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      T型剛構橋梁的加固方法
      發布時間:2014-08-05

       前言

        在20世紀70年代末90年代初,我國修建的大跨梁式橋中,帶掛梁的預應力T型剛構橋是主要的橋型之一,經多年使用,有相當一部分的這類橋由于各種原因出現了病害而不能正常使用,不得不進行加固維修。下面就這種橋型常見病害的產生原因作出分析,介紹一些加固方法,并通過實橋加固示例來說明加固效果。

        1、T型剛構橋梁的常見病害及產生原因 

         帶掛梁的預應力混凝土T型剛構橋,一般采用懸臂澆注、懸臂拼裝、支架現澆或在墩位處現澆后轉體施工形成,常見的病害及原因如下。

       。1)懸臂端部牛腿下撓過大。主要原因有梁的剛度下降、縱向預應力損失太多、施工質量差、材質差、超載和基礎沉陷等。

       。2)懸臂根部頂面開裂。主要原因為施工質量差、縱向預應力損失過大又嚴重超載造成強度不足。

       。3)懸臂1/2’跨附近腹板出現斜裂縫。該處雖不是剪力最大處,但變高度梁的腹板高度變化較大。主要原因為豎向預應力損失較大、腹板抗剪強度不夠、超載等。

       。4)懸臂端部兩腹板跨中的牛腿橫梁上的豎向裂縫。主要原因為牛腿橫梁的橫向預應力損失較大、超載等。

       。5)T構墩身出現水平裂縫較為難見,至于箱梁頂板跨中底面出現縱向裂縫與連續梁等其它箱形梁橋一樣有類似的原因,這里不作評論?傊,有相當一部分T型剛構橋剛竣工的時候,沒什么問題,使用一段時間后就出現一些病害。各方向的預應力損失過大與施工質量有很大關系,特別是為趕工期,施加預應力過早,混凝土徐變造成的預應力損失較大。另外,超載現象難以控制,實際使用中,超出設計活載標準的車輛時常過橋,特別是在經濟發展快的地區,更是如此。

        2、加固方法

        對于端部牛腿下撓過大的問題,只有從改善T構的受力及提高剛度著手,相對有效而又簡便的方法是在橋面增加預應力筋,以增加箱梁頂面抵抗負彎矩的能力。具體做法是:結合橋面的翻新改造,將原箱梁頂板面上的混凝土鑿除,根據新增預應力筋的數量,在T構兩端牛腿部位和靠近牛腿處的橋面板上鑿出橫向對稱的縱向為2-3排深約10CM的楔形錨坑,錨坑位置須避開原橋面預應力筋束位置。用高壓空氣將板面特別是錨坑的灰塵吹凈,再用高壓水沖洗干凈。在橋面鋪設穿有預應力筋的扁形波紋管或直接鋪設無粘結預應力筋,預應力筋從T構牛腿附近的一端拉到另一牛腿附近端。在錨坑里用環氧砂漿埋設事先焊接好的錨座,以便安放扁型錨具,見圖1和圖2。將近一半的錨板高度埋于箱梁頂板面以下,預應力筋套管或無粘結預應力筋緊貼箱梁頂板面,以便使頂板舊混凝土也承受一部分壓力,待環氧砂漿固化后,穿索張拉至設計張拉力的5%-10%,以使預應力筋拉直、拉緊定位。在錨頭后縱向幾米長的頂板上鉆約10CM深的孔,孔距大約在20倍孔徑左右,孔位應避開原箱梁頂板縱向鋼筋,呈梅花形分布在新布置的預應力筋四周。用高壓空氣將孔洞和橋面吹干凈,再用環氧膠液埋設按計算所需數量直徑不小于16cm的倒L形抗剪栓,或采用其它植筋方法設置抗剪栓。按新的橋面線形支模板并鋪設鋼筋網,新澆橋面混凝土的預壓力主要通過抗剪栓傳遞給箱梁頂板,并增強新舊混凝土的整體性。橋面混凝土采用鋼纖維混凝土,標號不低于原箱梁混凝土,以減小收縮、徐變,防止龜裂。為了保持橋面原有的線形,牛腿下凹處會因新澆注混凝土填層太厚,增加T構恒載負擔。為此可在保證滿足扁錨錨板局部承壓強度所需的填層厚度以上部分,采用輕質骨料的混凝土或三角填層的空心板混凝土橋面。另外,保證箱梁頂板面的粗糙與潔凈也很重要。還有一種做法是:在T構兩端靠近牛腿處的所有腹板兩側設置錨座,張拉體外預應力鋼束,對于一箱多室的箱形梁也可只在幾塊中腹板兩側設體外索。采用此種做法時,因牛腿處腹板較矮,設置體外索有限,抵抗懸臂負彎矩的力臂減小,其效果不如在橋面增加預應力。但也有一些優勢,如不必鑿除原橋面混凝土,不必中斷交通,費用較低,施工方便,可換索或再次張拉。只有在牛腿下撓不大或提高舊橋荷載等級,且原橋面尚好、箱梁腹板較多的境況下采用;蛘呦仍诟拱鍍蓚葟埨w外索,再在橋面混凝土層里張拉體內索。體外索可采用環氧全涂裝的無粘結PC’鋼絞線,若干根組成一束,或采用外有防護套管,管內有防腐填充材料的集束鋼絞線或無粘結鋼絞線。設置體外索的具體做法是:在靠近牛腿的腹板上,避開原腹板里的下彎索鉆孔,把相應位置的腹板混凝土打毛后,將焊有體外索錨座的鋼板孔眼與腹板上的混凝土孔對齊,穿高強螺栓并初擰,用兩側的鋼板夾緊中間的混凝土腹板,鋼板與腹板間留有3-4mm的縫隙,灌環氧樹脂膠液到縫隙中,將鋼板粘貼在腹板兩側,膠液固化后,擰緊高強螺栓到設計拉力。鋼板大小及高強螺栓個數是根據環氧樹脂膠液粘貼鋼板和混凝土的實驗抗剪強度計算出來的。體外索從T構牛腿一端拉到另一端,墩頂處穿過橫隔板上預先鉆好的孔洞,保持為一條直線,沿途以小于5m的間距設支架將體外索夾緊固定,以減小自由長度,防止過大的振動(如圖1)。對于箱梁裂縫較集中的部位,如鑿除橋面鋪裝層后,墩頂處箱梁頂板上緣的橫向裂縫、懸臂1/2跨附近腹板斜裂縫、牛腿端橫梁豎向裂縫、箱梁頂板跨中下緣縱向裂縫等部位,可采用粘貼碳纖維片或粘貼鋼板的方法,增強混凝土受拉區的抗裂性。粘貼用的環氧樹脂膠液不限于某種型號的產品,只要經實驗證明有足夠的粘結性、滲透性、抗老化性即可,固化時間以能使施工操作完成為宜。對于粘貼碳纖維片的膠液,另有一些特殊要求。



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