大跨度橋梁普通預(yù)應(yīng)力體外索更換加固設(shè)計(jì)研究

胡宏斌

（廣州華南路橋?qū)崢I(yè)有限公司，廣東廣州 510640）

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大跨度橋梁普通預(yù)應(yīng)力體外索更換加固設(shè)計(jì)研究

胡宏斌

（廣州華南路橋?qū)崢I(yè)有限公司，廣東廣州 510640）

摘要：結(jié)合廣州華南大橋普通預(yù)應(yīng)力體外索的更換加固工程，根據(jù)其病害情況及產(chǎn)生原因，提出了體外索更換原則；根據(jù)該原則進(jìn)行普通預(yù)應(yīng)力體外索更換設(shè)計(jì)，介紹了更換設(shè)計(jì)要點(diǎn)及施工要點(diǎn)；根據(jù)梁體主控截面的應(yīng)變和橋面線形監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)加固效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：橋梁；普通預(yù)應(yīng)力鋼索；體外索更換；加固設(shè)計(jì)

1　工程概況

廣州華南大橋主橋上部結(jié)構(gòu)為（110+190+ 110）m三跨預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)，全長(zhǎng)410 m，橋?qū)?6 m，分左、右兩幅橋修建。上部結(jié)構(gòu)主梁采用三向預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，單幅橋采用單箱單室斷面，每幅橋箱梁頂面寬度為17.75 m，底面寬度為9.5 m，箱梁頂板設(shè)置1.5%單向橫坡。原設(shè)計(jì)采用體外普通預(yù)應(yīng)力鋼索，每幅橋中跨底板設(shè)置8束27?j15.24 mm 及4束22?j15.24 mm體外普通預(yù)應(yīng)力鋼索，每幅橋邊跨底板設(shè)置6束19?j15.24 mm體外普通預(yù)應(yīng)力鋼索。每跨體外預(yù)應(yīng)力鋼索均錨固于砼斜錨齒板上。原設(shè)計(jì)體外預(yù)應(yīng)力鋼索張拉力為鋼絞線破斷強(qiáng)度的65%，即單根鋼索張拉力為169.3 k N。

該橋在營(yíng)運(yùn)期發(fā)生普通預(yù)應(yīng)力體外索銹蝕病害，導(dǎo)致體外索發(fā)生斷裂，斷裂位置為錨具喇叭口尾端（見圖1）。

圖1　固定端錨頭銹蝕情況

該橋北側(cè)邊跨靠近中央分隔帶位置的左北2-N體外索發(fā)生整束銹蝕斷裂病害，從現(xiàn)場(chǎng)斷裂的索體情況分析體外索斷裂原因如下：9～10根鋼索銹蝕嚴(yán)重，余下鋼索為齊口拉裂脆斷，蓋帽內(nèi)沒有水泥漿，索內(nèi)也未注滿水泥砂漿。因此，普通預(yù)應(yīng)力鋼索壓漿不飽滿導(dǎo)致鋼索處于水氣中得不到保護(hù)，鋼索長(zhǎng)期受空氣中的氧和水的侵蝕而發(fā)生銹蝕；銹蝕后的鋼絞線受力截面減小，使鋼絞線承擔(dān)的實(shí)際應(yīng)力大于設(shè)計(jì)應(yīng)力，隨著銹蝕程度的加深，鋼絞線的抗拉強(qiáng)度滿足不了既有拉力時(shí)即發(fā)生斷裂。

2　體外索更換原則

（1）從該橋各年定期檢測(cè)報(bào)告來看，箱梁基本未出現(xiàn)大的受力裂縫，主梁撓度也趨于穩(wěn)定，說明原設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力布置及預(yù)應(yīng)力度能滿足大橋正常運(yùn)營(yíng)的要求。因此，待更換的體外索仍維持原設(shè)計(jì)張拉力，預(yù)應(yīng)力布置方案基本維持不變。

（2）該橋體外索斷裂原因主要為水泥漿不飽滿，加固設(shè)計(jì)主要解決體外索的防銹防腐問題。為提高體外索的防腐性能，體外索采用外包熱擠壓HDPE護(hù)套的填充型環(huán)氧涂層無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼索，錨具及預(yù)埋管內(nèi)灌注防腐蠟油。

（3）更換后的體外預(yù)應(yīng)力體系及材料應(yīng)具有錨固性能可靠、防腐性能優(yōu)良、便于檢測(cè)和換索等技術(shù)性能，滿足“易安裝、可檢查、可維修、可更換”的設(shè)計(jì)要求。

3　體外索更換設(shè)計(jì)與施工

3.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）體外索及錨具。體外索采用外包熱擠壓HDPE護(hù)套的高強(qiáng)度低松弛填充型環(huán)氧涂層無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線成品索。體外預(yù)應(yīng)力鋼束張拉力取鋼絞線破斷強(qiáng)度的65%，即單根鋼絞線張拉力為169.3 k N，體外索位置及線形保持原設(shè)計(jì)不變。錨固設(shè)計(jì)見圖2、圖3。

圖2　TWD15-19體外預(yù)應(yīng)力張拉錨固構(gòu)造圖（單位：mm）

圖3　索體表面示意圖

（2）體外索防腐。錨墊板及預(yù)埋鋼管內(nèi)灌注防腐蠟油，蓋帽內(nèi)灌注防腐蠟油并設(shè)置防護(hù)布罩。

3.2施工要點(diǎn)

（1）在澆筑齒板砼時(shí)，盡量選擇夜間車流量小的時(shí)段。體外索更換時(shí)應(yīng)封閉2條車道并限制汽車荷載不超過15 t，限速（40 km/h）慢行，保持不少于20 m的車距。

（2）在體外索安裝過程中注意外套管的保護(hù)，不允許直接在底板上拖動(dòng)，下面最好有拖輪支撐。體外索運(yùn)輸及施工過程中做好剝掉PE部分體外索鋼絞線的防護(hù)，避免劃傷環(huán)氧涂層。

（3）錨具安裝時(shí)，將錨具準(zhǔn)確安裝到齒板上，并與預(yù)埋鋼管緊密連接起來，錨墊板及預(yù)埋鋼管連接處用膠帶緊密纏包，避免漏漿；務(wù)必將錨板各錐孔內(nèi)的油脂、雜物等清理干凈；錨板應(yīng)嵌入錨墊板上的預(yù)留槽口內(nèi)，并與索體軸線垂直，錨板緊貼錨墊板，注意保護(hù)各組裝件不受污漬污染；安裝夾片前，將錨固處的每股鋼絞線清洗干凈；3片夾片應(yīng)均勻分布，并臨時(shí)打緊。

（4）體外預(yù)應(yīng)力鋼束在錨具喇叭口內(nèi)，最外層鋼絞線的發(fā)散角度不應(yīng)大于2.5°，并嚴(yán)格保證最外層鋼絞線與喇叭管內(nèi)壁不接觸，避免劃傷鋼絞線。張拉時(shí)，千斤頂應(yīng)勻速加載一個(gè)或多個(gè)行程，直至達(dá)到設(shè)計(jì)索力，然后頂壓夾片進(jìn)行錨固。

（5）體外索張拉完后，熱擠HDPE護(hù)套端部距錨墊板尾端距離不得大于20 cm。

（6）張拉結(jié)束后，安裝密封膠圈并在密封膠圈四周外露部分涂抹聚氨酯密封蠟油，保證該位置的密閉性；然后在密封膠圈附近1 m位置填充聚氨酯發(fā)泡劑（應(yīng)保證填充密實(shí)），在錨墊板內(nèi)及預(yù)埋鋼管內(nèi)未填充聚氨酯發(fā)泡劑的區(qū)域灌注防腐蠟油，防腐蠟油必須灌滿。

4　施工過程監(jiān)測(cè)

為確保施工過程中橋梁的安全，對(duì)橋梁梁體主控截面的應(yīng)變和橋面線形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（1）應(yīng)變監(jiān)測(cè)。單幅橋共設(shè)7個(gè)測(cè)試截面、30個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，全橋兩幅橋共布置60個(gè)外貼應(yīng)變測(cè)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)變監(jiān)測(cè)（見圖4）。

圖4　應(yīng)變監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

（2）橋面線形測(cè)量。每幅橋橫向各布設(shè)2條永久線形測(cè)點(diǎn)，分別為內(nèi)側(cè)防撞墻和外側(cè)腹板頂部橋面人行道路緣石位置，同時(shí)分別在兩幅橋行車道中間加設(shè)臨時(shí)線形測(cè)點(diǎn)，全橋共布置116個(gè)線形測(cè)點(diǎn)。

5　加固效果評(píng)價(jià)

為獲得體外預(yù)應(yīng)力束張拉后產(chǎn)生的有效預(yù)應(yīng)力值（錨固力值），預(yù)測(cè)后期運(yùn)營(yíng)階段預(yù)應(yīng)力的變化情況，在部分預(yù)應(yīng)力筋張拉端安裝壓力傳感器測(cè)試預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際預(yù)應(yīng)力值。全橋選取部分鋼索共安裝5個(gè)壓力傳感器。預(yù)應(yīng)力張拉力及錨固力監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，鋼索錨固力能達(dá)到設(shè)計(jì)張拉力的98%以上，基本滿足設(shè)計(jì)張拉力的要求。

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中圖分類號(hào)：U445.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-2668（2016）03-0236-03

收稿日期：2016-01-15