淺議預(yù)應(yīng)力砼箱梁箱體加固技術(shù)
2012-02-07 來源：中國論文網(wǎng)
一、概述
某特大型橋梁,全長2352m,主橋上部結(jié)構(gòu)為雙幅單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,跨徑組合為65+100+65m。設(shè)計荷載:汽超-20級,掛車-120級。主橋變截面箱梁高度介于220～560cm之間,箱梁頂板厚25cm,腹板厚42cm,底板厚度介于18～80cm之間變化。
橋梁經(jīng)過若干年運營后,出現(xiàn)了箱梁截面開裂、跨中下?lián)系炔『?且病害日趨嚴重。
二、主要病害及成因分析
該橋主要病害如下:
（1）該橋在前期檢查中發(fā)現(xiàn)邊跨及中跨腹板出現(xiàn)近45°斜裂縫,中跨跨中合攏段出現(xiàn)U形裂縫,裂縫貫通左右腹板,歷次檢查結(jié)果對比顯示該橋原有裂縫繼續(xù)發(fā)展且不斷有新的裂縫產(chǎn)生。
（2）原線形測量結(jié)果顯示,以設(shè)計標高為參照并考慮基礎(chǔ)沉降后,左幅主橋跨中下?lián)陷^多,預(yù)應(yīng)力損失較為明顯,主跨跨中截面預(yù)應(yīng)力度不滿足全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的要求。
（3）實際橋面鋪裝厚度過大,且瀝青鋪裝厚度分布離散嚴重,實際鋪裝厚度非常不均勻,并且分布在主跨跨中附近。
經(jīng)分析,施工誤差引起箱梁恒荷載過大及汽車超載等因素導(dǎo)致箱梁預(yù)應(yīng)力度不足,是箱梁下?lián)系闹饕颉?br />
三、連續(xù)箱梁體外索加固施工
3.1 箱梁體外索布置
箱梁加固采用的體外預(yù)應(yīng)力鋼束為兩股沿底板的曲線束和兩股箱內(nèi)的直線束。
底板束錨固構(gòu)造特點:在箱梁底板兩側(cè)四分之一跨的位置澆筑新齒板,通過在箱梁底板鑿出剪力槽,新舊混凝土接觸面種植鋼筋,使結(jié)構(gòu)共同受力。底板束均通過齒板錨固于底板上并靠近底板布置。直線長束則錨固于主墩墩頂對應(yīng)的橫隔梁上。
3.2 體外索加固施工總體工藝
（1）根據(jù)設(shè)計要求,在設(shè)置齒板處植入直徑16mm的鋼筋,植入深度為20cm,并與齒板鋼筋焊接,設(shè)置可更換索式的TSK15-12型錨具,外徑為102×5mm的鋼管。預(yù)應(yīng)力鋼束軸線應(yīng)與錨墊板垂直。
（2）齒板混凝土按照設(shè)計要求強度進行配合比設(shè)計。齒板混凝土采用商品混凝土。7天強度大于80%的設(shè)計強度,28天強度大于50MPa。每立方米齒板混凝土內(nèi)摻入鋼纖維78.5kg,摻入纖維素纖維0.9kg。為盡量減少車輛震動影響混凝土初凝以及新老混凝土的結(jié)合效果,澆筑前進行充分準備,確保一次澆筑成形,不允許產(chǎn)生施工縫?；炷翝仓^程中封閉橋面交通?；炷翝仓捎玫乇媒庸鼙盟凸に嚒?br />
（3）體外索的張拉順序為先張拉主梁底板曲線短束A1號束,后張拉主梁底板直線長束A2號束。
3.3 體外索安裝工藝
（1）按照設(shè)計圖紙計算無粘結(jié)鋼絞線下料長度,在廠內(nèi)進行無粘結(jié)鋼絞線的切斷下料工作。下料長度的計算應(yīng)考慮鋼束曲線長、錨夾具長度、千斤頂長度及外露工作長度等因素。
（2）布索完成后,按圖紙要求在相應(yīng)位置設(shè)置減震器或減震支座。
（3）穿束前首先要準確計算張拉端的PE護套剝除的長度,無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉段范圍內(nèi)PE層先行去掉,將內(nèi)部油脂全部清除干凈,以確保夾片與鋼絞線的咬合。穿束過程中必須小心,防止碰壞刮傷體外索的索體PE護套。穿束完成后方能安裝錨頭。千斤頂及其輔助設(shè)備（如工作錨、限位板、懸浮式張拉支撐撐腳）要求配套安裝與使用,相關(guān)的加工尺寸及參數(shù)須準確一致。
3.4 體外索張拉工藝
（1）體外索張拉原則
混凝土養(yǎng)護齡期達7天及混凝土強度達到設(shè)計強度的90%后,方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。
張拉過程實行分級張拉工藝,最后錨下控制應(yīng)力為1209MPa。根據(jù)體外索設(shè)計張拉力,選擇YCW250B型千斤頂進行張拉。
張拉荷載采用“雙控”法進行控制,預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序,應(yīng)使結(jié)構(gòu)基本上保持受力均勻、同步,所以在張拉過程中應(yīng)遵循同步、對稱、兩端同時張拉的原則。
（2）第一對索的張拉
將第一對索作為試驗索進行張拉。選擇2根編號為A1的短體外索做為試驗索。為了保證第一對索張拉施工的安全,張拉過程需分級進行。
考慮到橋梁通車過程中有一個動菏載的作用,使得齒板張拉完成后的混凝土開裂有一個過程,第一對索張拉完成后需根據(jù)具體情況再觀察1天,以觀察裂縫是否產(chǎn)生與已出現(xiàn)的裂縫的開展情況。張拉前后觀察過程確保連續(xù)進行,并記錄觀察結(jié)果。
（3）另一對體外索的張拉
根據(jù)第一對索的張拉情況與觀測結(jié)果,來安排另一對索的張拉施工。為了保證張拉施工作業(yè)安全,另一對索的張拉時參照第一對索張拉工藝也分級進行。
3.5 體外索防護工藝
體外索張拉完成后,為了保證體外索的錨固安全可靠,在錨具連接筒內(nèi)灌注環(huán)氧砂漿進行錨固,安裝錨具防護罩并涂刷防腐油脂封錨作業(yè)。
用砂輪切割機切除多余的鋼絞線,然后安裝錨具保護罩,并將與錨墊板接觸面四周進行密封。錨具保護罩表面需要進行防腐涂裝處理。
四、體外索加固過程的施工監(jiān)控
4.1 監(jiān)控內(nèi)容
（1）裂縫監(jiān)控
該橋運營階段在中跨跨中附近腹板出現(xiàn)了斜裂縫,加固過程中隨著不同施工階段的進行,裂縫會出現(xiàn)不同的反應(yīng),為掌握結(jié)構(gòu)加固過程中過程中梁體裂縫的閉合情況,選取主要截面的典型裂縫進行監(jiān)測。根據(jù)前期檢查結(jié)果,在跨中兩側(cè)各選取2條裂縫進行監(jiān)測。裂縫測點隨預(yù)應(yīng)力張拉分級測試。
（2）橋面線形監(jiān)測
橋面線形測量點取用原防撞墻上布設(shè)的長期觀測點,在邊跨的L/4及中跨的L/8斷面布設(shè)線形測點。
（3）預(yù)應(yīng)力筋永存應(yīng)力監(jiān)測
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,為后期運營階段預(yù)應(yīng)力筋的二次張拉提供依據(jù),在體外預(yù)應(yīng)力束上安裝磁通量傳感器以測試預(yù)應(yīng)力筋的實際預(yù)應(yīng)力值。每根體外預(yù)應(yīng)力束安裝兩個傳感器,全橋合計共安裝8個磁通量傳感器。
4.2 監(jiān)測工況安排
（1）重做橋面鋪裝前后,完成以下測試:橋面線形測試與A截面內(nèi)埋應(yīng)力測點測試。
（2）張拉A1體外預(yù)應(yīng)力束過程中完成以下測試:橋面線形測量;A、B、C截面外貼測點安裝測試及內(nèi)埋測點測試;D、E截面裂縫監(jiān)測測點安裝測試;錨下應(yīng)力監(jiān)測磁通量傳感器測試。
（3）張拉A2體外預(yù)應(yīng)力束過程中完成以下測試:橋面線形測量;A、B、C截面外貼測點安裝測試及內(nèi)埋測點測試;D、E截面裂縫監(jiān)測測點安裝測試;錨下應(yīng)力監(jiān)測磁通量傳感器測試。
五、結(jié)束語
該變截面連續(xù)梁橋梁體采用增設(shè)體外索等維護加固措施,各截面中性軸高度明顯上升,橋面鋪裝參與了結(jié)構(gòu)受力,結(jié)構(gòu)整體剛度有了一定程度的提高,維持橋梁的運營橋面線形,在試驗荷載作用下各截面測試指標均正常。加固后滿足設(shè)計荷載汽-超20、掛-120的正常使用要求,延長了橋梁的使用壽命,確保了運營期間橋梁結(jié)構(gòu)的安全,該工藝對舊危橋加固維修領(lǐng)域應(yīng)用推廣價值較大。
