体外预应力技术在桥梁T梁加固中的应用_王贵春.pdf
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1、CM&M 2023.012510 引言桥梁在运营服役中由于各种各样原因,会产生各种病害,为了保证桥梁在计划年限中安全运营,需要采取一定措施,恢复和提高桥梁承载能力。体外预应力加固属于一种主动加固方法,可在一定程度上提高结构承载能力、改善结构抗裂性能。预应力钢绞线有效张拉锚固力较大,对锚固处构造要求较多,而且对局部钻孔植螺栓、构件局部锚固性能要求较高,为保证加固质量达到预期效果,应对加固效果进行进一步研究。1 工程概况某桥梁工程于 1997 年 9 月开工建设,于 2000 年 10 月竣工通车,该桥梁工程全长 2990.5m,桥面宽为 18.5m,共有 75 跨,东西两岸连接线的总长为 14.
2、503km。大桥采用20m 跨径及 50m 跨径预应力混凝土简支 T 梁。下部结构采用单排双柱式桥墩,预应力混凝土盖梁,钻孔灌注桩基础。该桥桥面铺装层采用沥青混凝土,支座采用板式橡胶支座,该 桥 在 0#、12#、25#、30#、35#、40#、45#、50#、55#、60#、65#、70#、75#墩台顶,设置一道型钢伸缩缝。连接线工程按平原微丘二级公路标准修建,路基宽 18m,路面宽 15m。通过定期检查发现,该桥主要存在以下病害:T 梁翼缘板破损露筋,横隔板开裂;T 梁腹板跨中位置处存在斜向裂缝,部分裂缝已延伸至马蹄部位;部分支座存在老化开裂;盖梁存在锈胀露筋;桥面铺装层存在网裂;伸缩缝锚
3、固区混凝土开裂、破损;桥面泄水孔普遍存在堵塞。根据该桥各部件的检查情况,根据公路桥梁技术状况评定标准(JTG/TH212011)及公路桥涵养护规范(JTG 51202021)中的要求,将该桥梁工程的技术状况等级评定为 4 级。主要桥梁构件出现了较为严重的损坏,影响到了桥梁结构的正常使用,特别该桥部分 T 梁跨中腹板出现斜向裂缝,且裂缝已延伸至马蹄部位。经过初步分析判断,由于构件的抗弯承载能力不足,导致该桥腹板竖出现斜向裂缝(属于结构受力裂缝)。为了提高其抗弯承载能力,改善梁体的应力状态,需要对该桥T 梁进行加固。2 病害成因分析2.1 T梁腹板裂缝病害经验算,该桥梁工程 T 梁跨中腹板出现了不
4、少斜向裂缝,并且延伸到了马蹄所在部位。出现此裂缝的根本原因,在于该主梁出现了承载力不足的情况。同时该桥梁工程 T梁还出现了抗扭能力不足、截面积较小等问题。在超载车辆的作用下,T 梁所承受的应力值将超过混凝土的容许值,从而引起 T 梁跨中腹板裂缝的出现。随着裂缝的不断发展,其一直延伸到了马蹄部位。2.2 T梁翼板混凝土破损病害主梁翼缘板混凝土破损,主要是因为桥梁在 2013 年,对翼缘板横向联系处进行加固处理期间,对翼缘板增加M16 螺栓,在施工过程中对翼缘板造成了损伤。2.3 T梁翼板裂缝病害T 梁翼板出现横向裂缝为受力产生,主要产生原因为体外预应力技术在桥梁T梁加固中的应用王贵春摘要:通过对
5、某桥梁工程进行检查,发现桥梁存在各种病害,针对病害产生的原因进行了总结,对此提出了在桥梁 T 梁加固方案,通过方案比选,最终决定采用体外预应力技术对桥梁 T 梁进行加固处理。结果表明:加固后 T 梁的正截面抗弯承载能力、斜截面抗剪承载力均满足规范的要求;各梁的最大压应力值均小于规范的限值。此体外预应力技术在桥梁 T 梁加固中的应用效果显著,值得在类型项目中推广和应用。关键词:T 梁;体外预应力技术;桥梁;加固(邢台道桥建设工程有限公司,河北邢台 054000)252工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工车辆超载、混凝土自身徐变等因素。个别部位保护层过薄、箍筋暴露锈蚀
6、、施工中模板位置或钢筋位置有偏差、混凝土振捣不密实、分层浇注等,也是造成这种现象的一些客观原因。2.4 盖梁锈胀露筋病害盖梁锈胀露筋的主要原因,为混凝土徐变引起的细微裂缝吸收水分和侵蚀性气体后锈蚀钢筋,钢筋锈蚀后膨胀,导致保护层剥落露筋。2.5 桥面铺装病害桥面横向裂缝主要发生在桥跨连接处(伸缩缝处除外),主要是因为桥面简易连续而在支座处梁体不连续,运营过程中活载在墩顶产生负弯矩,加上梁体挠曲变形较大。同时由于汽车荷载以及温度变化,导致铺装层产生变形和内力,加速了裂缝的产生。裂缝主要发生在顺桥向第 4 跨左侧,共 1 处。结合现场检查情况,分析造成该种病害的主要原因为,前次铺筑过程中粗骨料离析
7、导致混合料摊铺不均匀,经重型车辆长期碾压后出现该种病害。2.6 伸缩缝病害伸缩缝锚固区混凝土开裂、型钢变形的原因,主要为温度应力、混凝土收缩徐变以及行车道重型车辆荷载等因素。止水条损坏主要是由橡胶条风化所致。3 加固方案3.1 加固方案比选结合该桥梁T梁出现的病害特点以及产生病害的原因,现提出体外预应力钢绞线和体外预应力碳纤维板加固方案,加固方案对比如表 1。3.2 加固方案确定首先,对桥梁结构的承载力进行验算,对桥梁结构的病害进行分析,表明该桥梁工程 T 梁承载力不足的根本原因,是由于跨中裂缝和马蹄底部裂缝病害的出现,导致承载力下降。鉴于此,采用主动体外预应力加固措施,以提高 T 梁的抗弯和
8、抗剪承载能力,改善梁体的应力状况。根据现状桥梁承载力验算结果和病害的严重程度,分别采用体外预应力钢绞线和体外预应力碳纤维板两种加固措施。加固原则:对主跨跨中马蹄底部已出现结构性裂缝的梁板,和 2013 年主梁跨中腹板和马蹄,已采用碳纤维布加固的梁板,采用体外预应力钢绞线加固。对于没有严重裂缝的梁板,采用碳纤维布加固。根据该桥梁结构的病害现状对承载力进行验算,再经过专家组讨论,经过方案比选,最终确定该桥梁工程 T 梁采用预应力钢绞线进行加固处理。具体的施工方案如下:在腹板两侧各设置 1 束体外预应力钢束,钢绞线采用环氧涂覆无粘结钢绞线成品索,每束为 6 丝直径 15.2mm 钢绞线。体外预应力钢
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