合徐南高速公路桥梁加固设计

工程设计

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陈中月,等:合徐南高速公路桥梁加固设计

210　《工程与建设》　2009年第23卷第2期

收稿日期:2008209217;修改日期:2009201212

作者简介:陈中月(1978-),男,安徽庐江人,安徽省交通规划设计研究院工程师.

合徐南高速公路桥梁加固设计

陈中月,　张　鲲,　李　勇,　吴潇潇

(安徽省交通规划设计研究院,安徽合肥　230031)

摘　要:合徐南高速公路自通车运营以来,该路由于交通量大,超载情况较严重,沿线部分桥梁结构出现了不同程度的损坏,急需加固维修。文章通过合徐南高速公路桥梁的加固设计,介绍了桥梁加固中常用的一些方法。关键词:合徐南高速;桥梁病害;桥梁加固;设计

中图分类号:U445.72 文献标识码:A 文章编号:167325781(2009)022*******

合徐南高速公路是国道主干线北京至福州公路

的重要路段,也是安徽省南北高速贯通线中的重要组成部分,全长约122km 。全线采用平原微丘高速公路标准,双向4车道、全封闭、全立交,设计时速为120km/h ,路基宽27.5m ,路面宽23m ,合徐南高速

公路于1998年7月开工,2001年6月竣工通车。合徐南高速公路由于交通量大,超载情况比较严重,沿线部分桥梁结构出现了不同程度的损坏,急需加固维修。为保证这些桥梁维持良好的工作状态,延长使用

年限,根据相关检测情况,对各种缺陷和病害进行了认真的分析研究,并对病害突出的桥梁盖梁进行了结构验算,以查明缺陷和潜在损伤的性质、部位、严重程度及发展趋势,根据产生缺陷、发生损伤的原因,提出加固设计方案。

1　桥梁病害的现状和分析

1.1　盖梁竖向裂缝

部分盖梁存在竖向裂缝,主要分布在柱顶(盖梁

上部)和盖梁跨中位置(盖梁下部),裂缝宽度达0.01～0.25mm 。原因分析:①现有车辆载荷和交

通量大于设计值,盖梁设计安全储备不足。②上部结构横向联系减弱,支座脱空等导致单板受力,致使盖梁局部受力增大。危害性分析:盖梁的裂缝区域均

为受力关键位置,如果对有发展趋势的裂缝不及时处理,势必影响桥梁的安全性和耐久性。1.2　空心板板端裂缝和板底裂缝

部分桥梁在空心板板端和板底出现细短纵裂缝,缝宽为0.01～0.14mm ,缝长度不等。原因分

析:①锚下应力集中造成板端附近的裂缝。②施

工过程张拉控制不当,混凝土强度尚低时放张过早,导致梁板的纵向裂缝。③养护问题。造成的危害:纵缝对结构纵桥向承载能力影响不大,但严重的纵缝影响梁体的整体性和刚度。裂缝的存在使钢筋暴露于环境中,增加了其受腐蚀的机率,进而降低构件的使用寿命。1.3　支座脱空

原因分析:①盖梁浇筑时高程放样不对,造成支座垫石顶标高不在同一平面,造成支座偏压或脱空。②预制梁板三角垫块浇筑不合格。③预制板梁底板翘曲。

危害性分析:①在反复荷载作用下,铰缝被剪切破坏,降低了梁板和盖梁的安全性和耐久性。②局部承压增加,在荷载作用下,桥梁会产生振动,影响其

使用性能。③缩短了支座的使用寿命。1.4　部分桥梁护栏裂缝严重

原因分析:①运营过程中重车车轮碾压或碰撞造成。②护栏未设假缝,导致规律性地出现贯通裂缝。危害性分析:护栏抵抗车辆撞击的能力会有一定程度的下降,影响行车安全。1.5　锥坡损坏

原因分析:锥坡填料沉降稳定后,局部片石塌陷。危害性分析:锥坡下沉及局部片石脱落将导致侧墙与锥坡之间出现镂空,不作处理将加剧填土流失,以致影响到桥台基础的安全。1.6　桥面伸缩缝损坏,钢筋外露

原因分析:①车辆荷载及频率加大。②伸缩缝

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与附近混凝土面层存在高差,在冲击荷载长期作用,锚固混凝土会发生啃边破损和伸缩缝缺损坏。③桥面板或后浇混凝土破坏。④伸缩缝凹槽填入其他硬物,导致伸缩缝不能自由变形。⑤伸缩缝积水在重车反复作用下产生高压水导致附近沥青混凝土开裂、松散。危害性分析:桥面伸缩缝损坏直接影响行车舒适性,严重者导致伸缩缝处漏水,下渗水影响梁体端部结构并造成支座锈蚀。其往往又是桥台前墙开裂的诱因。1.7　梁底保护层厚度不够,伴有露筋、锈蚀现象

原因分析:①施工时模板位置或钢筋放样不到位。②混凝土的碳化、剥落,导致保护层厚度变薄或钢筋外露。③铰缝处漏水对梁板有腐蚀作用。危害性分析:保护层厚度不够直接导致梁底钢筋外露、锈蚀,进而影响结构的安全性和耐久性。

2　加固设计

2.1　加固原则

加固设计以结构验算和检测报告为依据,通过加

固方案比选,力求以较小的工程量,合理的造价,方便快捷的加固工艺,来达到提高结构安全度的目的,同时注意减少对桥梁外观的影响,减少施工过程中对原结构的扰动及对现有交通流的干扰。加固中应用到的材料必须满足要求[1]。2.2　结构验算

通过程序验算表明,上部结构先张法空心板在横向铰接联系可靠的情况下,能满足结构可靠性的要求,但如果在施工或使用过程中,铰缝失去作用,横向铰接联系受到破坏,使梁处于单板受力状况时,将不能满足要求,应采取适当措施以加强横向联系,避免空心板单板受力[2]。下部结构经验算,盖梁正截面抗弯和斜截面抗剪均不满足要求,需加固。2.3　加固方案

(1)上部结构加固。从检测报告看,先张法空心板未出现结构性裂缝,桥梁铺装结构良好,梁板受力状况较好,说明横向联系较好,梁板处于整体受力状态,目前暂不需要进行加固处理,仅需进行裂缝、混凝土缺陷、钢筋锈蚀等修补工作。但在今后运营中应加强梁板的监测,若有问题出现及时上报,以便做适当处理。

(2)下部结构加固。经综合比较后,盖梁加固选用简单、实用、经济、有效的粘贴复合纤维法作为加固方案,加固计算依据文献[1]。加固材料选用高强度

Ⅰ级碳纤维布。根据实际情况也可采用其他复合纤维材料,但必须验算其加固用量,以满足结构安全性要求[

326]。不论采用哪种复合纤维材料,其纤维材料和配套胶粘剂的安全性能必须满足文献[1]要求。盖梁加固,如图1所示。

图1　某盖梁加固

对于盖梁本身的裂缝、混凝土缺陷、钢筋锈蚀等

修补工作需在粘贴复合纤维加固前完成。

(3)裂缝修补。使用材料为混凝土裂缝修补胶。对于宽度小于0.20mm 的裂缝,采用直接封闭方法:开V 型槽→表面清理→混凝土裂缝修补胶填满V 型槽→表面磨平处理;对于宽度大于或等于0.20mm 的裂缝,采用注浆补缝办法:开V 型槽,确定注浆嘴位置→安装灌浆嘴→试气→灌浆→表面磨平处理。

(4)混凝土缺陷修补。使用材料为结构修补胶、环氧树脂砂浆和复合纤维布。对于直径<150mm 且深度<25mm 的小坑洞,采用修补胶或修补砂浆直接填补:坑洞清洁→刷界面剂→刷结构底胶→环氧树脂砂浆或结构修补胶;大坑洞,采用粘贴复合纤维布局部加固:坑洞清洁→刷界面胶→刷界面剂→刷结构底胶→环氧树脂砂浆或结构修补胶→贴复合纤维布一层。

(5)钢筋锈蚀修补。使用材料为结构阻锈剂。小坑洞内钢筋锈蚀采用刷渗透性阻锈剂:坑洞清洁→刷渗透性阻锈剂;大坑洞内钢筋锈蚀采用除锈处理:坑洞清洁→除锈→刷渗透性阻锈剂→坑洞修复。

(6)支座维修。施工设备:百分表、扁千斤顶。对脱空、老化、损坏的支座进行调整和更换,采用千斤顶半幅顶升法进行支座调整和更换:摆放千斤顶与百分表→顶升梁体→调整支座更换新支座→落梁。

(7)次要部件的加固维修方案。①伸缩缝维修:对伸缩缝凹槽内的硬物应及时清除,对已经破坏的伸缩缝应该及时维修或更换。②锥坡损坏:对锥坡开裂严重、片石脱落的,建议将其重新修建;破坏范围小的,作局部整修。③护栏维修:对于破损护栏应及时修补,出现竖向贯通裂缝应采用上述裂缝处理方法修补。

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