朱 濤，胡 江

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院)

1 項(xiàng)目概況

某市運(yùn)河橋采用裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，左幅橋縱向布置為4×30 m;右幅橋縱向布置為6×25 m+20 m+4×30 m，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩，柱式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)載荷為公路-1級(jí)，地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g。暴風(fēng)驟雨往往是橋梁發(fā)生損壞的直接或者間接原因，本橋被山體滑坡的巨石沖擊，其中左幅路基、右幅箱梁、內(nèi)側(cè)波形梁護(hù)欄底座、外側(cè)防撞護(hù)欄造成了嚴(yán)重的損壞。

2 橋梁病害分析

箱梁是橋梁重要承重構(gòu)件，也是本次地質(zhì)災(zāi)害中受損最為嚴(yán)重的受力構(gòu)件。經(jīng)調(diào)查，受損箱梁為第3跨內(nèi)側(cè)兩個(gè)梁體(第3、4號(hào)梁)，其中第3號(hào)梁病害最嚴(yán)重，受損部位主要位于頂板、腹板以及箱梁第3、4號(hào)梁間的濕接縫處。

3 荷載試驗(yàn)

為了了解結(jié)構(gòu)體系在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際工作狀態(tài)，為科學(xué)地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)在受損后使用階段的工作狀況提供強(qiáng)度、剛度和變形等方面的資料，本次對(duì)比荷載試驗(yàn)選擇受損的第5跨和相鄰未受損的第4跨進(jìn)行了對(duì)比荷載試驗(yàn)，為下一階段的加固設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

本橋在試驗(yàn)荷載作用下?lián)p傷跨第5跨跨中截面應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)最高為1.3，撓度校驗(yàn)系數(shù)最高為0.92，而相鄰跨第4跨跨中截面應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)最高為0.91，撓度校驗(yàn)系數(shù)最高為0.86。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)一般為0.7～0.9，但不得超過(guò)1.02。本橋損傷跨結(jié)構(gòu)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常值范圍，橋梁實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)偏離理論設(shè)計(jì)值，承載力已經(jīng)沒(méi)有安全儲(chǔ)備。橋梁撓度校驗(yàn)系數(shù)也較高，橋梁實(shí)際剛度小于理論設(shè)計(jì)剛度，存在安全隱患。

4 橋梁加固設(shè)計(jì)方案

根據(jù)上述病害情況、靜載試驗(yàn)分析，將本次加固分為上部主體結(jié)構(gòu)加固、現(xiàn)澆及預(yù)制橋面板加固及橫梁加固三部分。

4.1 加固處理方案

由于箱梁跨中墜石部位裂縫超限，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的影響較大，本次維修加固設(shè)計(jì)采用兩種主動(dòng)加固方案恢復(fù)箱梁的承載能力。

方案一:在箱梁底面張拉預(yù)應(yīng)力碳纖維板。采用施加預(yù)應(yīng)力后的碳纖維加固，既有效地利用了碳纖維高強(qiáng)度的特性，節(jié)省了碳纖維用量，又能抑制構(gòu)件的變形和裂縫的發(fā)展，其優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。

方案二:在箱梁底面張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束。由于鋼絞線的強(qiáng)度高，當(dāng)需要拉桿承受較大內(nèi)力時(shí)，材料面積也不需要很大，施工起來(lái)比較方便。鋼絞線的柔性好，但容易形成設(shè)計(jì)形狀，施工起來(lái)方便。鋼絞線的長(zhǎng)度長(zhǎng)，可以采用連續(xù)跨加固，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性。由于無(wú)粘結(jié)鋼絞線的防腐性能較好，在外觀要求不高的情況下，可采取簡(jiǎn)單的防腐措施。

4.2 預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固后結(jié)構(gòu)計(jì)算分析結(jié)果見(jiàn)表1和表2(方案一)

表1 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算(MPa)

表2 抗彎承載力驗(yàn)算

4.3 體外預(yù)應(yīng)力加固后結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

體外預(yù)應(yīng)力加固后結(jié)構(gòu)計(jì)算分析分析結(jié)果見(jiàn)表3和表4(方案二)

表3 正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算(MPa)

表4 抗彎承載力驗(yàn)算

4.4 方案對(duì)比

方案對(duì)比見(jiàn)表3所示。

表3 方案對(duì)比

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，將方案一作為推薦方案。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)某橋受墜石破壞所造成的病害情況進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合荷載試驗(yàn)結(jié)論有針對(duì)性地提出兩種加固設(shè)計(jì)方案供必選，最終選擇處理方案，從以上的橋梁事故及加固案例，提出以下建議供參考:

(1)在設(shè)計(jì)和施工中，避免使用不合理的高陡邊坡，避免大挖大切，以維持山體的平衡穩(wěn)定。在巖體松散或構(gòu)造破碎地段，不宜使用大爆破施工，避免因工程技術(shù)上的失誤而引起崩塌。較陡斜坡上的巖土體應(yīng)及時(shí)采取清除坡面危石、遮擋、攔截、支擋、坡面加固等措施避免災(zāi)害的發(fā)生。

(2)由于碳纖維強(qiáng)度很高，故而碳纖維用量被很好地調(diào)控，所以碳纖維加固方法應(yīng)用在了此橋上。在施加了預(yù)應(yīng)力后進(jìn)行加固以后，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和測(cè)試，橋上各部分構(gòu)件的變形以及由病害導(dǎo)致的裂縫被有效地抑制了。

［1］公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范［M］.北京:人民交通出版社，2008:10.

［2］張勁泉，等.公路舊橋加固成套技術(shù)及工程實(shí)例［M］.北京:人民交通出版社，2007:8.

［3］冷輝平，祝明橋.體外預(yù)應(yīng)力碳纖維片材補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)［J］.低溫建筑技術(shù)，2008，(2).