五里店立交橋箱梁變形鑒定分析

陳 奎 鄧小波

1 概述

五里店立交橋箱梁施工采用現(xiàn)澆支架,在箱梁底板和腹板混凝土澆筑過(guò)程中YP16～A17跨間支架下部地基由于承載力不足造成局部下沉,箱梁跨中段產(chǎn)生了變形。橋面頂板鋼筋安裝前,中腹板鋼筋最低點(diǎn)(跨中)比設(shè)計(jì)位置低了7.5 cm;面層鋼筋安裝上去后,面層鋼筋與中腹板鋼筋間距9.3 cm(9.3=7.5+1.8,其中,有1.8 cm差距原因,是面層鋼筋未安裝鉤子筋定位,標(biāo)高高了1.8 cm)。箱梁的變化從腹板、底板灌注時(shí)便發(fā)生,在采取支架地基加固處理后,變化趨于穩(wěn)定,拆模后對(duì)箱梁底板進(jìn)行了檢測(cè),箱梁底板有少部分裂縫產(chǎn)生。

2 檢測(cè)內(nèi)容

2.1 箱梁實(shí)測(cè)變形

在該箱梁支架拆除后,對(duì)箱梁變形值采用高精度電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行了量測(cè),量測(cè)位置選為距A17端9.0 m,12.0 m,15.0 m,18.0 m,21.0 m。測(cè)點(diǎn)布置在箱梁左右底板邊緣和相對(duì)應(yīng)的頂板位置。支架拆除后箱梁實(shí)際量測(cè)數(shù)據(jù)表明,相對(duì)原設(shè)計(jì)值而言：箱梁實(shí)測(cè)底板最大下?lián)现禐?3 mm,其中跨中下?lián)现禐?6 mm;箱梁實(shí)測(cè)頂板最大變形值為26 mm,位于跨中部位。

2.2 斷面尺寸

采用鉆孔法對(duì)檢測(cè)斷面(里程位置為K0+760,K0+757,K0+754,K0+751,K0+748)的實(shí)際斷面尺寸進(jìn)行了檢測(cè)。

對(duì)各檢測(cè)斷面箱梁的實(shí)際尺寸分析可知,YP16～A17跨K0+760,K0+757,K0+748斷面高度滿足規(guī)范要求(斷面高度允許偏差：+5 mm,-10 mm)。K0+754斷面高度比設(shè)計(jì)值大15 mm,K0+751斷面高度比設(shè)計(jì)值大34 mm。

2.3 鋼筋間距和保護(hù)層厚度檢測(cè)

鋼筋間距和保護(hù)層厚度檢測(cè)采用鋼筋掃描儀。實(shí)測(cè)箱梁底板縱向鋼筋間距89.4 mm,保護(hù)層厚度35.4 mm,箱梁底板橫向鋼筋間距91.0 mm,保護(hù)層厚度30.1 mm。均滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

2.4 預(yù)應(yīng)力實(shí)際線形檢測(cè)

預(yù)應(yīng)力實(shí)際線形檢測(cè)采用超聲波檢測(cè)儀。測(cè)試結(jié)果表明,預(yù)應(yīng)力實(shí)際線形與底板間距與原設(shè)計(jì)相符。

預(yù)應(yīng)力管道的安裝、定位在腹板、底板鋼筋安裝定位以后進(jìn)行,管道傳入鋼筋骨架后,從底模面測(cè)量管道坐標(biāo)定位,并與骨架用定位筋固定。支架沉降引起的箱梁變形不影響預(yù)應(yīng)力管道和箱梁底板的相對(duì)位置,但預(yù)應(yīng)力實(shí)際線形隨箱梁變形而發(fā)生了相應(yīng)的變化。

2.5 結(jié)構(gòu)裂縫檢測(cè)

在箱梁拆模前后分別對(duì)箱梁的裂縫進(jìn)行了全面檢測(cè),測(cè)試儀器為裂縫觀測(cè)儀。

該橋梁初次檢測(cè)時(shí)預(yù)應(yīng)力尚未張拉,灌注模板沒(méi)有拆除,為了開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)工作,在箱梁A17～YP16跨底模板處布置5個(gè)檢測(cè)斷面,位置為距A17橋臺(tái)7 m,12 m,15 m,17 m,21 m。每個(gè)斷面開(kāi)挖5個(gè)400 mm×400 mm的開(kāi)孔,露出箱梁底板。

經(jīng)檢查,裂縫主要集中于箱梁底板跨中部位,裂縫寬度和延伸長(zhǎng)度均較小,最大裂縫寬度0.01;深度也僅限于箱梁底板表面。

模板拆除后,再次對(duì)底板裂縫情況進(jìn)行了檢查,原有裂縫有所減小,未發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生。

2.6 混凝土實(shí)際強(qiáng)度檢測(cè)

混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用機(jī)械鉆芯法,現(xiàn)場(chǎng)鉆取混凝土芯樣4組,其中箱梁底板和腹板各取2組。所測(cè)試混凝土10 d強(qiáng)度值分別為43.8 MPa,52.5 MPa,44.1 MPa,48.3 MPa,滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

2.7 箱梁附加內(nèi)力

1)對(duì)箱梁的變形過(guò)程進(jìn)行分析,箱梁隨支架沉降變形在其腹板、底板混凝土灌注過(guò)程便已發(fā)生,灌注完成后,對(duì)中腹板下方底板測(cè)量,YP167～A17跨中部位18 m長(zhǎng)度范圍,有下?lián)锨闆r。經(jīng)實(shí)測(cè),跨中中腹板下方,最大下?lián)?5 mm。箱梁頂板混凝土灌注結(jié)束后,對(duì)箱梁跨中腹板底部,再次用水平儀進(jìn)行了觀測(cè)。跨中23 m范圍內(nèi),沿縱向均有下?lián)犀F(xiàn)象,跨中點(diǎn)下?lián)献畲?1 mm,逐漸向兩支點(diǎn)變小。

根據(jù)混凝土灌注過(guò)程和時(shí)間分析,箱梁隨支架沉降變形而產(chǎn)生附加內(nèi)力的是隨混凝土灌注而逐漸發(fā)生的,其隨著混凝土的凝固應(yīng)得到有效的釋放,由于對(duì)支架地基的及時(shí)加固,其主要變形過(guò)程在混凝土的凝固前應(yīng)已完成。

2)為了準(zhǔn)確了解箱梁的附加應(yīng)力情況,采用應(yīng)力釋放法對(duì)箱梁底板的應(yīng)力進(jìn)行了測(cè)試,其原理是在箱梁底板近中部位先粘貼混凝土應(yīng)變花,然后在混凝土應(yīng)變計(jì)附近切槽(或鉆孔),使切槽(或鉆孔)附近應(yīng)力被釋放,造成應(yīng)力的重新分布,根據(jù)附近應(yīng)力的變化,用彈性力學(xué)推算箱梁底板處產(chǎn)生的附加應(yīng)力。

實(shí)測(cè)結(jié)果表明箱梁底板殘余的附加應(yīng)力較小。另外支架拆除后,箱梁底板裂縫極少也說(shuō)明了殘余的附加內(nèi)力不大。

3 橋梁承載能力驗(yàn)算

3.1 實(shí)際斷面尺寸變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

箱梁由于斷面尺寸的變化會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力產(chǎn)生一定的影響。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖1,表1,從表1中可知,箱梁斷面尺寸變化對(duì)箱梁恒載的附加內(nèi)力值不到恒載的2%,對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響很小。

表1 斷面尺寸變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

3.2 鋪裝層厚度調(diào)整對(duì)成橋結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響

箱梁變形后,繼續(xù)按設(shè)計(jì)高程施工鋪裝層厚度會(huì)有一定的增加,最大差別為2.6 cm。為了了解鋪裝層厚度變化對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響,對(duì)其進(jìn)行了分析,其結(jié)果見(jiàn)圖2,表2。

從表2中可知,鋪裝層厚度增加對(duì)箱梁恒載的附加內(nèi)力值不到恒載的2%,其對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響較小,建議鋪裝層按原設(shè)計(jì)施工。

3.3 承載力驗(yàn)算

根據(jù)JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定,對(duì)箱梁的承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行了驗(yàn)算。箱梁依據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉后實(shí)際量測(cè)數(shù)據(jù)(截面形式、線形)建模。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3～表 5,表中壓應(yīng)力為“-”,拉應(yīng)力為“+”。驗(yàn)算結(jié)果說(shuō)明箱梁的承載能力滿足設(shè)計(jì)要求。

表2 鋪裝層厚度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響

表3 承載力能力極限狀態(tài)驗(yàn)算(基本組合)

表4 正常使用階段承載力驗(yàn)算(長(zhǎng)期效應(yīng)組合)

表5 正常使用階段承載力驗(yàn)算(短期效應(yīng)組合)

4 加固措施

1)在中腹板頂面鋼筋上,增設(shè)了4根16 mm縱向鋼筋,與橋面橫向鋼筋形成網(wǎng)片。并將鋼筋網(wǎng)片用彎鉤鋼筋將其與腹板鋼筋連接,形成整體,以加強(qiáng)頂板、腹板鋼筋的整體受力。

2)頂板混凝土已經(jīng)灌注后,采用植筋加強(qiáng)的方式,加強(qiáng)中腹板和頂板的整體受力性能。方案見(jiàn)圖3。

5 結(jié)語(yǔ)

箱梁經(jīng)加固處理后已通過(guò)橋梁荷載試驗(yàn),目前運(yùn)營(yíng)正常。由于下部地基的處理不當(dāng)或加固不到位造成箱梁的破壞和變形已經(jīng)有了很多次工程實(shí)例,應(yīng)重視這方面的處理工作。

[1]CJJ 2-90,市政橋梁工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]閻 瑛.淺談如何加強(qiáng)橋梁工程質(zhì)量管理[J].山西建筑,2008,34(8)：236-237.