分析结果
截 面
３
Ｚ
９
４
ＭＰ ａ
形 。然而 ， 际上 支 座 负 反 力 的 情 形 是 不会 出现 实 的， 当支 座反 力变 为 ０时 ， 曲线 梁桥 的支 撑体 系 已
ｃ ０ Ｐ ５ Ａ
—
Ａ ｃ Ｃ Ｅ ＥＧ Ｇ￣ — — －
：
方 柱 ， 墩 为 倒 花 瓶 型 立 柱 。其 中边 墩 （ Ｐ １ 边 Ｃ ０、
Ｃ ０ ）设 双 支 座 ， 称 于 桥 中 线 布 置 。 中 墩 Ｐ５ 对 （ Ｐ ２ Ｃ ０ 、 Ｐ ４ 单支 座 ， Ｃ ０ 、 Ｐ ３Ｃ ０ ） 布置 在 墩柱 的顶 部 ， 径 向不设偏 心 。所 有支 座在径 向均 固定 ， Ｃ ０ 除 Ｐ３
墩 墩柱 处截 面各设 置 １ｍ 厚 的实 心横 隔板 ， 跨 各 跨 中截 面处各设 置 有 ３ ｍ 厚 的横隔 板 。上 部主 ０ｃ
要 材料 采 用 Ｃ ０混 凝 土 ， 应 力 钢 绞 线 采 用 ５ 预 １ ． ４高强 度低松 弛 预应 力 钢绞 线 。下 部 采用 ５２
独 柱墩 身 ， 中墩 墩柱 采 用带 倒角 边 长 １ ５ｍ 的立 ．
响 下 ， 端支 座并 不会 出现 负反 力 ， 梁 因而也不 会 出 现 支座脱 空 的 情形 。在 计 入 预 应力 效 应 ， 梁端 内 侧 支座 即 出现负 反 力 ， 时 会 出现 支 座 脱 空 的情 这
出现 裂缝 ， 能 有 以下原 因 ： 可 端部截 面 附近扭矩 较 大 ， 应 的 主应 力 较大 ； 运行 期 间 ， 车造 成 箱 相 试 汽
Ｐｒ ｓ ｒ ｓ ｅ ｎｃ ｅ ｅ Ｂｏ ’ ｉ ｄ ｒＢｒ ｄ ｅ ｅ ｔ ｅ ｓ ｄ Ｃｏ ｒ ｔ ｘ ｇ ｒ ｅ ｉ ｇ
Ｃａ ａ ｇ，Ｙ ｕ ｈ ｎ，Ｚ ｏ ｎ ｏ ｇ ｏｒ ｎ ｕ Ｈｏ ｚ ｅ ｈ ｕＪｉ ｌｎ
（ ｂ ｉ ｏ ｉ ｃａ ｍｍｕ ｉａ ｉ ｎ ａ ｎ ｎ ｎ ｓｇ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｗ ｕ ａ ３ ０ ３，Ｃｈ ｎ ） Ｈｕ ｅ ｖ ｎ ｉｌ Ｐｒ Ｃｏ ｎｃ ｔ ｓ Ｐｌｎ ｉ ｇ ａ ｄ Ｄｅ ｉ ｎ Ｉ ｓ ｉ ｔ ， ｏ ｔ ｈｎ４ ０ ６ ｉ ａ
缝１ ４条 ， 中宽度 大 于 ０ ２ｍｒ 的有 ２条 ， 缝 其 ． ｉ ｌ 裂
最大 深度 为 １ ． ｍ。 ８ ３ｃ
支 座脱 空 最 大 为 ４ ７ｃ Ｃ ０ ． ｍ， Ｐ ５墩 内侧 脱 空最 大
为 １８ｃ ， ． Ｉ 在桥 面明显 可 见伸 缩 缝 内侧 翘 起且 外 ｎ
侧塌 落 。 （ ）箱 梁 和墩柱 裂缝 。通 车试 运行 一 段 时 间 ２ 后 即发 现箱梁 和 墩 柱 出 现 裂缝 ， 过普 查 和超 声 经 波探 伤发 现 ， 在边墩 墩 顶处 箱梁 底板 和边 墩盖 梁 、
０ ２ｍｍ 的有 ２条 ， ． 裂缝 最 大深度 为２ ． ｍ。 ４ ０ｃ
。。… ２ 病 害 分析
．．
（）结 构计 算。为 了更 好地 分析 原 因， １ 构建 有
Ａ Ｂ
裂缝 呈水平 走 向 ， 缝 间距 大部分 约 ２ ｍ 左 右 。 裂 ０ｃ
支 座 编 号
Ｃ Ｏ Ｐ １外 Ｃ Ｏ Ｐ ｌ内
源自文库
ｓ ｍｅｃ ｕ ｔｒ ｅ ｓ ｒ ｓｏ ｒｖ ｎ ｉ ｇｔ ｉ ｋｎ ｆｃ ａ ｋ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｏ ｏ ｎ ｅｍ ａ ｕ ｅ ｆｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｓ ｉ ｄ ｏ ｒ ｃ ｓａ ｅｐ ｏ ｏ ｅ ． ｎ
Ｋｅ ｒ ｓ ｒ ｓ ｒ ｓ ｉ ｇ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｂ ｘ ｇ ｒ ｅ ；ｂ ｔｏ ｓａ ；ｂ ｒ ｔｎ ｒ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐ ｅ ｔ ｅ ｓｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ；ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ — ｉｄ ｒ ｏ ｔ ｍ ｌ ｂ ｕ ｓ ｉ ｇ ｃ ａ ｋ
２ １ 年 第 ６期 ０１
肖雄 杰 ： 预 应 力 混 凝 土 连 续 曲 线 箱 梁 桥 病 害 分 析 及 加 固处 理 某
主 要病害 （ ）支 座脱 空 。该 匝道桥 Ｃ联 在施 工完 落架 １ 后 不久 ， 梁端 发 现 内侧 支 座脱 空 。Ｃ ０ Ｐ １墩内侧 支
共发 现 Ｐ０ ￣Ｃ Ｋ
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ｒ ｓ ｒ ｓ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｂ ｘ ｇ ｒ ｅ ｒｄ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓ ｏ ｏ ｔ ｏ ｓｐ ｅ ｔ ｅ ｓ ｄ ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ — ｉｄ ｒ ｂ ｉｇ ｓ ｎ ｉ ｈ ｒ ｆｄ ｓｇ ｎ ｏ ｓ ｒ ｃ ｉ ｎ，ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ｓ ｏ ｒ ｃ ｓ ｉ ｈ ｏ ｔ ｍ ｌｂ ｏ ｃ ｒ ｉ ｇ ｗｉｈ ｈ ｇ ｎ ｔ ｅ ｗｏ ｋ ｏ ｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔｏ ｈ ｅ ｓ ｎ ｆｃ ａ ｋ ｎ ｔ ｅ ｂ ｔ ｏ ｓａ ｃ ｕ ｒ ｔ ｉ ｈ ｎ
墩柱 发现 众多 裂 缝 ， 缝 的 形 状 和 发展 具 有一 定 裂
的规 律性 ： 梁底板 裂 缝位 于 内侧脱 空支 座 附近 ， 箱 约呈 ４ 。 散 ； ５扩 盖梁 裂缝 位 于桥 横 向两 侧 面 ， 竖 呈 向分 布 ； 柱 裂 缝位 于 曲梁 内侧 面 ， 半 包 围形 ， 墩 呈
ｐ ｏ ａ ｉ ｔ ｒ ｘ ｏ ｎ ｅ ｒ ｍ ａ ｙ ｓｄ ｓ ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ａｉ ｎ ｎ ｆｐ ｅ ｔｅ ｓｎ ｅ ｄ ｎ ｎ ｔ ｅ ｂ ｔ ｒ ｂ ｂｌ ｙ ａ ｅｅ ｐ ｕ ｄ ｄ ｆｏ ｍ ｎ ｉｅ ｕ ｈ ａ ｈ ｌ ｍｅ ｔｏ ｒ ｓｒ ｓ ｉｇ ｔ ｎ ｏ ｓｉ ｈ ｏ — ｉ ｇ
在 Ｃ ０ 处， Ｐ ５墩 内侧 脱 空 支 座 附近 箱 梁 底 板
发现 １条 裂 缝 ， 缝 宽 度 为 ０ １ 裂 ． ２ ｍｍ， 度 为 长
１ ４ ． ５ｍ。在墩 柱共 发现裂 缝 ３ ３条 ， 度大 于 ０ ２ 宽 ． 的有 ２ Ｏ条 ， 宽度 大 于 １ｍｍ 的 有 ２条 ； 缝 宽度 裂 最 大 １ １ ． ５ ｍｍ， 度 为 ３ ３ 最 大 裂 缝 深 度 长 ． ７ｍ， ２ ． ｍ。 盖 梁共 发 现 裂 缝 ９条 ， 中 宽度 大 于 ７３ｃ 其
— —
Ｃ ０ Ｐ ５外
３ ●
９
一
０
８
Ｃ ０ Ｐ ５内
６ ７ ９
６ ３ ３
９ ● ５
注Ｌ ： ＝ 自重 ＝ Ｉ 载 ＋ Ｉ 恒 载 ， 载 ＝ 自重 ＋ 预应 力 ＋收 缩 ＋徐 变 ； 恒 Ｉ 恒
６
９
（ ）病害原 因分 析 。根 据 以上 计 算 结果 可 以 ２ 知道， 结构 在 自重 、 载 、 缩 和徐 变 等 因素 的影 活 收
图 １ 整体 布置 图
收稿 日期 ：０ １０一 ７ ２ １—９Ｏ
墩 外 ， 他所 有支座 在纵 桥 向均可 以活动 。 其
Ｃａ ｓ ｕ ｅ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ Ｂｕ ｓ ｉ ａ ｋ ｎ Ｂｏ ｔ ｍ ｌ ｂ ｏ ｌ ｓ ｓ ｏ ｒ ｔｎｇ Ｃｒ ｃ ｓ ｉ ｔｏ Ｓ ａ ｆ