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        長(zhǎng)期停工大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋復(fù)建方案探討

        2019-09-10 07:22:44李增源韋丁學(xué)
        西部交通科技 2019年9期
        關(guān)鍵詞:維修加固有限元模擬

        李增源 韋丁學(xué)

        摘要:文章以一座停工4年的大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)檠芯繉?duì)象,在病害檢測(cè)及有限元模擬分析的基礎(chǔ)上,提出復(fù)建維修加固設(shè)計(jì)方案。成橋試驗(yàn)表明,該復(fù)建方案合理可行,可為同類型項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

        關(guān)鍵詞:大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋;復(fù)建;維修加固;有限元模擬

        中圖分類號(hào):U448.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        DOI:10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.027

        文章編號(hào):1673-4874(2019)09-0093-02

        0引言

        工程建設(shè)中,因項(xiàng)目投資、自然災(zāi)害等原因,會(huì)出現(xiàn)施工項(xiàng)目停工現(xiàn)象。本文以一座停工4年的大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)檠芯繉?duì)象,在病害檢測(cè)及有限元模擬分析的基礎(chǔ)上,提出復(fù)建維修加固方案.成橋試驗(yàn)表明,該復(fù)建方案合理可行,可為同類型項(xiàng)目建設(shè)提供參考。

        1工程概況

        某高速公路主線大橋全長(zhǎng)690m,橋跨布置采用(5×30+70+2×125+70+5×30)m,設(shè)計(jì)荷載公路-|級(jí),設(shè)計(jì)車速80km/h。主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)(70+2×125+70)m,為單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土直腹板箱形梁,根部梁高7.5m,跨中梁高3m,梁高按1.8次拋物線變化;箱梁頂板、底板寬度分別為12.75m、6.5m,翼緣板懸臂長(zhǎng)3.125m;三向預(yù)應(yīng)力體系;采用掛籃懸澆施工工藝.前后引橋采用一聯(lián)5×30m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)丁梁。下構(gòu)主墩及過(guò)渡墩均采用變截面矩形空心墩,鉆孔樁基礎(chǔ)。橋跨布置如圖1所示。

        該橋于2012年9月完成設(shè)計(jì)并開(kāi)工建設(shè),由于某些客觀原因,2014年停工。停工時(shí),主橋基礎(chǔ)、下構(gòu)基本完成,左、右幅主梁均已施工至接近最大懸臂狀態(tài),但未合龍.

        2主橋復(fù)工前檢測(cè)

        2018年,該項(xiàng)目按要求搶險(xiǎn)性復(fù)工,業(yè)主委托第三方對(duì)橋梁已建結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行全面檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果如下:

        (1)箱梁腹板斜裂縫.主橋T構(gòu)箱梁腹板均存在多條斜向裂縫,大多數(shù)裂縫分布與腹板預(yù)應(yīng)力下彎束走向吻合,寬度在0.02-0.12mm,深度在100mm以內(nèi),個(gè)別裂縫寬度>0.15m,最大裂縫深度達(dá)270mm,部分裂縫處泛堿。初步分析為預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉劈裂以及混凝土收縮等多因素耦合作用產(chǎn)生。

        (2)箱梁縱向、豎向裂縫。主橋T構(gòu)箱梁頂、底板均存在多條縱向裂縫,寬度在0.02-0.09mm,部分腹板也存在少數(shù)縱向裂縫和豎向裂縫,分布無(wú)明顯規(guī)律。初步分析為非結(jié)構(gòu)性裂縫,由施工養(yǎng)護(hù)、混凝土收縮及溫度作用等因素造成。

        (3)預(yù)應(yīng)力體系病害。已穿束未張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具銹蝕嚴(yán)重,波紋管老化;部分鋼束封錨端混凝土脫落,預(yù)應(yīng)力鋼絞線、夾片外露,出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕;已壓漿鋼束經(jīng)灌水試驗(yàn)及局部開(kāi)窗檢測(cè),個(gè)別鋼束端部存在灌漿不密實(shí)情況.預(yù)應(yīng)力體系病害如圖2所示。

        (4)其他。主橋箱梁混凝土強(qiáng)度檢測(cè)普遍大干設(shè)計(jì)強(qiáng)度,線形與設(shè)計(jì)值對(duì)比未出現(xiàn)大的異常,各截面應(yīng)力均滿足要求。除上述主要病害外,主橋箱梁還存在混凝土蜂窩、麻面、不密實(shí)、外露預(yù)留鋼筋銹蝕及0號(hào)塊箱內(nèi)積水、掛籃銹蝕嚴(yán)重、施工遺留物堆積等問(wèn)題。

        3 腹板斜裂縫影響分析

        考慮腹板斜裂縫分布較多,選擇一幅主橋,采用Ansys軟件建立完好狀態(tài)下的模型作為基準(zhǔn)模型,同時(shí)按斜裂縫分布狀態(tài)建立最大裂縫深度(損傷模型一)和裂縫全斷面貫穿(損傷模型二)兩種裂縫損傷模型,對(duì)比分析腹板斜裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的影響程度。見(jiàn)圖3-6和表1。

        經(jīng)對(duì)比分析基準(zhǔn)模型與損傷模型在梁體自重、車道荷載等作用下的撓度、應(yīng)力響應(yīng)及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性,損傷模型在各項(xiàng)荷載作用下裂縫處應(yīng)力明顯增大,但腹板斜裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度未見(jiàn)明顯影響。

        4 復(fù)建維修加固方案

        (1)裂縫處理:對(duì)寬度w<0.15mm的裂縫,進(jìn)行封閉處理;對(duì)寬度1.5mm>w≥0.15mm的裂縫,用裂縫灌注膠對(duì)裂縫進(jìn)行灌注(“壁可法”);對(duì)寬度w≥1.5mm的裂縫,采用壓力注聚合物水泥漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和封閉。

        (2)預(yù)應(yīng)力體系:①已張拉壓漿的預(yù)應(yīng)力鋼束,對(duì)其張拉錨固端進(jìn)行除銹、防銹處理;②分批更換已張拉未灌漿、未張拉的縱、橫、豎向預(yù)應(yīng)力鋼束,重新穿索施工;③后張拉的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)按設(shè)計(jì)分階段張拉到設(shè)計(jì)應(yīng)力,張拉過(guò)程中加強(qiáng)全橋線形、應(yīng)力及裂縫監(jiān)測(cè);④對(duì)已預(yù)埋的預(yù)應(yīng)力錨具進(jìn)行除銹和防銹處理,將老化的波紋管拆除重裝。

        (3)普通鋼筋:更換未施工梁段已綁扎的鋼筋骨架,其他預(yù)埋連接鋼筋做除銹、防銹處理,如預(yù)埋鋼筋銹蝕嚴(yán)重,按等強(qiáng)原則予以植筋補(bǔ)強(qiáng)。

        (4)混凝土表觀缺陷:混凝土蜂窩、麻面、孔洞、剝落等缺陷的部位和露筋的區(qū)域,鑿除病害混凝土表面,鋼筋除銹,涂抹阻銹劑,再用改性環(huán)氧樹(shù)脂砂漿修補(bǔ)。

        (5)未施工梁段:未施工梁段按修改設(shè)計(jì)實(shí)施,新舊混凝土的結(jié)合面,嚴(yán)格按舊混凝土的碳化深度鑿除至新鮮骨料??紤]早期施工的混凝土已基本完成收縮、徐變,新澆筑混凝土的收縮會(huì)受到早期已澆筑混凝土的約束,應(yīng)盡量采用低收縮混凝土,適當(dāng)增加構(gòu)造鋼筋,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),避免收縮應(yīng)力下新澆混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生。

        (6)施工注意事項(xiàng):鑒于該橋停工時(shí)間較長(zhǎng),混凝工及預(yù)應(yīng)力體系存在缺陷,復(fù)工后的施工過(guò)程中,應(yīng)加強(qiáng)施工監(jiān)控,特別是對(duì)原有病害的監(jiān)測(cè),若發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題,應(yīng)及時(shí)反饋各參建方,確定處理措施。

        5 結(jié)語(yǔ)

        目前該橋已建成,經(jīng)成橋試驗(yàn)檢測(cè)表明:橋梁在試驗(yàn)荷載作用下,試驗(yàn)跨測(cè)試截面的應(yīng)變和撓度均在合理范圍內(nèi),結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能良好,橋梁承載能力滿足設(shè)計(jì)活載標(biāo)準(zhǔn)的要求。鑒于該橋建設(shè)過(guò)程的特殊性,建議在運(yùn)營(yíng)期加強(qiáng)監(jiān)管、監(jiān)測(cè)和檢查,維持橋梁健康運(yùn)行狀態(tài)。

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