一、工程概況
某高速公路上的一座橋梁，全長(zhǎng)742.568m，設(shè)計(jì)荷載為公路—I級(jí)。橋梁結(jié)構(gòu)跨徑組成為8×25+9×40+7×25m。上部結(jié)構(gòu)為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩、空心薄壁墩，肋板式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。
圖1 大橋總體照
橋梁部分箱梁底板、腹板跨中附近不同程度出現(xiàn)多條橫向、豎向裂縫。檢測(cè)單位對(duì)大橋進(jìn)行了詳細(xì)檢測(cè)和橋梁荷載試驗(yàn)，箱梁荷載試驗(yàn)結(jié)論表明病害嚴(yán)重的主梁縱向抗彎強(qiáng)度和剛度較正常箱梁撓度和應(yīng)力的效驗(yàn)系數(shù)偏高15%～20%。因此為確保橋梁的運(yùn)營(yíng)安全，需對(duì)該類箱梁進(jìn)行受力加固。
二、橋梁主要受力病害及荷載試驗(yàn)結(jié)論
2.1橋梁主要病害
1、箱梁底板、兩側(cè)腹板部位均不同程度出現(xiàn)橫向和豎向裂縫，裂縫主要分布在箱梁L/4～L3/4范圍內(nèi)，裂縫數(shù)量較多，間隔多為30cm～60cm，大部分裂縫寬度介于0.05～0.2mm之間，少量箱梁跨中底板橫向及腹板豎向裂縫寬度達(dá)到0.3～0.4mm；裂縫為結(jié)構(gòu)受力裂縫，荷載試驗(yàn)加載時(shí)，有非常明顯的開(kāi)合現(xiàn)象。
2、個(gè)別箱梁中橫隔板混凝土澆筑不密實(shí)，存在大量的蜂窩麻面等病害。
圖2 典型箱梁腹板豎向裂縫 圖3 典型箱梁底板豎向裂縫
2.2橋梁荷載試驗(yàn)結(jié)論
橋梁靜載試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明：該橋有病害孔箱梁應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)比無(wú)病害孔箱梁校驗(yàn)系數(shù)偏高約15%～20%，表明縫對(duì)該橋強(qiáng)度、剛度及抗裂性能均有影響，但應(yīng)變與撓度校驗(yàn)系數(shù)仍低于1。箱梁抗裂性能不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
三、箱梁開(kāi)裂原因
箱梁開(kāi)裂的原因是復(fù)雜的，影響因素較多。經(jīng)認(rèn)真調(diào)研及仔細(xì)分析計(jì)算，認(rèn)為該未運(yùn)營(yíng)箱梁就出現(xiàn)較嚴(yán)重的受力裂縫?？赡茉蛉缦拢?br />
3.1運(yùn)梁車軸載影響
箱梁均存在主梁架設(shè)好，尚未進(jìn)行橫向聯(lián)系施工，且未進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換未張拉頂板負(fù)彎矩鋼束的情況下，即通過(guò)40m箱梁運(yùn)梁車，當(dāng)運(yùn)梁車很大的軸載作用于主梁跨中時(shí)，其活載彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于運(yùn)營(yíng)活載彎矩，故可能造成主梁開(kāi)裂。
3.2混凝土齡期不足造成預(yù)應(yīng)力損失
通過(guò)對(duì)該橋施工工序的了解，大橋存在主梁預(yù)制2～3天后混凝土強(qiáng)度約為70%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度即張拉預(yù)應(yīng)力鋼束的情況。
3.3其他施工偏差
除上述兩方面的影響因素外，若箱梁本身的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸偏小、箱梁混凝土強(qiáng)度不夠、預(yù)應(yīng)力鋼束布置不足、預(yù)應(yīng)力管道偏差過(guò)大、預(yù)應(yīng)力管道未壓漿、預(yù)應(yīng)力張拉噸位或引申量不夠等也會(huì)使既有結(jié)構(gòu)偏離原設(shè)計(jì)預(yù)期。這些影響因素對(duì)箱梁的不利影響或大或小，小至降低結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備，大至直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。
四、加固設(shè)計(jì)方案介紹
4.1體外預(yù)應(yīng)力加固
針對(duì)改橋梁病害特點(diǎn)，連續(xù)箱梁跨中附近箱梁底板及腹板開(kāi)裂且裂縫寬度超限主要由預(yù)應(yīng)力鋼束永存預(yù)應(yīng)力不足引起，故本次加固設(shè)計(jì)采取主動(dòng)加固方式對(duì)箱梁進(jìn)行加固處理，改善箱梁目前不利的受力狀態(tài)。
圖4 箱梁腹板、底板體外預(yù)應(yīng)力加固
4.2粘貼碳纖維加固
針對(duì)輕微開(kāi)裂的箱梁，采取梁底粘貼碳纖維布加固。并對(duì)存在腹板豎向裂縫的箱梁，在腹板縱向粘貼碳纖維布，提高結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備。
圖5 箱梁底板粘貼碳纖維布加固
五、加固效果評(píng)價(jià)
該橋加固完成后，建設(shè)方委托第三方進(jìn)行了大橋的荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)論如下：
1、橋梁靜載試驗(yàn)表明，橋梁具有良好剛度。
2、在試驗(yàn)荷載作用下，箱梁應(yīng)力、撓度實(shí)測(cè)值以及校驗(yàn)系數(shù)均較加固前有較大改善，說(shuō)明橋梁結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)滿足目前運(yùn)營(yíng)荷載的要求。
目前大橋已經(jīng)運(yùn)營(yíng)，通過(guò)對(duì)大橋的回訪以及對(duì)管養(yǎng)單位的了解，該橋目前運(yùn)營(yíng)狀態(tài)良好。
