大挑臂预应力混凝土连续梁的加固设计.pdf
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1、2 0 1 5 年 2 月第 2 期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构3 5 大挑臂预应力混凝土连续梁的加固设计 朱世峰 ( 上海市政工程设计研究总院( 集团) 有限公司 , 上海市 2 0 0 0 9 2 ) 摘要 : 对于由于施工造成原因, 箱梁顶板混凝土强度未达到设计 C 5 0 要求的大挑臂预应力混凝土连续梁 , 通过增加桥面铺装 厚度, 并增加铺装层钢筋, 从构造上加强桥面铺装和箱梁顶板的联结 , 精心加固后原桥能满足承载能力和使用功能的要求。 关键 词 : 加 固; 增大截 面加 固法 ; 大 挑臂预 应力混凝 土连续 梁 中 图分类 号 : U 4 4 8 2 1 5 文献标 志码
2、:B 文章编 号 : 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 3 5 0 6 1 工程概述及加 固原因 2 加 固方案依据 本案例 为某一工程在施工过程 中的一座两跨 预应力混凝土连续梁桥 , 桥梁全长 6 0 0 m, 跨径 布 置为 : 3 0 m + 3 0 m。该处连续梁桥为标准 8车道宽 度 的连续梁桥 , 桥 宽 3 0 5 m, 箱梁顶宽 3 0 2 m, 底 宽 7 5 m, 梁高 2 4 m。箱梁顶板厚 0 2 2 m, 底板厚 0 20 3 5 m, 腹板厚 0 40 7 m。其标准构造及钢 束见图 1 、 图 2 。 该桥 当初 已完成箱梁
3、混凝土 的浇筑 ,并 已完 成预应力束的张拉及灌浆,但由于箱梁顶板混凝 土的试块强度未能达到设计要求的 C 5 0 , 无法满足 设计及规 范要求。 考虑到现场 的实际情况 ,为不影响工程 的施 工工期 , 保证工程能按时完工通车 , 并在该联箱梁 实际混凝土的强度基本达到 C 4 0的前提下 ,为保 证工程质量安全 , 进一步减少损 失 , 故对该联箱梁 进行加固处理 : ( 1 ) 由于施工造成原因, 箱梁顶板混凝土强度 未达到设计 C 5 0要求。 ( 2 ) 通过增加桥面铺装厚度 , 并增加铺 装层钢 筋, 从构造上加强桥面铺装和箱梁顶板的联结 , 精 心加 固后原桥能满足承载能力和使
4、用功能的要 求 。 ( 3 ) 在墩顶 附近区域进行钻芯取样 , 混凝土品 质符合要求且强度达到 C 4 0的前提下,加固设计 单位对方案细化并提 出具体施工规范要求 。 ( 4 ) 建议成桥后通过荷载试验对桥梁结构承 载能力进行评判 。 收稿 日期 : 2 0 1 4 1 1 - 1 2 作者简介 : 朱世峰( 1 9 6 9 一 ) , 女, 安徽来安人 , 高级工程师, 从事 桥 梁设计工 作 。 ( 1 ) 混凝土非破损检测报告 ; ( 2 ) 施工图设计 图纸 ; ( 3 ) 国家及行业 的有关规划 、 规范及标准 。 3 加固方案采用的设计规范和标准 3 1 主要技术标准及规范 公
5、路桥梁加固设计规范 ( J T G 厂 r J 2 2 -2 0 0 8 ) 公 路桥梁加 固施工 技术规 范 ( J T G T J 2 3 2 0 0 8) 混 凝土 结构加 固设 计规 范 ( G B 5 0 3 6 7 2 0 0 6 ) 城市桥梁设计准则 ( C J J 1 1 9 3 ) 城市桥梁设计荷载标准 ( c J J 7 7 9 8 ) 公路桥涵设计通用规范(J rr G D 6 0 2 0 0 4 ) 公 路钢筋混凝 土及 预应力 混凝 土桥 涵设 计 规范( ,IT G D 6 2 2 0 0 4 ) 公路工程抗震设计规范 ( J T J 0 0 4 8 9 ) 公路桥
6、梁抗风设计规 范 ( J T G r D 6 0 0 1 2 0 0 4 ) 公路交通 安全设施设 计规 范 (J T G D 8 1 2 0 0 6 ) 公路交通安全设施设计细则 (J T G T D 8 1 2 0 0 6 ) 混凝土结构设计规范 ( G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 ) 公 路 工 程 质 量 检 验 评 定 标 准 ( J T G F 8 0 1 2 0 0 4 ) 3 2 桥梁工程技术标准 3 _ 2 _ 1荷载等级 主线高架及匝道 : 城一 B级。 3 _ 2 _ 2 标准断面 0 5 m( 防撞 栏杆 ) + 1 4 5 m( 机动车 道 ) + 0 5
7、 m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 6 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 2 月第 2 期 ( a ) 支点 断面 通气孔 ( 泄水孔 ) ( b ) 跨 中断面 图 1 标准构造 图( 单位 : mm) ( a ) 支点断 面 垦 目 回 圉 回 目 目 目圆 园 圃 目园 圃 困囡 圆 圈目园 圃 圈 姻 崮圆 圈 圃 目 ( b ) 跨中断面 图 2 标准钢束 图( 单位 : mm) ( 防撞栏杆 ) + 1 4 5 m( 机动车道 ) + O 5 m( 防撞栏杆 ) =3 0 5 m。 3 _ 2 _ 3 桥面纵坡与横坡 桥面纵坡、
8、 平曲线、 竖曲线按道路线型要求设 置 。桥 面横坡为双 向 2 横坡 。 3 2 4 抗震要求 本工程地 区属地震基本烈度 7度区, 地震动峰 值加速度 0 1 g , 重要性修正系数 1 3 。 3 2 5 防撞护栏的防撞等级 高架外侧防撞 护栏 等级取用 S B级 , 中央防撞 隔离栏取用 S B m级 。 3 2 6 结构安全等级 本工程桥梁结构安全等级为一级 , 。 =1 1 。 3 _ 2 - 7 环境类别 环境类别为 I 类。 4 加 固原则 ( 1 ) 所选用 的加 固方案应确保该桥梁在加固后 满足 承载能力和使用功能 。 ( 2 ) 在保证结构安全 的前提 下 , 加 固方案
9、充 分 考虑现场实际施工操作 的可能性 , 力求简便有效 。 ( 3 ) 所采用的加 固方案不影响桥梁结构本身原 有的外观 。 ( 4 ) 加 固方案 应尽可能不损 伤原结构 , 避免 不 必要的拆除及更换 ,防止加 固中造成新 的结 构损 伤或病害 。 ( 5 ) 一般 桥梁 加 固可选用 增大截面加 固法 、 粘 贴钢板加固法 、 粘贴纤维复合材料加固法、 体外预 应力加固法及改变结构体系加固法等,本次加固 方 案根据 本 桥 的实 际情况 采用 的增 大 截 面加 固 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5 年 2 月第 2 期 城 市道桥与 防洪
10、 桥梁结构3 7 法, 按组合式构件进行设计。 5主要材 料 ( 1 ) 混凝土 上部结构预应力混凝土箱梁 : 顶板 C 4 0 , 其它: C 5 0 , 混凝土桥面铺装 : C 5 0 。 ( 2 ) 钢筋 R 2 3 5钢筋 、HR B 3 3 5钢筋 。 ( 3 ) 锚栓 M 1 8 不锈钢锚栓, 性能等级 8 0 。 6加固方案 6 1 加固部位 根据计算由于顶板混凝土的标号未达到设计 要求的 C 5 0 , 故需对箱梁顶板及挑臂进行加固。原 设计 主梁应力见 图 3 图 7 。 图 3 一期恒载 + 预应力( 单位: MP a ) 图 4 一期恒 载 +二期恒载 +预应 力( 单位
11、 : MP a) 图 5 活载 最大( 单位 : MP a) 1 06 图 6 活载最小 ( 单位 : MP a) 蚰 U 4 6 图 7 荷载标准值组合主梁上 下绦最大压 了图( M P a ) 6 2 加 固方案 ( 1 ) 箱梁顶板的疏松表面层及附着的水泥砂 浆应清除干净,并对箱梁顶板表面应凿成凹凸差 不小于 6 m m的粗糙面。 ( 2 ) 本桥原设计为 6 0 m m C 5 0混凝土铺装加 1 0 0 m i ll 沥青混凝土铺装( 4 0 m O G F C 一1 3 +6 m m 稀浆封层 +5 5 m m A C-2 0 C+5 m m 同步碎石封 层 ) , 加固方案按组合
12、式构件考虑, 在加固计算过 程 中分别按 C 5 0混凝 土铺装 为 8 0 mm及 1 0 0 m m 进行 , 根据计算 , 最终采用桥 面铺装 C 5 0混凝土铺 装为 1 0 0 m m。故 C 5 0混凝 土铺装 由原铺装 厚 度 6 0 m m改 为 1 0 0 mm,相应 沥青 混凝 土铺 装 由原 1 0 0 m m改为 8 O m m ( 4 0 mO G F C 一1 3 + 6 mm稀 浆 封层 + 3 5 m mA C一2 0 C + 5 mm 同步碎石 封层 ) , 道 路纵断面需进行局部调整。 ( 3 ) C 5 0混凝 土 铺装 层 中钢 筋 网片 在原 设 计
13、D 8的钢筋 网片基础上 ,需再 铺设 西1 6 1 0 0的钢 筋网片。 ( 4 ) 挑臂 段处 的 C 5 0混凝 土铺装 层 中须另外 布置 2 2钢筋 , 间距 1 0 0 。 ( 5 ) 箱 梁 顶 板 与 C 5 0混 凝 土 铺 装 之 间采 用 M1 8不锈 钢锚栓 ( 性 能等级 8 0 ) 连接 , 锚 栓间距原 则上采用 5 0 0 , 锚栓的位置应避开预应力束及钢 筋 ,若实 际施工 时锚栓位 置无 法避让预应力束及 钢筋, 则须采用钢筋连接, 在此情况下 , 应凿 出箱 梁顶板钢筋 ,并采用钢筋分别与箱梁顶板钢筋和 C 5 0混凝土铺装 中的 1 6 1 0 0的钢筋
14、焊接 。 ( 6 ) 为加强两者之 间连接 的可靠度 , 箱梁顶板 与 C 5 0铺 装之间还需采用胶黏剂 ,胶黏剂 为 A级 胶, 其性能要求见表 1 。 表 1 性 能要求汇 总表 不挥发物含量( 固体含量 ) , 9 9 另外, 胶黏剂可施胶时间( 胶黏剂保持工作性 能 的时间 ) 不应小 于 2 0 m i n , 可黏结 时间 ( 自胶 黏 剂涂在混凝土起 , 至固化失去 黏结性 的时间 ) 不应 小 于 6 0 m i n 。 胶黏剂应进行毒性检验 ,对完全固化的胶黏 剂, 其检验结果应符合实际无毒卫生等级。不得使 用 乙二胺作为改性环氧树脂的 固化剂 ,不得 在其 中掺入挥发性有
15、害溶剂和非反应性稀释剂。 胶黏剂应由有资质的专业队伍配置和施工, 并 先做材料及工艺试验。 ( 7 ) 由于本次 新浇 的 C 5 0混凝土铺 装 厚度较 薄, 桥面铺装 C 5 0混凝土应调整其配合比, 可采用 微膨胀混凝土或自密实混凝土, 以减小其收缩, 并 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 5 年 2 月第 2 期 应在施工前进行试配 , 做好级配及工艺试验 , 检验 其强度、 抗干缩性及耐腐蚀性。 ( 8 ) 在 C 5 0混凝土铺装层和沥青混凝土铺装 之间铺设纤维防水层 。 6 3 加 固 加 固示意见
16、图 8图 1 2 。 图 8 加 固层 内钢筋大样 1 图 9 加 固层 内钢 筋大样 2 匣 星 器 喾 藿 慕 一 塑 盟 鲫a 霆 箍 图 1 O新 老混凝土 结合面抗 剪钢 筋布置 图 ( 新 老混凝 土结合面采 用 1 6作 为抗剪钢 筋 ) d = 1 8 锚栓 ,纵横 向间距约5 o 0 m m 加 固 层 顶 面 线厂 辐 i r 一 一 厂_ 一 一一 _ _ 一 一 一 _, 主 梁 顶 面 线 7 百七_I_一 1 一 r 一一 _;f_ 一 一一 一 I 5 0 0 5 0 0 t 5 0 0 1 5 0 0 5 0 0 5 0 0 I 图 1 1 d = l 8 8
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- 大挑臂 预应力 混凝土 连续 加固 设计
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