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预应力混凝土连续梁桥加固与拓宽设计是怎样的?

预应力混凝土连续梁桥加固与拓宽设计是怎样的?

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2017-08-08

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    桥梁结构现状   某预应力混凝土连续梁桥跨径组成为三联4x40m,桥梁全长495。43m,全桥共12孔。设计荷载:汽车-超20级,挂车-120。桥梁上部结构为单箱单室等截面预应力混凝土连续箱梁,梁高2。
  4m,顶板宽12。0m,底板宽5。8m,腹板为斜腹板。下部构造桥墩为双支点盖梁独柱墩,独柱墩柱径2。  2m,基础为4根1。2m钻孔灌注桩,0号台为肋式桥台扩大基础,12号台为组合式桥台、桩基础。
     在对该桥进行特殊检查时,发现各跨顶板均有纵向裂缝分布,缝宽0。05~0。2mm,裂缝长度由10c m~300cm不等,沿横桥向呈均布态势,裂缝间距15cm~50cm;腹板裂缝主要集中在支点附近及钢束齿板锚固区域,裂缝走向与钢束下弯方向基本垂直,缝宽0。
    05~0。3mm,最大裂缝宽度达到0。75mm,最长的裂缝已贯通整个腹板。底板有新增和发展的横向裂缝;箱梁顶板水蚀严重,钢筋锈胀混凝土大面积脱落,局部钢筋锈断,顶板混凝土局部有腐蚀和大块混凝土劈裂现象,顶板多处有钟乳状悬挂沉积物。
     计算分析在正常使用极限状态下,最不利荷载组合工况,主梁上、下缘均出现拉应力,均未超过A类构件规范容许应力值;最不利荷载组合工况,距边支点约5m处最大主拉应力达-2。  25M Pa。
  静载试验结论为,在试验荷载作用下边跨跨中截面应力校验系数1。03,挠度校验系数1。07~1。12,中跨跨中截面应力校验系数1。19,挠度校验系数1。09~1。10,中跨支点截面应力校验系数0。
  98。预应力混凝土桥梁的结构校验系数一般为0。7~0。9,但不得超过1。  05。该桥的结构校验系数较高,虽处于弹性工作状态,但已经没有强度储备。   病害分析   1、顶板纵向裂缝   本桥箱梁顶板宽12m,采用的单箱单室断面,横向跨度较大,顶板纵向裂缝由横向弯曲和箱梁畸变引起。
  抗裂验算最大裂缝宽度为0。21mm,因此有纵向裂缝产生,加之长期受超载车辆作用,裂缝发展、数量增加。     2、顶板横向裂缝   顶板横向裂缝主要位于齿板锚固前段约1m处,部分已横向贯通,是由于顶板束锚固过于集中,锚固位置不合理,导致局部应力超限引起。
     1999年加固时已灌浆封闭,顺桥向粘贴了钢板条,检测未发现处理过的横向裂缝有进一步开裂的现象。   3、腹板斜向裂缝   箱梁腹板在支点两侧5m范围内为50cm厚,其它位置均为30cm厚,对12m宽的单箱单室断面,腹板厚度是偏薄的。
    计算结果显示,在最不利荷载组合情况下,支点附近主拉应力达到2。24MPa,主拉应力超限。由主拉应力引起的斜裂缝首先出现在剪应力最大的部位,随着交通量的增加,裂缝长度不断向受压区发展,裂缝区也逐渐向跨中方向发展,最后导致剪切破坏,在多种力学破坏模式中,剪切破坏的危害最大,也最突然。
       4、底板横向裂缝   原桥的主梁顶底板钢束布置欠合理,底板预应力束偏短,顶、底板钢束锚固过于集中,箱梁局部应力超限,导致底板出现横向裂缝;计算结果显示,在最不利荷载组合情况下,箱梁底板距中墩5m处,拉应力为0。
  8MPa,距中墩10m处,无压应力储备。1999年增设的底板体外预应力,从一定程度上改善了底板的应力状况,裂缝数量没有明显的增加,但因体外预应力只施加在底板局部,而原箱梁的底板钢筋配置偏弱,在加固后近10年的运营期中,受超载车辆的长期作用,无压应力储备的底板出现开裂。
       5、箱梁刚度情况分析   对桥梁的振动评价可以采用狄克曼指标K,即用人的敏感度来判别人体对结构振动感觉的界限,该桥在重车作用下会给人以明显的振感,说明在重车作用下,桥梁振幅比较大。
  静载试验得出的跨中挠度校验系数在1。07~1。12之间,对预应力混凝土桥梁,挠度校验系数常值为0。  7~1。0,挠度校验系数偏高,说明箱梁的刚度储备偏低。顶板、腹板的多处开裂,削弱了箱梁刚度。
     6、顶板病害分析   箱梁顶板病害与水蚀有关,桥面铺装破损造成桥面雨水渗入箱梁顶板,雨水渗透到混凝土内部,将一部分水泥的水化产溶解并析出;雨水还造成钢筋严重锈蚀、膨胀,钢筋保护层厚度不足,从而导致混凝土开裂剥落。
       在检测期内,气候干燥,但是箱梁顶板还有大面积的潮湿区域,局部混凝土腐蚀析出了含水分的胶状结晶,判断可能是桥梁施工时,模板上涂刷的油脂类化学品在拆模后留在箱梁顶板下缘,形成一层封闭阻水薄膜,造成由桥面渗入顶板的雨水不能渗出,长期积存在顶板混凝土中,积水通过压浆不密实的预应力管道流出,从而导致齿板锚头因长期渗水形成钟乳石状的结晶。
    。

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