連續(xù)剛構(gòu)橋主梁下擾的影響因素分析及處治研究

李典豪 沈兆坤

（1、貴州高速公路集團(tuán)有限公司， 貴州 貴陽(yáng) 550000）

連續(xù)剛構(gòu)橋梁以其跨越能力大、施工及養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)的山區(qū)高速公路及沿海的跨海大橋中得到廣泛應(yīng)用。但是近年來(lái)在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外許多大跨連續(xù)剛構(gòu)橋均存在跨中下?lián)线^(guò)大的病害。

混凝土的收縮徐變、預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失和橋梁的施工質(zhì)量是導(dǎo)致剛構(gòu)橋梁下?lián)系闹饕颉?/p>

1 收縮徐變對(duì)剛構(gòu)橋梁下?lián)系挠绊?/h2>

徐變之所以能夠影響后期撓度，是因?yàn)槭┕ず淆埱埃Y(jié)構(gòu)體系內(nèi)存在不平衡的彎矩，即預(yù)應(yīng)力彎矩不能完全與自重彎矩平衡，在截面產(chǎn)生轉(zhuǎn)角。合龍后，徐變沿著轉(zhuǎn)角繼續(xù)產(chǎn)生撓度。影響混凝土徐變的因素很多，歸納起來(lái)可分為內(nèi)部和外部因素兩部分。內(nèi)部因素主要是指混凝土的組成材料及其性質(zhì)、配合比； 外部因素則是指加載齡期、持荷時(shí)間、環(huán)境因素( 相對(duì)濕度和溫度) 、結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)等。

1.1 加載齡期對(duì)下?lián)系挠绊?/h3>

加載齡期對(duì)混凝土的徐變有較大的影響，加載齡期越短，混凝土的徐變?cè)酱?。大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋一般采用懸臂澆注法施工，每個(gè)節(jié)段施工的時(shí)間大概為10 d，混凝土的加載齡期一般為7 d。而實(shí)際施工過(guò)程中，施工單位常因趕工期而在混凝土中摻加早強(qiáng)劑，氣溫較高時(shí)甚至2～3 d 混凝土達(dá)到強(qiáng)度后便張拉預(yù)應(yīng)力。但是早強(qiáng)劑雖提高了混凝土的早期強(qiáng)度，但對(duì)早期的彈性模量影響不大，這樣預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)，混凝土的彈性模量偏低，從而導(dǎo)致混凝土后期的徐變變形增大。

1.2 相對(duì)濕度對(duì)下?lián)系挠绊?/h3>

環(huán)境相對(duì)濕度對(duì)混凝土的徐變變形也有較大的影響，環(huán)境相對(duì)濕度越大，蒸發(fā)量愈小，水泥的水化程度愈高，水泥凝膠體的密度也愈大，混凝土徐變?cè)叫?，且相?duì)濕度對(duì)加載早期的徐變影響更大。

2 預(yù)應(yīng)力損傷對(duì)剛構(gòu)橋梁下?lián)系挠绊?/h2>

引起預(yù)應(yīng)力損失的原因很多，包括施工工藝、材料性能等，一般應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，如果沒(méi)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，則可根據(jù)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力是將錨下控制應(yīng)力，扣除相應(yīng)階段的應(yīng)力損失后，在預(yù)應(yīng)力鋼束中實(shí)際存在的預(yù)拉應(yīng)力值。有效預(yù)應(yīng)力具有時(shí)間相關(guān)性，有實(shí)測(cè)結(jié)果表明，8年內(nèi)預(yù)應(yīng)力的長(zhǎng)期損失可達(dá)到成橋時(shí)的有效預(yù)應(yīng)力的16%。

在實(shí)際工程中，發(fā)現(xiàn)張拉后梁體的有效預(yù)應(yīng)力與理論設(shè)計(jì)值之間存在較大的差異，這主要是灌漿質(zhì)量不滿(mǎn)足要求造成的。由于當(dāng)前國(guó)內(nèi)的施工技術(shù)水平有限，在舊橋的拆除過(guò)程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿達(dá)不到要求，孔道中存在空隙及漿體離析現(xiàn)象，甚至有些地方還存在積水。在這種情況下的鋼絞線很發(fā)生銹蝕破壞，而鋼束的有效預(yù)應(yīng)力也發(fā)生較大幅度的降低。

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在懸臂施工過(guò)程中的荷載由頂板預(yù)應(yīng)力束和腹板預(yù)應(yīng)力束承擔(dān)，而在成橋階段和運(yùn)營(yíng)階段出現(xiàn)的正彎矩則由底板預(yù)應(yīng)力束承擔(dān)，所以如果頂板、腹板預(yù)應(yīng)力束和底板預(yù)應(yīng)力束存在部分失效的話(huà)，將對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、撓度產(chǎn)生較大的影響。

3 超重對(duì)剛構(gòu)橋梁下?lián)系挠绊?/h2>

由于現(xiàn)場(chǎng)施工中結(jié)構(gòu)尺寸、鋪裝層厚度控制不準(zhǔn)，混凝土容重具有離散性，所以箱梁容易出現(xiàn)超重的現(xiàn)象。如果超重控制在一定的范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的撓度產(chǎn)生太大的影響，但是由于在實(shí)際中關(guān)于箱梁超重缺乏有指導(dǎo)價(jià)值的統(tǒng)計(jì)資料，設(shè)計(jì)中無(wú)法準(zhǔn)確考慮超重對(duì)結(jié)構(gòu)撓度的影響。

4 剛構(gòu)橋梁跨中下?lián)霞庸烫幹螌?shí)例

貴州某大橋主橋?yàn)闃蚩绮贾?20m+4×225m+120m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋， 上部結(jié)構(gòu)為單箱單室的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，單幅橋面寬12m，橋墩均為雙肢薄壁墩。

2014年10月份進(jìn)行了定期檢查，據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011），此橋的全橋技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果為3類(lèi)，表示該橋處于“有中等缺損，尚能維持正常使用功能”。另外主橋的主要病害為主跨跨中明顯下?lián)?。根?jù)2014年10月測(cè)量結(jié)果與竣工測(cè)量（2008年2月）、竣工一年后（2009年3月）的標(biāo)高比較，結(jié)果表明：2014年10月份測(cè)量時(shí)主橋左右幅四個(gè)主跨跨中與竣工時(shí)相比，均發(fā)生了明顯的下?lián)?。左幅跨中下?lián)狭孔畲筮_(dá)到35cm，平均年下?lián)?cm/年。右幅跨中下?lián)狭孔畲筮_(dá)到約28cm，平均年下?lián)?cm/年。從上可知，此橋面臨著跨中撓度下?lián)线^(guò)快的問(wèn)題。

跨徑220～270m的混凝土梁橋跨中年平均下?lián)?～3cm，對(duì)比之下，此橋下?lián)纤俣让黠@過(guò)快。針對(duì)主梁跨中的過(guò)快下?lián)希岢隽嗽鲈O(shè)箱梁內(nèi)體外預(yù)應(yīng)力的主動(dòng)加固方案。

根據(jù)橋梁資料以及病害情況，以及以往對(duì)該類(lèi)橋梁的分析和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋可能存在預(yù)應(yīng)力損失比規(guī)范理論值偏大的情況，結(jié)合上次定檢發(fā)現(xiàn)底板混凝土超厚的現(xiàn)象，對(duì)大橋進(jìn)行了橋梁有限元建模，考慮10%預(yù)應(yīng)力損失+10%混凝土超方。

增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力鋼束采用фj15.2－25鋼束，張拉控制應(yīng)力為0.6fpk =1116MPa。體外預(yù)應(yīng)力鋼束為無(wú)粘結(jié)PE高強(qiáng)低松弛鍍鋅鋼絞線制成。每個(gè)截面布置6根體外束，其中2根為預(yù)留束。體外束通過(guò)轉(zhuǎn)向塊由跨中底部轉(zhuǎn)到墩頂上部并交叉錨固在墩頂橫隔板處，箱梁兩端采用設(shè)置錨固齒板分散錨固。

經(jīng)過(guò)上述加固處治后，中跨跨中標(biāo)高上撓11cm，次邊跨跨中標(biāo)高上撓達(dá)到7～8cm，由此可見(jiàn)，此次加固效果顯著。

5 結(jié)論

（1）混凝土徐變的估計(jì)不足是大跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋主梁長(zhǎng)期下?lián)蠂?yán)重的主要因素之一；縱向預(yù)應(yīng)力的損失量與下?lián)系脑黾恿炕旧铣删€性關(guān)系；同時(shí)超重也是剛構(gòu)橋梁下?lián)系闹匾蛩亍?/p>

（2）對(duì)于已下?lián)系倪B續(xù)剛構(gòu)橋梁，增加體外預(yù)應(yīng)力是最有效的一種方式，通過(guò)實(shí)例分析，增加體外預(yù)應(yīng)力可以能解決連續(xù)剛構(gòu)橋下?lián)系膯?wèn)題。

[1]陳浩,毛煥雄,曲道來(lái).大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期下?lián)铣梢蚍治雠c建議[J]. 公路工程, 2012,( 2) : 45- 49.

[2]盧鋒,鄭恒斌,余曉琳.大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期下?lián)嫌绊憛?shù)分析[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2010,( 14) : 3542- 3545.

[3]張育斌.連續(xù)剛構(gòu)橋跨中下?lián)显蚍治黾疤幹无k法[J].交通世界·運(yùn)輸車(chē)輛, 2015,( 24) : 90- 92.