周 瀟

(武漢市城市路橋收費(fèi)管理中心， 湖北武漢 430050)

斜拉橋邊墩附近梁段結(jié)構(gòu)性裂縫維修方案初探

周 瀟

(武漢市城市路橋收費(fèi)管理中心， 湖北武漢 430050)

武漢長(zhǎng)江二橋主橋采用(180+400+180) m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁斜拉橋，通過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)斜拉橋邊墩附近梁段側(cè)面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫，影響橋梁安全。針對(duì)此情況，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與仿真分析的基礎(chǔ)上，文章提出梁底增設(shè)剛性梁并頂升的維修方案。通過(guò)動(dòng)靜載試驗(yàn)，表明此方案具有較好的維修效果，也為其它斜拉橋類似裂縫處理提供了參考。

斜拉橋； 梁段； 裂縫； 維修

武漢長(zhǎng)江二橋位于武漢市中心城區(qū)，武漢長(zhǎng)江大橋下游約6.8 km處，主橋采用(180+400+180) m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁斜拉橋，兩端各懸臂5 m牛腿，以支承與之毗鄰的連續(xù)剛構(gòu)(圖1)。近年來(lái)，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)斜拉橋邊墩牛腿附近梁段側(cè)面出現(xiàn)斜裂縫(圖2)。

圖1 正橋布置

圖2 邊墩梁段斜裂縫分布示意

1 維修方案研究

采用主動(dòng)受力模式，即在斜拉橋牛腿與新增剛性梁間進(jìn)行頂升(圖2)，主動(dòng)讓新增剛性梁上的支座承擔(dān)牛腿支座上的一部分支反力，減小斜拉橋牛腿原支座反力及斜拉橋主梁懸臂段彎矩和剪力(圖3、圖4)。

圖3 剛性梁頂升主動(dòng)受力示意

(a) 變形

(b) 正應(yīng)力圖4 剛性梁頂升效應(yīng)

(1)剛性梁構(gòu)造：剛性梁采用鋼箱梁構(gòu)造形式，每個(gè)橋墩布置6 片剛性梁，剛性梁設(shè)計(jì)梁高1 047 mm，頂板與底板厚38 mm，腹板厚22 mm，在頂?shù)装逶O(shè)置加勁肋(150 mm×18 mm)。

(2)支座布置：墩中心部位剛性梁與橋墩墩頂之間設(shè)置板式橡膠支座，剛性梁端部與斜拉橋主梁之間設(shè)置滑板式橡膠支座。

(3)梁體頂升：在斜拉橋牛腿端部設(shè)置千斤頂，通過(guò)頂升使剛性梁主動(dòng)受力。支座部位預(yù)先頂升400 t(當(dāng)前狀態(tài)牛腿支座恒載反力2 130 t，活載反力330 t)，斜拉橋邊墩墩頂支反力減小649 t，鋼箱梁最大正應(yīng)力44 MPa，變形6.6 mm。

剛性梁如圖5所示。

圖5 剛性梁

2 動(dòng)靜載試驗(yàn)

為確定該維修方案實(shí)施后的運(yùn)行效果，對(duì)斜拉橋邊墩新增剛性梁內(nèi)力和變形進(jìn)行測(cè)試。

2.1 測(cè)點(diǎn)布置

剛性梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖6。

注：▽表示應(yīng)變片； 表示應(yīng)變花圖6 剛性梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置示意

2.2 測(cè)試結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，剛性梁剪應(yīng)力和梁端位移測(cè)試結(jié)果如表1和表2 所示。

表1 剛性梁梁端撓度測(cè)試結(jié)果

2.3 剛性梁工作狀態(tài)評(píng)價(jià)

由測(cè)試結(jié)果可知，在剛性梁最大剪力對(duì)稱加載作用下，主剛性梁剪應(yīng)力最大值為0.98 MPa，校驗(yàn)系數(shù)均小于1,主拉應(yīng)力最大值為0.94 MPa，應(yīng)力值較小。表明剛性梁已參與橋梁受力，且受力在合理范圍內(nèi)。剛性梁梁端最大撓度為-2.2 mm，計(jì)算值為2.8 mm，校驗(yàn)系數(shù)小于1，表明剛性梁已參與結(jié)構(gòu)受力，剛度滿足要求。卸載后殘余撓度最大值為-0.3 mm，表明剛性梁處于良好彈性工作狀態(tài)。

表2 剛性梁剪應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)論

混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫一般由外荷載或變形荷載引起，或由兩種荷載共同作用引起。由外荷載作用引起的裂縫需要有作用荷載直接作用在結(jié)構(gòu)物上，當(dāng)混凝土拉應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，裂縫出現(xiàn)。針對(duì)梁體裂紋，目前最常用的方式就是采用粘貼碳纖維布或粘貼鋼板的外部處理方式，而忽視引起裂縫的原因。本文從裂縫成因出發(fā)，提出墩頂增設(shè)剛性梁與梁體共同受力的處理方法，對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗力加強(qiáng)，取得了較好的加固效果，也為其它斜拉橋類似裂縫處理提供了參考。

[1] 王成勇. 淺談混凝土開裂原因及處理方法[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè), 2010(31): 146-147.

[2] 車惠民. 混凝土中的非結(jié)構(gòu)性裂縫[J]. 橋梁建設(shè), 1996(1): 28-30.

[3] 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.JTG/T H21-2011 公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京：人民交通出版社, 2011.

[4] 中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.JTG/T J22-2008 公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2008.

[5] 中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司. JTG/T J23-2008 公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社,2008.

[定稿日期]2017-06-21

周瀟(1982～)，男，碩士研究生，工程師， 從事橋梁檢測(cè)養(yǎng)護(hù)管理工作。

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