長期停工大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋復(fù)建方案探討

李增源 韋丁學(xué)

摘要：文章以一座停工4年的大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋為研究對象，在病害檢測及有限元模擬分析的基礎(chǔ)上，提出復(fù)建維修加固設(shè)計方案。成橋試驗表明，該復(fù)建方案合理可行，可為同類型項目建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋;復(fù)建;維修加固;有限元模擬

中圖分類號：U448.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.027

文章編號：1673-4874（2019）09-0093-02

0引言

工程建設(shè)中，因項目投資、自然災(zāi)害等原因，會出現(xiàn)施工項目停工現(xiàn)象。本文以一座停工4年的大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋為研究對象，在病害檢測及有限元模擬分析的基礎(chǔ)上，提出復(fù)建維修加固方案.成橋試驗表明，該復(fù)建方案合理可行，可為同類型項目建設(shè)提供參考。

1工程概況

某高速公路主線大橋全長690m，橋跨布置采用（5×30+70+2×125+70+5×30）m，設(shè)計荷載公路-|級，設(shè)計車速80km/h。主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)（70+2×125+70）m，為單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土直腹板箱形梁，根部梁高7.5m，跨中梁高3m，梁高按1.8次拋物線變化;箱梁頂板、底板寬度分別為12.75m、6.5m，翼緣板懸臂長3.125m;三向預(yù)應(yīng)力體系;采用掛籃懸澆施工工藝.前后引橋采用一聯(lián)5×30m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)丁梁。下構(gòu)主墩及過渡墩均采用變截面矩形空心墩，鉆孔樁基礎(chǔ)。橋跨布置如圖1所示。

該橋于2012年9月完成設(shè)計并開工建設(shè)，由于某些客觀原因，2014年停工。停工時，主橋基礎(chǔ)、下構(gòu)基本完成，左、右幅主梁均已施工至接近最大懸臂狀態(tài)，但未合龍.

2主橋復(fù)工前檢測

2018年，該項目按要求搶險性復(fù)工，業(yè)主委托第三方對橋梁已建結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行全面檢測，檢測結(jié)果如下：

（1）箱梁腹板斜裂縫.主橋T構(gòu)箱梁腹板均存在多條斜向裂縫，大多數(shù)裂縫分布與腹板預(yù)應(yīng)力下彎束走向吻合，寬度在0.02-0.12mm，深度在100mm以內(nèi)，個別裂縫寬度>0.15m，最大裂縫深度達(dá)270mm，部分裂縫處泛堿。初步分析為預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉劈裂以及混凝土收縮等多因素耦合作用產(chǎn)生。

（2）箱梁縱向、豎向裂縫。主橋T構(gòu)箱梁頂、底板均存在多條縱向裂縫，寬度在0.02-0.09mm，部分腹板也存在少數(shù)縱向裂縫和豎向裂縫，分布無明顯規(guī)律。初步分析為非結(jié)構(gòu)性裂縫，由施工養(yǎng)護(hù)、混凝土收縮及溫度作用等因素造成。

（3）預(yù)應(yīng)力體系病害。已穿束未張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具銹蝕嚴(yán)重，波紋管老化;部分鋼束封錨端混凝土脫落，預(yù)應(yīng)力鋼絞線、夾片外露，出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕;已壓漿鋼束經(jīng)灌水試驗及局部開窗檢測，個別鋼束端部存在灌漿不密實情況.預(yù)應(yīng)力體系病害如圖2所示。

（4）其他。主橋箱梁混凝土強度檢測普遍大干設(shè)計強度，線形與設(shè)計值對比未出現(xiàn)大的異常，各截面應(yīng)力均滿足要求。除上述主要病害外，主橋箱梁還存在混凝土蜂窩、麻面、不密實、外露預(yù)留鋼筋銹蝕及0號塊箱內(nèi)積水、掛籃銹蝕嚴(yán)重、施工遺留物堆積等問題。

3 腹板斜裂縫影響分析

考慮腹板斜裂縫分布較多，選擇一幅主橋，采用Ansys軟件建立完好狀態(tài)下的模型作為基準(zhǔn)模型，同時按斜裂縫分布狀態(tài)建立最大裂縫深度（損傷模型一）和裂縫全斷面貫穿（損傷模型二）兩種裂縫損傷模型，對比分析腹板斜裂縫對結(jié)構(gòu)的影響程度。見圖3-6和表1。

經(jīng)對比分析基準(zhǔn)模型與損傷模型在梁體自重、車道荷載等作用下的撓度、應(yīng)力響應(yīng)及結(jié)構(gòu)動力特性，損傷模型在各項荷載作用下裂縫處應(yīng)力明顯增大，但腹板斜裂縫對結(jié)構(gòu)整體剛度未見明顯影響。

4 復(fù)建維修加固方案

（1）裂縫處理：對寬度w<0.15mm的裂縫，進(jìn)行封閉處理;對寬度1.5mm>w≥0.15mm的裂縫，用裂縫灌注膠對裂縫進(jìn)行灌注（“壁可法”）;對寬度w≥1.5mm的裂縫，采用壓力注聚合物水泥漿進(jìn)行補強和封閉。

（2）預(yù)應(yīng)力體系：①已張拉壓漿的預(yù)應(yīng)力鋼束，對其張拉錨固端進(jìn)行除銹、防銹處理;②分批更換已張拉未灌漿、未張拉的縱、橫、豎向預(yù)應(yīng)力鋼束，重新穿索施工;③后張拉的預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)按設(shè)計分階段張拉到設(shè)計應(yīng)力，張拉過程中加強全橋線形、應(yīng)力及裂縫監(jiān)測;④對已預(yù)埋的預(yù)應(yīng)力錨具進(jìn)行除銹和防銹處理，將老化的波紋管拆除重裝。

（3）普通鋼筋：更換未施工梁段已綁扎的鋼筋骨架，其他預(yù)埋連接鋼筋做除銹、防銹處理，如預(yù)埋鋼筋銹蝕嚴(yán)重，按等強原則予以植筋補強。

（4）混凝土表觀缺陷：混凝土蜂窩、麻面、孔洞、剝落等缺陷的部位和露筋的區(qū)域，鑿除病害混凝土表面，鋼筋除銹，涂抹阻銹劑，再用改性環(huán)氧樹脂砂漿修補。

（5）未施工梁段：未施工梁段按修改設(shè)計實施，新舊混凝土的結(jié)合面，嚴(yán)格按舊混凝土的碳化深度鑿除至新鮮骨料?？紤]早期施工的混凝土已基本完成收縮、徐變，新澆筑混凝土的收縮會受到早期已澆筑混凝土的約束，應(yīng)盡量采用低收縮混凝土，適當(dāng)增加構(gòu)造鋼筋，加強養(yǎng)護(hù)，避免收縮應(yīng)力下新澆混凝土收縮裂縫的產(chǎn)生。

（6）施工注意事項：鑒于該橋停工時間較長，混凝工及預(yù)應(yīng)力體系存在缺陷，復(fù)工后的施工過程中，應(yīng)加強施工監(jiān)控，特別是對原有病害的監(jiān)測，若發(fā)現(xiàn)異常問題，應(yīng)及時反饋各參建方，確定處理措施。

5 結(jié)語

目前該橋已建成，經(jīng)成橋試驗檢測表明：橋梁在試驗荷載作用下，試驗跨測試截面的應(yīng)變和撓度均在合理范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)動力性能良好，橋梁承載能力滿足設(shè)計活載標(biāo)準(zhǔn)的要求。鑒于該橋建設(shè)過程的特殊性，建議在運營期加強監(jiān)管、監(jiān)測和檢查，維持橋梁健康運行狀態(tài)。