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        大跨度橋梁普通預(yù)應(yīng)力體外索更換加固設(shè)計(jì)研究

        2016-06-08 03:29:43胡宏斌
        公路與汽運(yùn) 2016年3期
        關(guān)鍵詞:加固設(shè)計(jì)橋梁

        胡宏斌

        (廣州華南路橋?qū)崢I(yè)有限公司,廣東廣州 510640)

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        大跨度橋梁普通預(yù)應(yīng)力體外索更換加固設(shè)計(jì)研究

        胡宏斌

        (廣州華南路橋?qū)崢I(yè)有限公司,廣東廣州 510640)

        摘要:結(jié)合廣州華南大橋普通預(yù)應(yīng)力體外索的更換加固工程,根據(jù)其病害情況及產(chǎn)生原因,提出了體外索更換原則;根據(jù)該原則進(jìn)行普通預(yù)應(yīng)力體外索更換設(shè)計(jì),介紹了更換設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工要點(diǎn);根據(jù)梁體主控截面的應(yīng)變和橋面線形監(jiān)測(cè)結(jié)果,對(duì)加固效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

        關(guān)鍵詞:橋梁;普通預(yù)應(yīng)力鋼索;體外索更換;加固設(shè)計(jì)

        1 工程概況

        廣州華南大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為(110+190+ 110)m三跨預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu),全長(zhǎng)410 m,橋?qū)?6 m,分左、右兩幅橋修建。上部結(jié)構(gòu)主梁采用三向預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),單幅橋采用單箱單室斷面,每幅橋箱梁頂面寬度為17.75 m,底面寬度為9.5 m,箱梁頂板設(shè)置1.5%單向橫坡。原設(shè)計(jì)采用體外普通預(yù)應(yīng)力鋼索,每幅橋中跨底板設(shè)置8束27?j15.24 mm 及4束22?j15.24 mm體外普通預(yù)應(yīng)力鋼索,每幅橋邊跨底板設(shè)置6束19?j15.24 mm體外普通預(yù)應(yīng)力鋼索。每跨體外預(yù)應(yīng)力鋼索均錨固于砼斜錨齒板上。原設(shè)計(jì)體外預(yù)應(yīng)力鋼索張拉力為鋼絞線破斷強(qiáng)度的65%,即單根鋼索張拉力為169.3 k N。

        該橋在營(yíng)運(yùn)期發(fā)生普通預(yù)應(yīng)力體外索銹蝕病害,導(dǎo)致體外索發(fā)生斷裂,斷裂位置為錨具喇叭口尾端(見(jiàn)圖1)。

        圖1 固定端錨頭銹蝕情況

        該橋北側(cè)邊跨靠近中央分隔帶位置的左北2-N體外索發(fā)生整束銹蝕斷裂病害,從現(xiàn)場(chǎng)斷裂的索體情況分析體外索斷裂原因如下:9~10根鋼索銹蝕嚴(yán)重,余下鋼索為齊口拉裂脆斷,蓋帽內(nèi)沒(méi)有水泥漿,索內(nèi)也未注滿水泥砂漿。因此,普通預(yù)應(yīng)力鋼索壓漿不飽滿導(dǎo)致鋼索處于水氣中得不到保護(hù),鋼索長(zhǎng)期受空氣中的氧和水的侵蝕而發(fā)生銹蝕;銹蝕后的鋼絞線受力截面減小,使鋼絞線承擔(dān)的實(shí)際應(yīng)力大于設(shè)計(jì)應(yīng)力,隨著銹蝕程度的加深,鋼絞線的抗拉強(qiáng)度滿足不了既有拉力時(shí)即發(fā)生斷裂。

        2 體外索更換原則

        (1)從該橋各年定期檢測(cè)報(bào)告來(lái)看,箱梁基本未出現(xiàn)大的受力裂縫,主梁撓度也趨于穩(wěn)定,說(shuō)明原設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力布置及預(yù)應(yīng)力度能滿足大橋正常運(yùn)營(yíng)的要求。因此,待更換的體外索仍維持原設(shè)計(jì)張拉力,預(yù)應(yīng)力布置方案基本維持不變。

        (2)該橋體外索斷裂原因主要為水泥漿不飽滿,加固設(shè)計(jì)主要解決體外索的防銹防腐問(wèn)題。為提高體外索的防腐性能,體外索采用外包熱擠壓HDPE護(hù)套的填充型環(huán)氧涂層無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼索,錨具及預(yù)埋管內(nèi)灌注防腐蠟油。

        (3)更換后的體外預(yù)應(yīng)力體系及材料應(yīng)具有錨固性能可靠、防腐性能優(yōu)良、便于檢測(cè)和換索等技術(shù)性能,滿足“易安裝、可檢查、可維修、可更換”的設(shè)計(jì)要求。

        3 體外索更換設(shè)計(jì)與施工

        3.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        (1)體外索及錨具。體外索采用外包熱擠壓HDPE護(hù)套的高強(qiáng)度低松弛填充型環(huán)氧涂層無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線成品索。體外預(yù)應(yīng)力鋼束張拉力取鋼絞線破斷強(qiáng)度的65%,即單根鋼絞線張拉力為169.3 k N,體外索位置及線形保持原設(shè)計(jì)不變。錨固設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2、圖3。

        圖2 TWD15-19體外預(yù)應(yīng)力張拉錨固構(gòu)造圖(單位:mm)

        圖3 索體表面示意圖

        (2)體外索防腐。錨墊板及預(yù)埋鋼管內(nèi)灌注防腐蠟油,蓋帽內(nèi)灌注防腐蠟油并設(shè)置防護(hù)布罩。

        3.2施工要點(diǎn)

        (1)在澆筑齒板砼時(shí),盡量選擇夜間車流量小的時(shí)段。體外索更換時(shí)應(yīng)封閉2條車道并限制汽車荷載不超過(guò)15 t,限速(40 km/h)慢行,保持不少于20 m的車距。

        (2)在體外索安裝過(guò)程中注意外套管的保護(hù),不允許直接在底板上拖動(dòng),下面最好有拖輪支撐。體外索運(yùn)輸及施工過(guò)程中做好剝掉PE部分體外索鋼絞線的防護(hù),避免劃傷環(huán)氧涂層。

        (3)錨具安裝時(shí),將錨具準(zhǔn)確安裝到齒板上,并與預(yù)埋鋼管緊密連接起來(lái),錨墊板及預(yù)埋鋼管連接處用膠帶緊密纏包,避免漏漿;務(wù)必將錨板各錐孔內(nèi)的油脂、雜物等清理干凈;錨板應(yīng)嵌入錨墊板上的預(yù)留槽口內(nèi),并與索體軸線垂直,錨板緊貼錨墊板,注意保護(hù)各組裝件不受污漬污染;安裝夾片前,將錨固處的每股鋼絞線清洗干凈;3片夾片應(yīng)均勻分布,并臨時(shí)打緊。

        (4)體外預(yù)應(yīng)力鋼束在錨具喇叭口內(nèi),最外層鋼絞線的發(fā)散角度不應(yīng)大于2.5°,并嚴(yán)格保證最外層鋼絞線與喇叭管內(nèi)壁不接觸,避免劃傷鋼絞線。張拉時(shí),千斤頂應(yīng)勻速加載一個(gè)或多個(gè)行程,直至達(dá)到設(shè)計(jì)索力,然后頂壓夾片進(jìn)行錨固。

        (5)體外索張拉完后,熱擠HDPE護(hù)套端部距錨墊板尾端距離不得大于20 cm。

        (6)張拉結(jié)束后,安裝密封膠圈并在密封膠圈四周外露部分涂抹聚氨酯密封蠟油,保證該位置的密閉性;然后在密封膠圈附近1 m位置填充聚氨酯發(fā)泡劑(應(yīng)保證填充密實(shí)),在錨墊板內(nèi)及預(yù)埋鋼管內(nèi)未填充聚氨酯發(fā)泡劑的區(qū)域灌注防腐蠟油,防腐蠟油必須灌滿。

        4 施工過(guò)程監(jiān)測(cè)

        為確保施工過(guò)程中橋梁的安全,對(duì)橋梁梁體主控截面的應(yīng)變和橋面線形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

        (1)應(yīng)變監(jiān)測(cè)。單幅橋共設(shè)7個(gè)測(cè)試截面、30個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn),全橋兩幅橋共布置60個(gè)外貼應(yīng)變測(cè)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)(見(jiàn)圖4)。

        圖4 應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

        (2)橋面線形測(cè)量。每幅橋橫向各布設(shè)2條永久線形測(cè)點(diǎn),分別為內(nèi)側(cè)防撞墻和外側(cè)腹板頂部橋面人行道路緣石位置,同時(shí)分別在兩幅橋行車道中間加設(shè)臨時(shí)線形測(cè)點(diǎn),全橋共布置116個(gè)線形測(cè)點(diǎn)。

        5 加固效果評(píng)價(jià)

        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(錨固力值),預(yù)測(cè)后期運(yùn)營(yíng)階段預(yù)應(yīng)力的變化情況,在部分預(yù)應(yīng)力筋張拉端安裝壓力傳感器測(cè)試預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際預(yù)應(yīng)力值。全橋選取部分鋼索共安裝5個(gè)壓力傳感器。預(yù)應(yīng)力張拉力及錨固力監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,鋼索錨固力能達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力的98%以上,基本滿足設(shè)計(jì)張拉力的要求。

        參考文獻(xiàn):

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        中圖分類號(hào):U445.7

        文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

        文章編號(hào):1671-2668(2016)03-0236-03

        收稿日期:2016-01-15

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