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      道橋典型病害分析及加固設計方案
      發布時間:2014-08-05
      1 概述 
          馬尾互通C匝道橋位于馬尾互通區內,全長652.50m,橋跨組合5×25m+1×20m+2×30m+2×25m+5×25m+5×25m+5×25m+1×21m;上部結構為等截面預應力砼連續剛構箱梁;平曲線最小半徑為127.75m。下部結構為墻式橋墩、鉆孔灌注樁基礎、整體式橋臺、擴大基礎;球型支座;橋面設80型伸縮縫。


          在例行養護檢查中發現,多跨箱梁腹板出現豎向裂縫,箱梁底板出現縱橫向和斜向裂縫。梁端腹板出現斜向裂縫。墩柱上部出現豎向和環狀裂縫,部分墩柱橫向出現偏位。為此,檢測單位對病害進行了專項檢測,對病害成因進行分析,并提出相應的加固設計方案。 
          2 匝道橋病害檢測情況 
          2.1 檢測內容和檢測方法 
          利用橋檢車提供的平臺,對匝道橋箱梁梁體底板、腹板和翼緣板等進行全面檢查,并對墩柱外觀和偏位,以及支座工作狀況進行詳細的檢測。 
          (1) 墩柱和梁體外觀檢測:近距離主要以目測為主,發現問題進行詳細觀察。發現裂縫的位置,紅筆標識并拍照,并用刻度尺、裂縫寬度儀和深度儀對裂縫長度、寬度、深度進行觀測及記錄。 
          (2) 支座工作狀況檢查:目測破損、異常變形等情況,有無明顯的變位痕跡、墊石破損等情況。如發現支座有變形、位移等,分別用游標卡尺、墊尺等進行量測。 
          (3) 墩柱的變位觀測:該橋屬于曲線橋,橋墩為墻式橋墩,同時橋墩高度均較大。為保證測量的精度,墩柱的偏位采取在每個墩柱橫向和縱向的正前方架設全站儀,分別測量墩柱的橫向和縱向偏位。 
          2.2 檢測結果 
          通過以上檢測,得到梁體、墩柱和支座病害,簡要記錄如下: 
          (1) 梁體和墩柱裂縫。梁端腹板斜向裂縫主要集中于第五跨、第十跨、第十一跨;梁體腹板豎向和底板縱向、橫向和斜向裂縫主要集中于第三跨、第四跨、第十四跨、第十七跨、第十九跨、二十五跨。 
          8根墩柱距墩頂4~5m范圍內出現橫向裂縫和豎向裂縫。 
          (2) 14個支座出現橫向滑移,最大位移量為4.0cm。大部分螺栓螺母銹蝕。其中一個支座上下螺栓卡位。 


          (3) 墩柱橫向偏位最大為13、14號墩,傾斜度為6.1‰;縱向偏位最大為6號墩,但傾斜度為2.9‰。 
          3 病害原因分析 
          (1) 梁端腹板出現斜向裂縫,主要集中于第五跨、第十跨、第十一跨等安裝伸縮縫的梁端位置。由于匝道橋平曲線半徑較小,箱梁在彎矩和扭矩復合作用下,伸縮縫附近的梁端腹板可能出現局部受剪過大現象,從而出現斜向裂縫。 
          (2) 梁體腹板豎向和底板縱向、橫向和斜向裂縫主要集中于第三跨、第四跨、第十四跨、第十七跨、第十九跨、二十五跨。這些裂縫的出現,與匝道橋平曲線半徑較小、箱梁的彎矩和扭矩復合作用明顯有關,并由于超載車輛的通行加劇裂縫的出現。 
          (3) 墩柱裂縫主要產生在距頂部4~5m處,這是由于該橋屬于連續剛構結構,橋墩在整體受力協調變形后,在距墩頂和墩底約1/3處受力最大,從而該部位易出現開裂現象。 
          4 結構加固方案 
          針對該橋出現的典型病害情況,經過反復的驗算,參照其它類似橋梁的加固經驗,提出以下加固方案。 
          4.1 上部結構加固 
          (1) C匝道5號墩頂向4號墩側箱梁兩側腹板、10號墩頂向9號墩側箱梁兩側腹板、10號墩頂向11號墩側箱梁兩側腹板,需要采用碳纖維布加固。 
          (2) 加固范圍為靠梁端3m區段整腹板,縱向及豎向均采用30cm寬碳纖維布,間距20cm。 
          4.2 更換支座 
          (1) 需要進行支座更換的墩號為:C匝道橋15號墩靠14號墩側。將原支座更換為單、雙向滑動盆式橡膠支座,縱橋向平面曲線內側更換為GPZ(II)2.5DX,曲線外側更換為GPZ(II)2.5SX。 
          (2) 在加固后墩頂設置臨時頂梁支點。 


          4.3 下部結構加固方案 
          經分析考慮,對C匝道10號、15號、20號墩下部結構進行加固。下部結構加固分三個方面: 
          (1) 墩身的加固。 
          原橋墩身為花瓶式墩,墩身中下部尺寸為200cm×120cm并設有25cm×15cm倒角的等截面矩形段,上半部分為410cm高的花瓶式變寬段,墩頂平面尺寸為400cm×140cm并設有10cm×6cm倒角。墩身的加固為對稱加固,新老墩身豎向中心線重合。加固后的墩身中下部尺寸為360cm×180cm并設有25cm×15cm倒角的等截面矩形段,上半部分為410cm高的花瓶式變寬段,墩頂平面尺寸為560cm×180cm并設有25cm×15cm倒角。 
          在墩身四周各面,以40cm×40cm左右的間距植入普通剪力筋后,綁扎加固墩身鋼筋,逐段澆筑墩身砼。在墩身頂面以下豎向15cm間距種植兩排抗拔鋼筋,橫向間距為30cm。植筋結束后應進行清整,方可進行加固部分的鋼筋及砼的施工。 
          (2) 承臺的加固。 


          原橋墩承臺為縱橫橋向均為320cm、厚200cm的矩形承臺,加固厚的承臺尺寸為:橫橋向長1120cm,縱橋向寬380cm、厚250cm。新舊承臺底面同標高,豎向中心線重合,為對稱布置。 
          將原承臺橫橋向側面砼鑿除20cm厚,露出橫橋向承臺底面鋼筋,并將其與加固部分鋼筋雙面等強焊接。將原承臺頂面及縱橋向側面充分鑿毛,使新舊砼能結合緊密,共同受力,并在縱橋向側面以30cm×30cm左右的間距植入普通剪力筋。 
          (3) 樁基的加固。 
          原橋承臺下樁基為單根直徑180cm樁基,在原橋墩樁基中心線橫橋向兩側各450cm補設兩根直徑120cm的樁基,與加固部分承臺對應。 
          (4) 下部結構加固要點。 
          ① 墩身及承臺的施工注意事項。 
          a.植筋鉆孔應盡量采用小的振動工藝,植入深度應大于12d,直徑為25mm的鋼筋鉆孔直徑為32mm,直徑為20mm的鋼筋鉆孔直徑為28mm,鉆孔時要避開原結構鋼筋,若鉆眼位置與原結構鋼筋相碰,可適當挪動鉆眼位置1~2cm,以保證不損傷原結構鋼筋。每個鉆孔結束后應盡快安排植筋工作。 
          b.種植錨筋前,鉆孔要用刷子及清潔壓縮空氣清孔,并滿足植筋的干燥要求,抗拔種植錨筋所用的膠劑,設計參考采用喜利得HY-150化學粘合劑固定鋼筋,要求200C凝膠時間10min以內,固化時間1h以內。鉆孔植筋應由專業人員操作,并對所用膠劑進行粘結抗拔試驗,驗證凝膠和固化時間,合格后,方可正常使用,植筋結束后,應進行清整。 
          c.墩身及承臺原結構表面要充分鑿毛,使新舊混凝土能結合緊密,共同受力。 
          ② 樁基施工注意事項。 
          a.樁基施工要求鋼護筒落入巖面,全過程采用回旋鉆鉆孔,反循環吸漿工藝,施工過程中避免對樁周土體產生震動。 
          b.樁底進入微風化巖面長度應全截面進入巖面不少于1.5倍樁徑,樁底沉渣不得大于3cm。 
          c.樁內主筋需要焊接時,每個斷面接頭數不應超過主筋的50%,焊接采用雙面焊接,焊縫長度不小于5d。 
          5 結束語  
          在高速公路橋梁中,匝道橋最容易出現病害,且病害的形式多而雜,匝道橋多為帶坡度的彎橋,病害的檢測多要采用橋|來源|考試|大|檢車或搭腳手架進行,故病害不易發現,通過本文的典型病害分析,可以為其它匝道病害的觀測和加固提供借鑒。


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