張舜 楊耀生 徐贊
摘 要:等截面現(xiàn)澆箱梁常用于互通體系中,是高速互通中必不可少的組成部分。該結(jié)構(gòu)具有整體性較好等優(yōu)勢,但在使用中也出現(xiàn)了諸多病害。依托賀蘭互通立交,對其等截面現(xiàn)澆箱梁匝道橋病害展開分析研究,并提出對應(yīng)的處理技術(shù)和施工工藝方案,以期減少病害的產(chǎn)生。
關(guān)鍵詞:匝道橋;連續(xù)箱梁;病害;裂縫
1 工程實例
賀蘭互通立交位于銀川繞城高速北段,主要由賀蘭立交1橋、B2匝道橋、C匝道橋、D匝道橋以及E1匝道橋構(gòu)成。該互通立交均為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu),賀蘭立交1橋、B2匝道橋、E1匝道橋均為7×25 m跨徑布置,C匝道橋為3×25 m跨徑布置,D匝道橋為6×25 m跨徑布置。該互通立交下部結(jié)構(gòu)為獨柱或雙柱式墩和肋板臺。
2 工程問題
由于匝道較多,現(xiàn)以B2匝道橋為主,論述該類結(jié)構(gòu)主要病害。該橋分為兩聯(lián),第一聯(lián)4跨,第二聯(lián)3跨,橋梁立面如圖1所示。
2.1 橋面系
(1)橋面鋪裝出現(xiàn)坑槽兩處。
(2)該匝道橋設(shè)置3道伸縮縫,均出現(xiàn)沙石堵塞問題。
(3)護欄以及欄桿多出現(xiàn)豎向裂縫問題。
2.2 上部結(jié)構(gòu)
翼板出現(xiàn)3條橫向裂縫,多位于跨中附近;腹板出現(xiàn)3條豎向裂縫,多位于跨中附近;距聯(lián)端100 cm處出現(xiàn)3條L形裂縫,自翼板延伸至底板,且伴有泛堿滲水現(xiàn)象。L形裂縫如圖2所示。
2.3 下部結(jié)構(gòu)
(1)橋墩出現(xiàn)5條豎向裂縫及1處砼破損。裂縫多處于墩底,1條從墩底延伸至墩頂。
(2)護坡勾縫部分脫落且伴有沉降現(xiàn)象。
2.4 支座
支座出現(xiàn)2處剪切變形且伴有輕微脫空,獨柱墩處出現(xiàn)2處病害,剪切偏向于彎橋所處圓弧內(nèi)側(cè),程度范圍為10°~15°。
3 病害形成因素
3.1 跨中腹板豎向裂縫、翼板橫向裂縫
為防止跨中腹板產(chǎn)生豎向裂縫、翼板出現(xiàn)橫向裂縫,減小連續(xù)梁梁高并施加預(yù)應(yīng)力鋼束,以提高結(jié)構(gòu)承載力。但在施工過程中,很難避免一些實際問題,例如預(yù)應(yīng)力鋼束由于混凝土腹板的反力無法完全到達設(shè)計值,造成預(yù)應(yīng)力損耗;預(yù)應(yīng)力鋼束位置發(fā)生偏移,未能在最合理受力區(qū)受力,上述情況均會造成預(yù)應(yīng)力損耗,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力降低。在結(jié)構(gòu)使用過程中,車輛來往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)逐步疲勞損傷,發(fā)生疲勞形變,以致結(jié)構(gòu)剛度減小,進而結(jié)構(gòu)承載力下降。由于承載力下降,腹板處出現(xiàn)豎向裂縫,底板出現(xiàn)橫向裂縫,嚴重時可能出現(xiàn)腹板豎向裂縫與底板橫向裂縫交接,生成L形裂縫。
3.2 梁端L形裂縫
梁端L形裂縫主要是由梁體兩側(cè)溫度應(yīng)力不同、腹板水平縱向抗裂配筋不足造成的[1]。溫度應(yīng)力造成腹板拉應(yīng)力超限,當(dāng)陽光輻射在一側(cè)時,受輻射一側(cè)溫度升高產(chǎn)生纖維膨脹,帶動另一側(cè)伸長,導(dǎo)致另一側(cè)相對低溫區(qū)的腹板受拉,加上腹板水平縱向抗裂配筋不足,容易形成豎向開裂。
3.3 護坡沉降及勾縫脫落
護坡沉降時由于護坡土質(zhì)疏松,逐漸松散,價值基礎(chǔ)夯實程度不足[2]。在自重作用下,護坡逐漸下沉。同時,由于橋面車輛來往,在上下橋過程中因道路不平整發(fā)生顛簸,出現(xiàn)橋頭跳車現(xiàn)象,發(fā)動機運作產(chǎn)生振動,致使橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生振動,由于支座在豎向剛度較大、阻尼較小,處于彈性階段,無法耗能,只能將振動下傳至下部結(jié)構(gòu)。在護坡位置,自身振動頻率難免會與復(fù)雜的車輛產(chǎn)生的振動發(fā)生擬合,產(chǎn)生共振,使得結(jié)構(gòu)逐步松散,導(dǎo)致勾縫脫落、下沉。
3.4 支座剪切變形
由于匝道橋多為彎橋、斜橋,橫坡較一般直橋大,且由于該種橋梁較窄,以往橋梁下部結(jié)構(gòu)多使用經(jīng)濟、美觀的獨柱墩,結(jié)構(gòu)沿梁底方向與垂直于梁底方向進行正交分解后,存在一個沿梁底的分力,使得獨柱墩處支座受到額外的水平力發(fā)生剪切變形,而非僅受豎直力影響。梁體自重分解如圖3所示。
4 病害防治措施
4.1 上部結(jié)構(gòu)
在施工過程中,預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)依照施工圖紙布置,與掛籃支架、普通鋼筋碰撞時,應(yīng)以預(yù)應(yīng)力管道位置為主?;炷连F(xiàn)澆前應(yīng)進行大量試驗,以驗證混凝土最佳的骨料級配和配合比等性能[3]。在澆筑時,應(yīng)對其進行充分的振搗,避免混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量氣泡與空洞,特別是在預(yù)應(yīng)力管道處,一面混凝土與預(yù)應(yīng)力無法良好地結(jié)合,出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。在脫模后,應(yīng)及時將空洞修補好。做好養(yǎng)護工作,避免混凝土干縮、塑型收縮、水化熱裂縫等問題產(chǎn)生。
4.2 下部結(jié)構(gòu)
在澆筑橋墩過程中保持連續(xù)的振搗,鋼筋間距以及位置依照設(shè)計圖紙布置,箍筋綁扎應(yīng)注意扎絲方向的不一致,防止部分矮墩由于人為原因發(fā)生剪切破壞。養(yǎng)護需要到位,避免產(chǎn)生干縮、塑型收縮裂縫。
在護坡施工中,基礎(chǔ)部位土質(zhì)需夯實,護坡結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)嚴密,不應(yīng)出現(xiàn)較大間隙,保持護坡整體性良好。
4.3 支座
支座應(yīng)使用承載力稍大的型號,加裝限位裝置,避免在橋梁自重與車輛荷載組合作用下發(fā)生側(cè)翻,正確引導(dǎo)車輛行駛路線,避免偏心矩過大造成不必要的損害。
5 結(jié)語
現(xiàn)澆箱梁廣泛應(yīng)用于各類匝道體系,上部結(jié)構(gòu)應(yīng)始終保證處于彈性階段,下部結(jié)構(gòu)應(yīng)注意塑型角區(qū)域的鋼筋,我國現(xiàn)階段已不再修建獨柱墩結(jié)構(gòu),但是對于已有的獨柱墩結(jié)構(gòu),需要定期排查、檢測、維護。
[參考文獻]
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[3] 馬軍海.基于全壽命的橋梁設(shè)計過程及其在混凝土連續(xù)梁橋中的應(yīng)用[D].上海:同濟大學(xué),2008.