某變截面連續(xù)箱梁橋病害分析與加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張欖

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北武漢 430000）

0 前言

在當(dāng)前連續(xù)箱梁橋體的施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，建筑企業(yè)想要保證工程質(zhì)量，一方面要對(duì)施工材料、機(jī)械設(shè)備、施工人員與施工環(huán)境等提出明確要求，為橋梁施工提供穩(wěn)定的資源保障。另一方面要從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)入手，采用現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)橋體建設(shè)過程進(jìn)行模擬，驗(yàn)證各施工階段施工方案的準(zhǔn)備充足性，同時(shí)還可以提前找出橋體建設(shè)中存在的病害問題，通過加強(qiáng)橋體內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，調(diào)整箱梁與變截面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，使橋體實(shí)際建設(shè)效果滿足施工方案的工藝參數(shù)要求。因此，本文以實(shí)際工程為例，針對(duì)連續(xù)箱梁施工段的病害問題展開分析，進(jìn)而制定針對(duì)性的加固防護(hù)措施，對(duì)強(qiáng)化案例橋體使用質(zhì)量具有重要意義。

1 工程概況

為了準(zhǔn)確辨析連續(xù)橋梁施工中存在的質(zhì)量問題，本文以實(shí)際工程為例，通過對(duì)該工程施工中存在的橋梁病害進(jìn)行匯總，進(jìn)而提出針對(duì)性的解決策略，將設(shè)計(jì)方案與施工措施相結(jié)合，案例橋梁的全長為180m，單幅橋面的寬度數(shù)值為16m，為保證橋梁跨度設(shè)計(jì)方案的有效執(zhí)行，采用連續(xù)箱梁的施工結(jié)構(gòu)模式，搭配現(xiàn)澆混凝土施工技術(shù)，針對(duì)橋梁不同區(qū)域，采用不同標(biāo)號(hào)的混凝土材料，這樣可以最大限度保證橋梁的整體穩(wěn)定性。同時(shí)為保證該橋梁工程的施工效率，對(duì)病害問題進(jìn)行分析，進(jìn)而提出加固設(shè)計(jì)措施，解決質(zhì)量隱患。

2 變截面連續(xù)箱梁橋病害分析

2.1 箱梁腹板裂縫問題

大部分橋梁在長期使用后，其箱梁腹板都會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，一方面是施工技術(shù)與材料存在問題，缺乏有效的質(zhì)量保障，另一方面則是橋梁長期處于超負(fù)荷的運(yùn)行情況，當(dāng)箱梁腹板開裂后，便會(huì)引發(fā)各類裂縫問題，例如受到箱梁內(nèi)外的溫度差異影響，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)溫度梯度，箱梁縱向與橫向之間的預(yù)應(yīng)力也會(huì)嚴(yán)重?fù)p失，進(jìn)而使箱梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。同時(shí)混凝土在長期使用過程中還存在收縮曲面等問題，這樣都與施工過程中產(chǎn)生的誤差存在一定關(guān)聯(lián)，因此在綜合因素的影響下，如果橋體長期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，則會(huì)使混凝土的抗拉強(qiáng)度超出設(shè)計(jì)值，當(dāng)抗拉強(qiáng)度的數(shù)值超出規(guī)定范圍時(shí)，便無法維系箱梁腹板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而引發(fā)混凝土裂縫或內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞等問題，將會(huì)引發(fā)比較嚴(yán)重的裂縫與橋體斷裂問題[1]。

2.2 箱梁頂板與翼板裂縫問題

由于橫向彎矩的負(fù)載通常會(huì)超出規(guī)定范圍，因此會(huì)對(duì)混凝土的收縮性造成一定的影響，當(dāng)箱梁頂板的負(fù)載力不斷提升時(shí)，便會(huì)影響左右兩側(cè)的翼板，導(dǎo)致混凝土裂縫問題，由于箱梁結(jié)構(gòu)的橋梁施工跨度較大，需要保證各施工段的質(zhì)量，才能對(duì)橋梁整體穩(wěn)定性提供保障，但是，箱梁頂板的穩(wěn)定性失衡，將會(huì)逐漸延伸至四周，導(dǎo)致混凝土裂縫與其他橋梁病害問題，而且此類問題還會(huì)受到外部環(huán)境因素的影響，如果沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)使裂縫程度不斷加劇，使連續(xù)箱梁橋體的病害問題愈加嚴(yán)重[2]。

2.3 橫隔板裂縫問題

橫隔板裂縫也是案例橋梁存在的主要病害問題，由于車輛運(yùn)行過程中箱梁橫隔板所受的外部應(yīng)力會(huì)逐漸增加，當(dāng)抗扭性能超出規(guī)定范圍時(shí)，也就是當(dāng)汽車荷載偏心加載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的扭距，這樣也會(huì)對(duì)橋體內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成影響，進(jìn)而導(dǎo)致箱梁橫隔板內(nèi)部產(chǎn)生較大的應(yīng)力，如果應(yīng)力超出橫隔板混凝土抗拉強(qiáng)度，便會(huì)導(dǎo)致橋體表面產(chǎn)生裂縫，當(dāng)箱梁溫度梯度差異較大時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致橫隔板下方的銳角部分無法克服外部預(yù)應(yīng)力，而且橫隔板與混凝土之間契合性降低，最終導(dǎo)致橋體表面出現(xiàn)裂縫病害。

3 變截面連續(xù)箱梁橋病害的加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 保證主梁節(jié)段的接縫與補(bǔ)強(qiáng)工作

為解決案例橋梁的病害問題，要從多方面入手，提出相應(yīng)的加固設(shè)計(jì)措施，還要對(duì)橋體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，如果超出規(guī)定范圍，則要采取一定的補(bǔ)強(qiáng)措施，例如重新對(duì)鋼結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行修復(fù)，將混凝土裂縫修復(fù)技術(shù)與注漿技術(shù)相結(jié)合，一方面要對(duì)橋體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行判定，嚴(yán)重時(shí)要鑿開表面，重新布置其內(nèi)部鋼筋與混凝土的結(jié)構(gòu)，并且與周邊橋體結(jié)構(gòu)重新構(gòu)建聯(lián)系，加強(qiáng)橋體區(qū)域的抗拉力。另一方面要結(jié)合外部注漿修復(fù)技術(shù)，對(duì)橋面混凝土裂縫進(jìn)行修復(fù)，可以先噴涂防水保護(hù)層，在對(duì)裂縫進(jìn)行處理時(shí)，采用環(huán)氧砂漿材料，根據(jù)裂縫開裂程度，判斷橋體病害問題的影響范圍，采取科學(xué)合理的修補(bǔ)技術(shù)方案[3]。

3.2 對(duì)橋體外預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)充張拉

案例橋體存在中跨施工裂縫問題，其原因?yàn)樨Q向剛度不足，因此導(dǎo)致橋面下凹，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，橋體表面產(chǎn)生裂縫。因此需要對(duì)橋體施加外預(yù)應(yīng)力，將主張拉幅度控制在原有應(yīng)力基礎(chǔ)的10%左右，采用加固模型對(duì)張拉過程中的橋體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行測算，通過調(diào)整跨中拉應(yīng)力以及外部預(yù)應(yīng)力，將結(jié)構(gòu)參數(shù)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，這樣可以配合橋體表面的裂縫修補(bǔ)技術(shù)，起到良好的加固效果[4]。

3.3 布置中跨底面縱向鋼板條

對(duì)于中跨跨底部的裂縫問題，還可以采用鋼板條進(jìn)行固定，通過對(duì)縱向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加強(qiáng)，以防止橋體表面裂縫問題的進(jìn)一步擴(kuò)張，方案二為在箱梁中跨底部外表面對(duì)拉粘貼鋼板，這樣可以緩解橋體內(nèi)部向外延伸的預(yù)應(yīng)力，結(jié)合外部張拉措施，對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，具體施工流程如下：①針對(duì)箱梁裂縫數(shù)量以及分布情況進(jìn)行詳細(xì)勘測；②在裂縫接縫處采用壓漿封閉處理方式，對(duì)表面與橋體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行同時(shí)修復(fù)；③分批補(bǔ)張橋體外預(yù)應(yīng)力，使內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到逐漸提升。

3.4 加強(qiáng)檢修維護(hù)措施

為保證案例橋梁的使用質(zhì)量，要根據(jù)橋梁的實(shí)際應(yīng)用情況，搭配科學(xué)合理的檢修維護(hù)措施，針對(duì)橋體病害問題建立跟蹤檔案，準(zhǔn)確記錄各類橋體病害問題的表現(xiàn)形式、處理方式、應(yīng)用結(jié)果，這樣可以為后期的橋體加固修復(fù)提供數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)可以使橋體修復(fù)工作更具數(shù)據(jù)化。準(zhǔn)確判定各類橋體病害處理方案的實(shí)用性與可靠性，這樣在后續(xù)出現(xiàn)相同的病害問題時(shí)，可以直接照搬，減少研究方案的設(shè)計(jì)實(shí)踐，快速處理橋體病害問題，將結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性危害控制到最小。一方面要針對(duì)施工技術(shù)以及施工材料的契合性展開分析，保證橋體建設(shè)過程中各施工材料的應(yīng)用質(zhì)量，可以在材料入場與貯存管理環(huán)節(jié)制定詳細(xì)的材料管控方案，這樣才能保證裂縫封閉修補(bǔ)工作在實(shí)施過程中的可操作性與有效性[5]。

3.5 橋體建設(shè)中應(yīng)用加固技術(shù)

在橋體建設(shè)中還要根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)用加固技術(shù)，例如在橋面鋪裝施工中，橋面外部破損情況比較嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)該將鋪裝層完全清除之后進(jìn)行混凝土澆筑，對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行重塑。同時(shí)還可以增加截面高度，一般情況下都要根據(jù)加固技術(shù)的實(shí)用效果，調(diào)整截面高度，使其外部裂縫與內(nèi)部結(jié)構(gòu)都可以得到強(qiáng)化處理，進(jìn)而使正截面的受彎承載能力提升，增強(qiáng)橋體對(duì)外部壓應(yīng)力的緩解效果。有效緩解橋體使用過程中所受到的外部應(yīng)力，避免內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。此外還可以采用橋梁端頭破損加固技術(shù)，對(duì)施工過程中的伸縮縫問題進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，尤其是設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，要將伸縮縫的結(jié)構(gòu)形式與不同的天氣環(huán)境相匹配，保證外部環(huán)境不會(huì)對(duì)橋體應(yīng)用質(zhì)量造成明顯影響。

3.6 落實(shí)橋梁工程的養(yǎng)護(hù)管理

加強(qiáng)公路橋梁后期運(yùn)行中的日常維護(hù)，如加強(qiáng)橋體箱梁監(jiān)測，部署技術(shù)熟練、施工經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員，定期對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，從一些征兆中及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害、處理病害。加強(qiáng)與運(yùn)輸部門的聯(lián)系，實(shí)行必要的交通管制，減輕橋梁的承載壓力，加大橋梁維修養(yǎng)護(hù)的資金技術(shù)投入，完善橋梁檔案資料，對(duì)每座橋梁的基本狀況、施工原始記錄、工程改造、歷次自然災(zāi)害及意外損壞等進(jìn)行詳細(xì)記錄。

4 結(jié)論

綜上所述，在橋梁施工建設(shè)中，不僅要對(duì)施工技術(shù)、材料、設(shè)備等進(jìn)行積極革新，將現(xiàn)代化施工技術(shù)應(yīng)用到橋梁建筑中，同時(shí)還要加強(qiáng)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性與可行性，在施工設(shè)計(jì)階段解決與規(guī)避橋體病害問題，這樣才能將各類質(zhì)量問題扼殺在搖籃之中，以保證橋梁工程的順利開展。本文以實(shí)際工程為例，針對(duì)變截面連續(xù)箱梁橋體的病害問題進(jìn)行研究，首先對(duì)工程背景進(jìn)行介紹，其次指出變截面連續(xù)箱梁橋體的病害問題，最后提出加固設(shè)計(jì)措施，具體為保證主梁節(jié)段的接縫與補(bǔ)強(qiáng)工作，對(duì)橋體外預(yù)應(yīng)力進(jìn)行補(bǔ)充，布置中跨底面縱向鋼板條，加強(qiáng)檢修維護(hù)措施，建設(shè)中應(yīng)用加固技術(shù)，落實(shí)橋梁工程的養(yǎng)護(hù)管理等，進(jìn)一步提升橋梁設(shè)計(jì)的作用與價(jià)值。