空心板桥

空心板桥（共8篇）

空心板桥 篇1

近年来, 我国经济增长迅速, 全国各个区域都得到了大力的发展, 为了适应经济的快速增长, 国家进一步加大了基础设施建设投资, 特别是公路建设事业。但公路交通基础设施建设的“瓶颈”仍然制约着经济发展。特别是在20世纪60-80年代修建的桥梁, 当时设计标准低, 正逐渐成为危桥。而许多旧桥, 由于资金等因素影响, 不能及时与道路的拓宽改造同是进行, 这就使得旧桥加固、维修更加重要, 特别是对于使用范围最广的预应力空心板桥。

1 工程概况

某桥位于重庆市, 为3x20m预应力空心板桥, 桥梁全长为70m, 桥宽布置为0.5m (防撞护栏) +4.5m (车行道) +0.5m (防撞护栏) 。该桥上部结构为3x20m装配式预应力空心板, 下部结构为矩形双柱式桥墩, 桥台为重力式U形桥台。该桥孔跨及墩台以北碚至合川方向为前进方向进行编号, 即第1跨、第2跨……, 0#台、1#墩……主梁编号从上游至下游依次为4#板、3#板......

2 病害描述

根据检测报告, 该桥梁体存在多处破损、空洞及开裂现象, 破损、空洞处露筋锈蚀, 尤其以第三跨病害较为严重;上游侧挡块普遍存在破损开裂现象;2#墩盖梁存在开裂现象;桥面铺装纵向开裂, 局部坑槽。桥梁总体技术状况评定为四类。主要受损情况如下:

2.1 桥面铺装及伸缩缝

0#、3#桥台伸缩缝积土积水, 伸缩缝有渗水现象。第1跨、2跨、3跨桥面中央均有纵向贯通裂缝, 宽0.5mm;第3跨桥面坑槽。

2.2 梁体位移变形

第1跨2#、3#、4#板底高低不平, 最大高差达到4cm;第3跨1#、2#板跨中板底高差3cm, 3#、4#板底高差4cm。分析原因主要是由于原桥梁体平整度较差, 特别是支座处存在脱空现象, 使得梁体支撑处刚低不平, 进而引起梁底高差。

2.3 梁体损伤

第1跨1#~4#板混凝土脱落;第2跨1#、4#板混凝土破损脱落, 露筋锈蚀;第2跨2#板保护层混凝土脱落, 箍筋外露锈蚀 (长30cm) ;第3跨4#板板底混凝土脱落。

2.4 梁体开裂情况

第2跨4#板跨中距板上游一侧边缘50cm, 板底纵向开裂, 裂缝长45cm, 宽0.08mm;第3跨1#板板底跨中中部纵向开裂, 裂缝长1.5m, 宽0.15mm。第3跨3#板板底距3#台5m位置, 有空洞, 空洞长40cm, 宽10cm, 板底距3#台1.5m位置, 有空洞, 露筋锈蚀, 锈蚀长度为50cm, 宽度为10cm;第3跨3#板跨中板底中央混凝土浇注差、且薄, 存在大量空洞, 钢筋裸露锈蚀。

2.5 梁体钢筋锈蚀情况

第1跨跨中混凝土保护层过薄, 表面钢筋外露锈蚀;第2跨2#板保护层脱落, 箍筋外露锈蚀;第3跨4#板板底 (侧) 距2#盖梁50cm处, 露筋锈蚀, 长15cm, 梁端距台帽10cm处, 箍筋外露、锈蚀。

2.6 盖梁、挡块

第1跨1#墩盖梁上游一侧挡块露筋锈蚀;第2跨2#墩盖梁上游一侧挡块受梁体挤压, 破损露筋锈蚀;第3跨2#墩盖梁下游一侧端头竖向裂缝, 裂缝长30cm, 宽0.15mm;盖梁上游一侧挡块受梁体挤压斜向开裂, 裂缝长65cm, 宽0.2mm。

3 桥梁加固设计及施工要点

3.1 桥面铺装纵向裂缝

沿桥面纵向裂缝方向将桥面板凿开, 检查空心板铰缝, 如铰缝破损严重, 则对其进行修复。

3.2 伸缩缝的处理

清理0#、3#桥台伸缩缝内的杂物, 更换伸缩缝橡胶带。

3.3 空心板、盖梁裂缝及其破损病害的处理

3.3.1 裂缝宽度<0.15mm。裂缝宽度<0.15mm的采取表面封闭法处理。

3.3.2 裂缝宽度≥0.15mm。对于缝宽≥

0.15mm的混凝土裂缝, 采用手提砂轮机对裂缝四周各外延250m的混凝土表面进行打磨, 除去混凝土表层污渍、杂质并实现表层糙化处理, 然后清扫和吹风清洁干净。

在裂缝表面按300mm间距标出压浆注射点位, 并用环氧树脂胶泥粘固安装压浆专用BC基座, 使基座中心对准裂缝的中心位置, 再用环氧树脂胶泥封闭BC基座间的裂缝表面, 防止压注环氧树脂灌缝胶时溢出。

采用压注修复裂缝的专用环氧树脂灌缝胶, 将其主剂和固化剂按规定比例配合均匀 (一次配兑的灌缝胶数量按1小时能压注完的数量配制) , 抽入压浆专用注射器, 装入BC基座拧紧固定, 松开注射器上的活塞卡口, 使注射器在施压专用橡皮筋的压力下自动匀速地将环氧树脂灌浆胶源源不断地压入裂缝深处, 一个注射器的灌缝胶注射完毕, 立即换上另一个预先装满灌缝胶的注射器继续注射, 直至裂缝完全灌满。

在注射器静止24小时后, 撤下注射器和BC基座, 铲去封缝环氧树脂胶泥, 用手提砂轮机打磨平顺并清洁干净。

灌浆材料及灌缝质量应满足《公路桥梁加固施工技术规范》 (JTG/T J23-2008) 要求。

3.3.3 露筋处的处理。空心板露筋处先将周

边破损混凝土凿除, 钢筋除锈, 后用环氧砂浆填平凿开处。

3.4 空心板粘贴碳纤维布封闭保护维修养护施工工艺流程

3.4.1 先用手提砂轮机打磨光顺空心板粘

贴碳纤维布进行封闭保护的混凝土表面 (若混凝土表面破损, 应先剔除破损部位至坚实混凝土层并用环氧砂浆修补完成并干燥后再打磨) , 再用空压机吹净灰尘, 然后用丙酮进一步洁净去脂。

3.4.2 空心板粘贴碳纤维布前对混凝土表

面涂刷底层树脂, 以改善混凝土表面的粘接性能和表层混凝土的力学性能。

3.4.3 底层树脂凝胶后, 用找平树脂调配的

胶泥修补整平空心板粘贴碳纤维布进行封闭保护的混凝土表面, 凝胶后再次用手提砂轮机砂磨平顺并用空压机吹风清洁干净。

3.4.4 粘贴碳纤维片材, 铺敷预先剪裁好的

碳纤维布到空心板粘贴部位, 要求铺敷的碳纤维布应张紧, 并用专用压沿纤维方向反复滚压, 保证挤出纤维布中的气泡并与混凝土表面密贴粘紧。粘贴2层碳纤维布的施工, 要求纤维表面的浸渍树脂指触干燥后尽快进行下一层粘贴;最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。

3.4.5 碳纤维布施工完成后, 应对碳纤维布粘接质量进行检查, 对由气泡形成的空洞进行灌浆处理。

3.5 空心板底面接缝

根据检测报告, 三跨板底均存在高低不平的情况, 且勾缝砂浆脱落, 故对空心板板间下缘接缝采用环氧砂浆进行勾缝。

参考文献

[1]JTG/T J22-2008.公路桥梁加固设计规范[s].2008.

[2]JTG/T J23-2008.公路桥梁加固施工规范[s].2008.

[3]魏东贤.公路桥梁加固方法简述[J].中华建设科技, 2010 (2)

空心板桥 篇2

针对大挖空率的预应力空心板加固难度大、采用常规方法加固效果差等问题,通过对多种加固方法的比较,初步选定了桥面增厚法、去梁增肋法,又进一步从技术性能、经济性能、结构性能三方面进行了分析比较.分析对比表明,去梁增肋铰接梁法改善了旧梁板的横向分布系数,提高了原结构抗弯、抗剪能力,新增肋的采用提高了桥梁结构整体可靠性.该方案具有施工难度小、造价适中、加固效果较好等优点,可在空心板桥上部结构加固中推广使用.

作 者：饶中 蒲广宁 李云 作者单位：饶中(深圳高速公路股份有限公司,广东,深圳,518026)

蒲广宁(中交通力建设股份有限公司,陕西,西安,710064)

李云(长安大学,旧桥检测与加固技术交通行业重点实验室,陕西,西安,710064)

空心板桥维修加固处治应用研究 篇3

关键词：空心板桥,结构,裂缝,加固,维修

某桥于2005年12月竣工, 原桥设计荷载:汽车—超20级, 挂—120;地震烈度:6度;计算行车速度:60 km/h。左幅桥上部构造为10 m×16 m整体式钢筋混凝土空心板, 右幅桥上部构造为13 m×16 m整体式钢筋混凝土空心板, 上部构造采用简支体系, 桥面连续;下部构造为钢筋混凝土双柱式桥墩, 桩基础, 片石混凝土重力式U形桥台。

1 病害概况及成因分析

1) 全桥整体现浇空心板板底出现纵向裂缝, 纵向裂缝最大宽度0.32 mm, 裂缝处均有渗水、泛碱。成因分析:早期整体现浇空心板受经济因素制约, 空心板底板较薄, 本桥底板设计厚度7.5 cm, 顺桥向间距15 cm布设Φ14钢筋。经调查该桥施工时, 空心板内空腔模板采用竹笼制作, 施工时内模板竹笼如定位不准下沉也将会导致底板厚度变薄。薄壁结构在纵向受力时其截面将发生畸变变形, 同时在底板上下缘产生畸变弯曲应力, 当畸变拉应力超过混凝土的抗拉强度, 势必导致底板产生纵向开裂。需要对裂缝进行封闭或灌浆处理, 以保证空心板的整体性及刚度。。

2) 全桥整体现浇空心板板底均出现多条横向裂缝, 横向裂缝最大宽度0.22 mm, 部分裂缝渗水, 出现泛白、结晶等现象。成因分析:整体现浇板底面出现多条横向裂缝, 大部分横向裂缝出现在跨中附近位置, 结构计算结果表明空心板跨中抗弯承载能力不足, 导致板底出现横向裂缝 (见图1) 。需要对裂缝进行处理, 同时对空心板进行补强。

3) 空心板裂缝存在渗水、泛碱、结晶钟乳石现象, 部分空心板空腔内积水。成因分析:板底裂缝渗水、结晶形成钟乳石现象, 分析为雨水经桥面铺装裂纹下渗至空心板内腔圆孔内 (本桥未设置防水层) , 再由板底裂缝下渗所致。雨水对空心板钢筋具有腐蚀作用, 造成空心板耐久性减弱。需要对空心板桥桥面铺装进行改造, 增设防水层, 以防止桥面污水继续下渗。另需要在空心板板底较低侧打孔排水, 防止空心板空腔内积水侵蚀空心板内钢筋 (如图2所示) 。

4) 桥面系存在12处病害, 病害类型为桥面铺装层7处横向开裂, 2处坑槽、横向开裂, 3处破损、露筋。成因分析:桥面铺装病害位于墩顶桥面连续位置。因简支桥桥面连续位于主梁变形最大的部位, 要承受梁体的转动和梁体的伸缩引起的变形, 加上由于相邻桥孔出现的橡胶支座弹性压缩不同步而引起的错动变形, 致使桥面连续处的受力复杂容易引起开裂、破损等病害。

2 桥梁结构验算

基于《公路桥梁承载能力检测评定规程》的承载能力折减系数计算, 该桥建成年代较久远, 桥梁出现了不同程度的耐久性病害, 削弱了结构承载力。因此桥梁目前的实际承载能力应根据检测结论进行合理的折减, 以评估其目前实际承载能力。结合桥梁检测评估结论, 引入承载能力折减系数 (含承载能力验算系数Z1和承载能力恶化系数) , 用以评估结构实际承载力相对设计结构承载力的削弱。

参考检测报告结论, 选取以下系数:

1) 基于检测的承载能力检算系数Z1:根据检测结论检算系数Z1=1.0。

2) 承载能力恶化系数。

根据耐久性恶化各项检测指标的检测结果, 考虑混凝土表观缺损、钢筋自然电位、混凝土碳化深度、混凝土保护层厚度等确定恶化状况评定值。桥址的环境特取“干、湿交替、冻、无侵蚀性介质”环境, 经计算, 得到该桥恶化系数为0.075 4 (如表1所示) 。

3) 材料恶化系数:根据检测结论混凝土截面折减系数为0.987, 钢筋折减系数为0.975 (见表2) 。

经过计算, 桥梁承载能力综合折减。

2.1 加固前结构验算

本次加固设计采用桥梁专用分析软件MIDAS CIVIL对大桥进行计算分析, 结构模型见图3。

加固前计算结果。依据JTJ 023—85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范对加固前钢筋混凝土空心板进行验算, 结果如表3所示。

依据85规范, 从桥梁现状计算结果可以看出, 主梁抗剪承载力满足规范要求, 但抗弯承载力和裂缝宽度不满足规范要求。

2.2 加固后结构验算

采用在板底顺桥向粘贴11条20 cm宽碳纤维板的方法来进行维修加固, 见图4。依据JTJ 023—85公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范及JTG/T J22—2008公路桥梁加固设计规范对加固后钢筋混凝土空心板进行验算, 结果见表4。

依据85规范, 在承载能力极限状态下, 纵桥向跨中抗弯承载能力安全系数为1.157, 加固后板跨中截面的抗弯承载能力满足要求。在正常使用极限状态下, 整体式现浇空心板跨中裂缝验算满足规范要求。混凝土表层缺陷修补示意图见图5。

3 主要加固方法与内容

3.1 主要加固材料

1) 粘贴钢板用胶粘剂;2) 混凝土裂缝修补用胶 (注射剂) ;3) 裂缝修补用聚合物水泥注浆料;4) 混凝土表层缺陷修复用材料;5) 阻锈剂;6) 碳纤维板;7) 聚丙烯腈纤维。所有加固专用材料安全、性能指标均应符合中华人民共和国行业标准JTG/T J22—2008公路桥梁加固设计规范和相关规范的要求。

3.2 主要维修加固的方法及步骤

1) 裂缝封闭灌浆。施工流程:裂缝的检查及标注→清缝及裂缝表面处理→粘贴灌浆嘴及裂缝表面封闭→压气实验→灌注混凝土裂缝修补注浆料→灌注完毕待浆液聚合固化后拆除灌浆嘴→涂混凝土裂缝修补胶封闭。a.对于裂缝宽度小于0.15 mm。采用聚合物水泥表面封闭法, 聚合物水泥是在加固专用的改性环氧浆液配出后加入50 g 525号水泥搅拌均匀而成, 封闭后要考虑结构表面的美观。b.对于裂缝宽度不小于0.15 mm。采用灌注混凝土裂缝修补胶液封闭裂缝法, 将裂缝修补胶浆液压注入结构物内部裂缝中去, 以达到封闭裂缝, 恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性的目的, 使混凝土构件恢复整体性。

2) 粘贴碳纤维板。按设计尺寸裁剪碳纤维板, 施工准备→混凝土表面处理→底层树脂配制并涂刷→找平材料配制并对不平整处修复处理→浸渍树脂或粘贴树脂的配制并涂刷→粘贴碳纤维板→表面防护。

3) 种植钢筋。定位→钻孔→清孔→注胶→植筋→静置固化。

4) 桥面铺装及桥面连续改造。对原桥面标高进行测量→按设计图纸拆除原桥面铺装→对桥面及空心板板端缝隙进行彻底清理, 并按设计要求布置种植钢筋→按要求布置桥面钢筋网及桥面连续钢筋网→浇筑新的桥面整体化层和桥面铺装沥青层。

5) 空心板打孔排水。a.打孔位置。孔位一:低纵坡一侧距离板端头1.0 m~1.5 m处;孔位二:板跨中或有明显渗水区域, 如图6所示。b.打孔方式。首先应探测钢筋位置, 避开不利位置, 电锤打孔, 孔径12 mm。c.排水处理。打孔处自然排水, 待积水排净后, 在排水孔处安装PVC套管, PVC套管应至少伸出孔口3 cm。

4 结语

通过本次加固维修明显的改善了本桥的力学性能, 保障了桥梁的正常营运和足够的耐久性。对于此类板桥维修加固重点在于对施工材料和过程的控制, 严格按照设计的要求进行施工是获得理想处治结果的重要前提条件。

参考文献

[1]付雷.钢桁连续刚构桥模型简化方案[J].交通科技与经济, 2013 (6) :96-101.

[2]崔士起, 张田德, 孔旭文.碳纤维布加固预应力混凝土空心板新技术[J].建筑技术, 2002, 33 (6) :45-46.

[3]刘真岩, 周建斌.旧桥维修加固施工方法与实例[M].北京:人民交通出版社, 2005.

[4]余清.FRP的特点及其在土木工程中的应用[J].哈尔滨建筑大学学报, 2000, 33 (6) :26-30.

[5]孙晓燕.外贴碳纤维布加固超载后钢筋混凝土桥梁构件抗弯性能试验[J].中国公路学报, 2006, 19 (4) :82-87.

[6]牛和恩.虎门大桥工程 (第三册) 主跨270 m连续刚构桥[M].北京:人民交通出版社, 1999.

[7]胡雄伟.大跨连续刚构桥主梁设计参数的优化研究[D].昆明:昆明理工大学, 2008.

[8]郭丰哲, 钱永久, 李贞新.预应力混凝土连续刚构桥合龙段底板崩裂原因分析[J].公路交通科技, 2005 (10) :68-70.

旧空心板桥梁加固及加宽处理 篇4

关键词：旧桥,病害,加固

空心板桥梁的拼宽所采用的方法有三种:一是单侧加宽;二是双侧加宽;三是连接处另建一幅桥梁。无论采用何种方法都要顾及到新旧桥梁的协同工作以及旧桥的病害处理及加固。

1 新旧桥梁横向连接加宽

有关新旧桥梁构造物的横向连接一般的方法为断开, 从上到下完全断开, 下部构造断开, 盖梁之间设置缝隙;上部构造断开, 新旧桥梁板间不搭接, 桥面铺装层断开, 铺装层顶面断开处设置二块角钢以保护混凝土。这种方法的优点是明显的, 以避免新旧桥梁间由于不均匀沉降而引起的相互影响 (如桥面裂缝等) 。但是, 明显的缺点是很不美观 (桥面有多条纵向缝, 且不规则, 不与车道线平行等) 。因此有必要来寻求另外的一种方法。我们尝试着借用桥面连续的办法来处理, 即新旧桥梁下部构造断开, 盖梁之间设置一条2cm的缝, 以泡沫塑料填充;上部构造梁板不搭接, 参照多跨桥梁间桥面连续的方法进行施工, 桥面水泥混凝土上铺设沥青混凝土面层, 使新旧桥梁浑然一体, 既美观又消除了新旧桥梁间的相互影响。当然, 这种方法适用于下部构造为桩基且跨径比较小的桥梁。

2 旧桥病害处理

空心板旧桥由于建造年代久远且经过多年的运营, 不可避免地会产生各种病害, 在改造过程中, 大致会出现以下几种病害:a.普通钢筋混凝土空心板顶板厚度偏小。b.桥台钻孔桩因台后挡土墙前倾而产生裂缝 (断裂) 。c.老普通钢筋混凝土空心板底面混凝土保护层碳化、部分开裂、酥松、崩裂。

2.1 普通钢筋混凝土空心板顶板厚度偏小问题

在改造中, 要求老桥桥面铺装层打掉重新铺设。在施工过程中, 发现一些普通钢筋混凝土空心板打出了一些空洞, 经检查, 发现这个问题比较普遍。经分析认为是由于老桥在施工预制普通钢筋混凝土空心板时, 由于芯模固定不当, 导致浇筑混凝土时芯模上浮而致空心板顶板厚度偏小, 而空心板其余部分 (强度符合要求、外观无明显缺陷) 较好。为此, 若将这批梁板全部报废, 一则经济上不允许, 二则工期上也不允许。但若不采取任何措施直接应用显然也是行不通的。有鉴于此, 经咨询省工程检测中心, 采取以下两个方面的工程措施:

2.1.1 普通钢筋混凝土空心板

普通钢筋混凝土空心板顶面除去铺装层混凝土, 并把梁顶凿毛, 凿毛深度≥6mm;空心板梁肋布置胀锚螺栓 (M12加长型) , 并在其上焊上“『”钢筋φ12, 钢筋的上端与铺装层钢筋相焊接;膨胀螺栓纵向间距45cm, 横向间距以空心板梁肋中距为准, 膨胀螺栓按梅花形布置, 并与铺装层钢筋位置相配合。

2.1.2 桥面铺装层

桥面铺装层钢筋横向和纵向均采用φ10, 纵横向联合间距为15cm;浇筑C35补偿收缩钢纤维混凝土:在普通钢纤维混凝土配合比中加入水泥用量14%的膨胀剂UEA (上海白水泥厂生产) 钢纤维采用上海哙瑞克斯金属制品有限公司产品, 每立方混凝土加入45kg钢纤维, 该钢纤维拌制时不会结团。粗骨料最大粒径不超过20mm。表面切横缝, 增加粗糙度。

铺装层钢筋布置方法的目的是增加铺装层混凝土与梁的整体性, 使铺装层混凝土参与共同受力作用, 弥补空心板受压面积较小的不足。桥面施工时, 可先扎好钢筋网, 再打栓钉, 最后焊接钢筋网, 一方面要保证混混土保护层厚度≥3cm, 另一方面要保证在浇筑桥面混凝土时钢筋网与梁顶面的间距。

浇筑桥面混凝土时, 必须预先充分湿润梁顶老混凝土, 临浇混凝土前, 先用高标号纯水泥浆涂刷一次, 在未干时浇混凝土。桥面混凝土宜在无日照下施工。

2.2 桥台钻孔桩因台后挡土墙前倾而产生裂缝 (断裂)

本人加固过的桥梁有这样的一座桥, 桥台为桩柱式排架台, 由于该台后设置的挡土墙为浅基础, 在台后高填土的作用下, 产生的不平衡压力引起该桥台桩柱和盖梁裂缝和横向挠曲病害, 为此处理如下:

2.2.1 挖除台后挡土墙和高填土, 再增设一孔, 以消除台的土压力。

2.2.2 台后侧土压力消除后, 该台弯曲变

形也会消除, 桩柱的横向裂缝也会闭合, 但由于横系梁以下的原地基土在台后高填土的多年压实下, 已经逐步固结。因此台下的弯曲变形不可能全部消除, 裂缝也不会完全闭合, 只能部分恢复, 为了解实际恢复量, 宜在高填土挖除前和后进行测量。测量项目:桩柱横向弯曲;裂缝宽度 (桩、柱、盖梁) , 由此进行比较。

2.2.3 以台柱顶为中心, 设置桩柱钢筋混凝土围套:

上部原立柱直径为80cm, 围套直径为100cm, 实际加厚围套壁厚平均为10cm;下部桩原直径为100cm, 围套直径为120cm, 实际加厚围套壁厚平均也为10cm。桩部分围套长度为自横系梁底以下2m, 浇筑混凝土前应用高压水冲净, 新老混凝土结合面应凿毛, 凿毛深度宜为6mm以上, 桩钢筋笼和柱钢筋笼应在横系梁处搭接, 搭接长度为横系梁高度 (80cm) 。

围套混凝土强度应达C35以上, 也可采用KL-40无收缩自流平砂浆制成的细石混凝土, 在KL-40砂浆中添加30%细石 (最大粒径为20mm) 。若采用一般自拌C35混凝土, 应添加水泥重量12%~14%“U”型膨胀剂 (UEA由上海白水泥厂生产。

2.3 关于桩柱围套竖向钢筋穿过横系梁的办法 (构造处理)

方案一, 在柱围套竖向钢筋遇到横系梁阻挡时, 采用钻孔的方法保证钢筋穿过, 孔径比钢筋直径大10mm, 采用KL-40无收缩砂浆灌入锚固, 灌入前必须先湿润锚固孔, 待3天后才能受力。

方案二, 把横系梁与柱相接处凿除横系梁部分混凝土, 以便让围套竖向钢筋穿过, 扎好钢筋和立模后, 先用KL-40无收缩砂浆浇筑, 待达到强度后, 再浇围套混凝土。

2.4 采用羧基丁苯乳胶改性水泥砂浆修补方法

2.4.1 涂抹法施工。

当老混凝土开裂、酥松、剥落或钢筋锈蚀、崩裂或崩落混凝土保护层时。应当凿除上述破裂部分直到坚实完好部位, 或钢筋完全裸露部位, 按需要设置补强钢筋, 对已经锈蚀的钢筋应予除锈;用水冲洗老混凝土表面及钢筋上的灰尘, 并保持湿润, 但在混凝土表面上应无积水;分层涂抹羧基丁苯乳胶改性水泥砂浆, 一般每层厚度不超过4mm (可按实际操作经验予以调整) 直到所需厚度;由于加入乳胶后, 粘性较大, 造成抹面困难, 一般往复抹面2~3次即可, 过度抹面容易将表面已经固化的聚合物带起来;由于水泥水化需要水分, 而乳胶固化却需要在干燥环境成膜, 为此养护制度以干湿交替为原则:第1天防晒保潮, 此后6天, 洒水保潮养生。以后为干养护, 使丁苯乳胶固化成膜。

2.4.2 对已经碳化的老混凝土部分, 作防碳化处理。

用斩斧轻轻对混凝土表面斩毛 (约深2mm) ;用高压水冲洗除去灰尘污物;在无积水清洁的老混凝土表面涂抹羧基丁苯乳胶改性水泥砂浆, 厚度为4mm, 先压实后抹平;养护制度同前:第1天防晒, 此后6天内洒水保潮, 以后干养护。前7天保潮养护目的是使水泥水化, 使砂浆具有一定强度, 后干养护的目的是使羧基丁苯乳胶固化成膜, 提高粘结强度。

结束语

空心板桥 篇5

关键词：预应力混凝土结构连续空心板桥,七度区,强度设计,延性设计

1 设计资料

凌绥高速公路采用四车道高速公路标准, 设计时速80km/h, 设计荷载为公路—I级, 结构安全重要性系数为1.0。选取3-20m先简支后结构连续预应力混凝土空心板进行抗震分析。桥梁上部标准横断面为0.475m外包防撞墙+10.5m行车道+0.475m外包防撞墙, 桥面系由7块板组成, 梁高0.95m, 板宽1.5m。标准横断面示意图如图1所示。

2 计算模型

2.1 结构模拟

根据《公路桥梁抗震设计细则》第6.3条:在E1和E2地震作用下, 建立桥梁结构的空间动力计算模型。计算模型反映实际桥梁的动力特性。

(1) 上、下部结构模拟

桥梁上部结构空心板, 下部结构桥墩、盖梁均采用弹性空间梁单元进行模拟。在结构建模时, 按照不同墩高进行分析计算, 根据桥墩高度不同墩柱尺寸进行桥梁结构计算分析。

(2) 支座模拟

采用板式橡胶支座, 依据《公路桥梁抗震设计细则》第6.3.7条, 计算板式橡胶支座的剪切刚度。过渡墩采用Φ250×63的板式橡胶支座, 其剪切刚度为1635 (kN/m) , 连续墩采用Φ350×63的板式橡胶支座, 其剪切刚度为3200 (kN/m) 。

(3) 基础模拟

建立桥梁抗震分析模型时, 算例按照桩基础设计, 采用在墩底作用六个方向的弹簧等代桩基的作用进行模拟计算, 六个弹簧的刚度是竖向刚度、顺桥向和横桥向的抗推刚度、绕竖轴的抗扭刚度和绕两个水平轴的抗弯刚度。

2.2 地震作用

算例所处七度区, 地震动峰值加速度为0.10g, 特征周期Tg=0.40s;其所处场地类型为二类场地, E1、E2地震作用的反应谱分别如图2所示。空间计算模型如图3所示。

3 计算结果与分析

3.1 墩柱强度设计

根据各计算模型结果可以看出该桥在E1、E2地震作用下桥墩纵桥向及横桥向所受最大弯矩、最大剪力均出现在中间连续墩处, 其中纵桥向最大弯矩出现在墩底, 而横桥向最大弯矩出现在墩柱与盖梁的节点处。不同墩高强度计算配筋结果见表1。

从表1结果可知, 随着墩柱高度增加, 弯矩增加量较大, 其中增加最快的为E2地震作用下连续墩墩底处横桥向弯矩, 桥墩纵向钢筋应适当加强;剪力则随着墩柱增加而变小, 墩柱箍筋配筋可适当减弱。

3.2 墩柱延性设计

由于在二类场地条件下, 依据强度准则对桥梁墩柱进行抗震设计时, 所需配置墩柱主筋数量较多, 而在三类场地条件下, 地震作用有显著增大, 结构配筋时应按照延性设计进行配筋。以下计算针对不同墩高、墩柱尺寸的桥梁结构, 对桥梁墩柱结构进行延性抗震设计。

3.2.1 墩柱构造要求

3.2.1.1 主筋配置

(1) 《08抗震细则》第8.1.4条:墩柱纵向钢筋宜对称配筋, 纵向钢筋面积不宜小于0.006Ah, 不应超过0.04 Ah, 其中Ah为墩柱截面面积。

①当墩柱直径d=1.2m时

AS=0.006×1200×1200×3.14/4=6782.4mm2

②当墩柱直径d=1.3m时

AS=0.006×1300×1300×3.14/4=7959.9mm2

因此采用直径为22mm的HRB335作为纵向主筋时, 其根数不应小于20根。

(2) 《08抗震细则》第8.1.5条:墩柱纵向钢筋之间的距离不应超过20cm。

①当墩柱直径d=1.2m时

n=3.14×120/20=18.8

②当墩柱直径d=1.3m时

n=3.14×130/20=20.4

因此根据此条款要求, 桥梁墩柱内宜布置20根以上的受力钢筋。

3.2.1.2 箍筋配置

《08抗震细则》第8.1.1条第2款:塑性铰区域内加密箍筋最大间距不应大于10cm或6ds或b/4。

《08抗震细则》第8.1.1条第3款:塑性铰区域内箍筋直径不应小于10mm。因此取箍筋直径为12mm。

《08抗震细则》第8.1.2条规定的塑性铰区域内加密箍筋的最小体积配箍率:

$\text{ρ}{}_{\text{s}‚\min }=[0.14\text{η}{}_{\text{k}}+5.84(\text{η}{}_{\text{k}}-0.1)(\text{ρ}{}_{\text{t}}-0.01)+0.028]\frac{{\text{f}}^{\prime }{}_{\text{c}}}{\text{f}{}_{\text{y}\text{h}}}\ge 0.004$

其中偏于安全考虑, 墩柱轴向最不利设计荷载取为4400kN, 此时轴压比为:

ηk=Nmax/fcdA=4200/ (13.8×1000×1.13) =0.269

桥墩配筋为24根直径22mm的二级钢筋, 因此纵向配筋率为:

ρt=490.90×24/1.13×102=0.0106

最小体积配箍率取为:

ρs, min=[0.14×0.25+5.84× (0.25-0.1) (0.0104-0.01) +0.028]×20.1/280=0.00455

所以, 假定箍筋间距为10cm, 单根箍筋面积为:

(1) 当墩柱直径d=1.2m时

As=0.00455×1200×100/4=136.50mm2

(2) 当墩柱直径d=1.3m时

As=0.00455×1300×100/4=147.88mm2

综上因素, 选取塑性铰区域箍筋配置为HRB335二级钢筋, 直径为14mm, 间距10cm。

3.2.2 二类场地墩柱延性设计

(1) E1地震下桥墩墩柱配筋

经计算分析, 桥梁下部结构在E1地震作用下, 纵桥向所受的最大弯矩出现在墩底, 横桥向所受的最大弯矩出现在墩柱与盖梁的节点处, 均出现在中间连续墩处。由表1分析在E1地震作用下, 桥墩的墩柱主筋配筋较在E2地震作用下少。

(2) E2地震作用下桥墩墩柱延性计算

利用延性进行抗震设计时, 桥梁墩柱结构不需要设置过多纵向受力钢筋, 这里仅依据静力计算, 对桥梁墩柱结构进行配筋设计。当桥梁墩高4m时, 配置24根直径20mm的HRB335二级钢筋。具体截面参数及其在对应轴力下的M-φ曲线详见图4、表2。

截面的有效刚度:

$\text{E}{}_{\text{e}}\times \text{Ι}{}_{\text{e}\text{f}\text{f}}=\frac{\text{Μ}{}_{\text{y}}}{\text{φ}{}_{\text{y}}}=\frac{2355.02}{0.0031}=7.60\times 10{}^5\text{k}\text{Ν}-\text{m}{}^2$

经计算, 当墩柱刚度折减后, 且桥梁墩高为4m时, 在E2地震作用下, 桥梁下部结构在纵桥向、横桥向的最大位移分别为0.0238m、0.0051m。

而塑性铰区域的最大容许塑性曲率及容许塑性转角为:

φpy= (φu-φy) /K=0.032 (1/m)

θuy=Lpy (φu-φy) /K=0.0153 (rad)

θux=Lpx (φu-φy) /K=0.0118 (rad)

由双柱墩结构Pushover性能曲线可以得到, 在桥梁墩柱进行延性设计时, 在如图4进行截面设计时, 桥梁结构在E2地震作用下, 纵桥向、横桥向的容许位移分别为0.056m、0.021m。

根据《公路桥梁抗震设计细则》第6.7.6条, 按下式计算墩顶的顺桥向和横桥向的水平位移:

Δd=cδ

其中:c值为考虑结构周期的调整系数。特征周期Tg=0.4, 顺桥向结构自振周期T=0.919≥Tg=0.4, c=1;横桥向结构自振周期T=0.647≥Tg=0.4, c=1。

根据《公路桥梁抗震设计细则》第7.4.6条, 在E2地震作用下, 规则桥梁按下式验算桥墩墩顶位移:

Δd≤Δu

纵桥向:Δxd=0.0238×1=0.0238m≤Δxu=0.058m

横桥向:Δyd=0.0051×1=0.0051m≤Δyu=0.019m

其桥墩抗剪能力保护见表3。

虽然横桥向抗剪验算时, 桥墩抗剪的强度小于其设计值, 但其相差小于5%, 可认为结构仍然安全可靠。

而当墩柱尺寸有所增加后, 墩柱抗剪设计值也会随之降低。当桥墩高度达6m时, 其桥墩抗剪能力保护见表4。

此时, 依据《08抗震细则》第8.1.2条规定构造要求配置箍筋即可满足其抗剪要求。因此, 当墩柱高度小于6m时, 在二类场地条件下, 地震作用并不控制结构的纵向主筋配置, 此时可采取强度设计准则:可以节约箍筋的配置, 降低造价, 同时方便施工。

同上计算桥梁下部结构采用不同墩高, 桥梁下部结构最大位移、最大剪力及容许值分别如表5所示。

从以上计算可以看出, 该桥各种不同的墩柱高度在E2地震作用下, 其桥墩墩顶横纵向位移、桥墩顺桥向和横桥向剪力设计值均满足规范对于延性设计的要求;同时随着墩高增加桥墩墩柱计算剪力随墩高增加而减小, 当墩柱高度大于6m时箍筋配置按照最小配箍率即可满足设计要求。

4 结论

根据结构连续空心板的特点, 按不同的墩柱高度分别建立了空间动力计算模型, 在七度区、地震动峰值0.1g的二类场地进行墩柱的强度及延性设计, 主要结论有:

(1) 当墩柱高度小于6m时, 在二类场地条件下, 地震作用并不控制结构的纵向主筋配置, 应采取强度设计准则;当墩柱高度大于等于6m时, 采用延性设计可有效地降低墩柱主筋直径和减少主筋根数, 建议采用延性设计准则。

(2) 配筋建议:见表6所示。

参考文献

[1]JTG B01—2003, 公路工程技术标准[S].

[2]JTG D60—2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

[3]JTG D62—2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[4]JTG/T B02—01—2008, 公路桥梁抗震设计细则[S].

空心板桥 篇6

通达大桥位于遵义市务川县境内,跨径组合为:2×16 m+120 m+16 m,全桥总长186.1 m,主孔为120 m钢筋混凝土箱形拱桥。在施工中引桥采用满堂式支架施工,本文着重介绍通达大桥引桥的支架计算。

2 支架搭设简介

通达大桥引桥设计为钢筋混凝土空心板,引桥共三跨,单跨跨径16 m,桥面宽9.5 m,采用搭设满布式钢管支架再支模现浇。单跨空心板钢筋总重15.047 t,混凝土总方量64.8 m3。钢管采用48×3.0 mm规格,横杆顺桥向、横桥向间距为:L1=0.7 m,L2=0.5 m(其中,L1为小横杆的计算跨径;L2为大横杆的计算跨径),大横杆的步距(即:立杆的节段高度)为:L3=1.5 m,钢管支架高度为14 m～22 m不等。

3 支架计算及说明

3.1 计算参数

C40混凝土容重取25 kN/m3,E混凝土=3.25×104 MPa;

钢管均采用48×3.0 mm,主要技术指标如下:截面积A=424 mm2,每延米质量为33.3 kg,钢材允许[σ]=215 MPa,E钢管=2.1×105 MPa,截面最小抵抗矩W=4.493×10-6 m3,扣件质量按0.5 kg/个计算。

泵送混凝土的下落冲击和振捣混凝土产生的荷载按2.0 kN/m计算。

3.2 计算项目

3.2.1 小横杆计算

计算时认为所有荷载均由小横杆承受并传给立杆。

单跨的钢筋混凝土总重量为:15.047+64.8×2.5=177.047 t。

忽略模板自重和施工时的人员、机械荷载。

在顺桥向单位长度钢筋混凝土重量为:g1=1.0×177.047×9.8÷16÷9.5=11.415 kN/m。泵送混凝土的下落冲击和振捣混凝土产生的荷载横向作用在小横杆上的均布荷载为:g=g1+2×2.0×1.0=11.415+4.0=15.415 kN/m。

计算结果如下:

弯曲强度:

抗弯刚度:

经过计算,小横杆的弯曲强度和抗弯刚度均能满足规范要求。

3.2.2 大横杆计算

按三跨连续梁进行计算。

由小横杆传递的集中力:F=gL2=15.415×0.5=7.707 kN。

最大弯矩:Mmax=0.267FL2=0.267×15.415×0.52=1.028 kN·m。

弯曲强度:

σ=Mmax/W=1.028×103/(4.493×103×10-9)×10-6

=229.023 MPa>[σ]=215 MPa,不满足要求。

计算说明:

抗弯刚度:

上述最大弯矩Mmax=0.267FL2的计算偏于保守。实际上,如果按五等跨连续梁在最不利荷载作用的情况下计算,即所有小横杆的扣件完全滑移,小横杆承受的荷载以集中力的形式全部传递给了大横杆。选取大横杆的单个节段进行受力分析,两个集中力即使放大距离作用在单个节段的1/4跨位置,则跨内最大弯矩发生在边跨的跨中,Mmax=0.240FL2,则:弯曲强度σ=Mmax/W=205.863 MPa<[σ]=215 MPa,满足要求。

支架的实际受力状态是:在小横杆的扣件没有都产生滑移的情况下,小横杆将承受的绝大部分荷载通过大小横杆的扣件直接传给了立杆,实际传递给大横杆的集中力F′很小。所以只需保证扣件不滑移,对大横杆的抗弯性可不作过多要求。

3.2.3 立杆计算

支架自重产生的荷载在计算大小横杆时不必考虑,但在进行立杆计算时应考虑。取最高一跨钢管支架的平均高度为20 m计算钢管支架的自重:

小横杆数量为:15×2×14=420根;

大横杆数量为:12×3×14=504根;

立杆数量为:15×12×4=720根。

以上钢管合计:420+504+720=1 644根,考虑到还要支架顶层和次顶层小横杆每段的跨中增加作竖向连接的短管16×11=176,另外,根据实际情况临时增加少量斜撑,计算时钢管取1 800根当作6 m管计算。

扣件为:1 644-15×1×14-12×1×14-15×12×1+176×2+15×12×14×2=6 478个。

支架钢管、扣件总重量为:1 800×6×33.3×10-3+6 478×5×10-3=392.03 kN。

立杆承受大小横杆传递来的荷载,因此立杆轴向力计算值:N1=15.415 kN。

考虑支架自重,单根立杆的轴向力N2=392.03/15/12=2.178 kN。

故立杆实际的轴向压力计算值N=N1+N2=15.415+2.178=17.593 kN。

大横杆步距为1.5 m,长细比:λ=L3/i=1.5×103/15.95=94.04。

其中,λ为立杆的回转半径,对于48×3.0 mm钢管,查表:i=15.95。

由λ的值可查表得纵向弯曲系数:=0.558。

则有:[N]=A[σ]=0.558×424×215=50 867 N=50.867 kN。由于N=17.593 kN<[N]=50.867 kN,满足要求。

3.2.4 扣件抗滑力计算

由大小横杆传给立杆的最大竖向作用力为:R′=17.593 kN,但是经过单根短钢管将支架顶层和次顶层小横杆每段的跨中作竖向连接加强后,只有支架顶层和次顶层的扣件才受到较大的剪力,故计算扣件抗滑力时整体支架的自重荷载不参与计算。而大小横杆和立杆的每个节点位置是两个直角扣件,忽略顶层和次顶层支架的自重,单个直角扣件承受的荷载为:N1/(2×2)=15.415/4=3.854 kN,小于直角扣件的容许荷载6 kN,满足要求

用短管加强后,如果按常规设计(不考虑大横杆扣件对小横杆扣件滑移的约束作用),单个小横杆直角扣件承受的荷载为:R=15.415/2=7.71<Rc=8.5 kN,也能满足要求(其中,Rc为抗滑移承载力设计值,对直角扣件和旋转扣件,Rc=8.5 kN)。

3.2.5 立杆地基承载力计算

该处地基为石质地基,故对地基承载力不再验算。但鉴于通达大桥引桥位置的纵坡较大,建议立杆与地面的接触面作一定处理,可在立杆底部铺设厚度不小于20 cm的混凝土垫板或厚度不小于5 cm的木板。

4 结语

空心板桥 篇7

目前, 可以应用多种方法来计算桥梁结构在不同荷载作用下, 以及各种因素影响下的内力和挠度分布状态, 较精确的空间结构分析是采用有限元理论, 将空间结构分成板、壳或其他单元联接成的整体结构。梁格法的特点是用等效梁格来代替桥梁上部结构, 通过计算梁格的受力状态来得到实桥受力状态, 它易于理解和使用, 本文将针对空心板桥梁, 运用梁格法建立有限元模型, 用荷载试验实测数据对其挠度计算值及其挠度横向分布进行对比验证。

2 计算模型

某20m装配式后张法部分预应力混凝土空心板桥, 计算跨径为19.96m, 横断面由11块空心板组成。空心板采用C50混凝土, 预应力筋为Φ15.24钢绞线。桥板上现浇C50抗裂增强纤维混凝土10cm, 上涂FYT-1改进型防水层, 桥面为厚度为4cm的沥青混凝土且设2%的横坡, 桥面横坡由垫石高度及铺装层厚度共同调整。结构尺寸见图1。

采用结构分析软件MIDAS/Civil建立有限元模型, 研究跨中挠度值及其横向分布规律, 建立的梁格模型。根据个主梁间接缝的构造特征, 建立有限元模型时横梁的刚度为空心板的横向刚度, 节缝处考虑铰接和刚接两种情Á况, 这样可建立图2所示梁格模型。

3 荷载试验概况

本次荷载试验选取汽车作为试验荷载。该桥加载的控制荷载等级依照公路-I级的效应确定;同时为保证试验的有效性, 经过计算确定, 本次试验共需要4辆30吨载重汽车;试验前对每辆车都过了磅, 记录下各辆车的实际轴重、总重、轮间距和轴间距。

本次试验采用等效荷载的原则布载, 布载情况见图3所示。

4 结果对比分析

4.1 挠度对比

为了解如何建立梁格模型才能更好的模拟桥梁实际受力情况, 分别以横向刚接、铰接方式建立梁格模型, 辅以单梁模型理论计算值, 和荷载试验的实测跨中挠度值进行对比分析。荷载试验各梁跨中挠度实测值及各模型跨中挠度的理论计算值见表1。

由以上图表可以看出, 荷载试验跨中挠度的实测值较各模型的理论计算值都要小, 在数值和趋势上都与单梁模型和梁格横向刚接模型相接近。一方面验证了空心板梁格建模计算的可行性, 另一方面为建模精细化提供参考。

4.2 挠度横向分布影响线对比

为了解各工况荷载左用下荷载横向分布情况, 求出各计算模型的挠度横向分布影响线竖标值, 与实测跨中挠度横向分布影响线竖标值进行对比分析。实测跨中挠度横向分布影响线竖标值与各模型的跨中挠度横向分布影响线竖标值见表2。

由以上图表可以看出, 实测跨中挠度横向分布影响线与单梁模型和梁格横向刚接模型的跨中挠度横向分布影响线更为接近, 目前空心板单梁模型理论计算已经很成熟, 这就验证了梁格建模计算的可行性。

通过对荷载试验实测挠度及其横向分布与梁格模型及单梁模型的理论计算值进行对比可知, 对空心板桥进行梁格建模计算是可行的。从图4~图5可以看出, 实测结果在数值和趋势上都与单梁模型和梁格横向刚接模型相接近, 这就要求在建模时横梁连接方式及刚度取值要恰当。

5 结语

目前, 空心板桥单梁模型理论计算已经相当成熟, 但建立梁格有限元模型更能清楚地了解桥梁的空间受力分布情况, 为了解如何建立梁格模型才能更好的模拟桥梁实际受力情况, 本文分别以横向刚接、铰接方式建立梁格模型, 辅以单梁模型理论计算值, 和荷载试验的实测跨中挠度值进行对比分析。结果证明, 实测结果在数值和趋势上都与单梁模型和梁格横向刚接模型相接近, 这就要求在建模时横梁连接方式及刚度取值要恰当才能得到较为精确的理论计算结果。本文一方面验证了空心板梁格建模计算的可行性, 另一方面可为空心板桥建模精细化提供参考

参考文献

[1]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社2001.

[2]戴公连, 李德建.桥梁结构空间分析设计方法及应用[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[3]E.C.汉勃利.桥梁梁上部构造性能.北京:人民交通出版社, 1982.

[4]贺拴海.桥梁结构理论与计算方法.北京:人民交通出版社, 2003, 8.

[5]交通部颁标准:公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004) , 人民交通出版社, 2004.6.

空心板桥 篇8

1 粘贴钢板加固方法

长期以来,由于运营中的桥梁随着时间的推移,桥梁会逐渐陈旧老化,承载能力降低,特别由于设计施工等方面的缺陷,可能造成新建桥梁承载力和变形不符合设计及规范要求。因此,桥梁加固工程在工程界受到广泛重视。粘贴钢板法作为桥梁加固的一种重要技术手段,近年来在桥梁加固工程中逐渐得到应用。这一技术适用于多种桥梁结构及不同的结构部位。

1.1 粘贴钢板法桥梁加固技术及其优点

粘贴钢板加固法作为应用于钢筋混凝土结构加固补强的一种新的专用技术方法,它是针对粘钢加固法而开发的可以替代粘钢加固的新的工艺方法。它与粘钢加固相同的原理是用钢板代替钢筋,将钢板固定到混凝土的表面,使钢板和混凝土构件联合受力,相当于增加了混凝土构件的配筋量,起到提高构件承载力的效果。同时,其还可以根据桥梁病害与缺陷所在部位,确定钢板的规格和粘贴形式,将钢板粘贴在被加固的桥梁结构受力部位的外边缘,以便充分发挥粘贴钢板的作用,同时密封粘贴部位的裂缝和缺陷,约束构件的变形,从而有效地提高了加固构件的刚度和抗裂性,有效的发挥粘钢构件的抗弯、抗剪、抗压性能。

作为一种广泛应用的桥梁加固技术手段,其主要优点体现在:

1)相同条件下,采用锚贴钢板加固更能有效提高梁的抗剪承载力,提高钢板的强度利用率;2)锚贴钢板加固梁的破坏属于延性破坏,粘钢加固梁的破坏属于脆性破坏,说明锚钢加固方法在提高梁承载力的同时,改善了梁的延性,提高了构件及整个结构的可靠度指标;3)锚贴钢板加固法施工方便,施工质量更容易得到保证;4)锚贴钢板加固由于施工过程中在钢板内产生一定的预拉应力,有利于提高被加固结构抵抗重复荷载的作用。

1.2 粘贴钢板法加固技术的一般设计要求

1)要提高桥梁结构的抗弯能力。一般应在构件的受拉区的表面粘贴钢板,使钢板与原结构形成整体来受力。2)要加固和增加结构的抗剪切强度。3)补强设计要求。原有构件承受恒载与活载,增加的钢板承受原有构件承受不了的那部分活载。4)构造设计要求。在进行构造设计时,加固用的钢板可按实际需要采用不同的形状,但钢板的厚度必须比计算出的厚度大些。5)钢板长度设计要求。应将钢板的两端延伸到低应力区,以减少钢板锚固端的粘结应力集中,防止粘结部位构件出现裂缝或粘贴钢板被拉脱现象的发生。6)充分考虑整体受力问题。在补强设计时,除应考虑钢板具有足够的锚固长度、粘结剂具有足够的粘结强度和耐久性外,为避免钢板在自由端脱胶拉开,端部可用夹紧螺栓固定,或设置U形箍板、水平锚固板等,并在钢板上按一定的距离用螺栓固定,确保钢板与混凝土之间的粘结力满足强度的需要。

2 粘贴碳纤维加固方法

粘贴碳纤维加固方法的主要特点有:1)质量轻而且薄。粘贴碳纤维布后每平方米重量不到1.0 kg(包括树脂重量),粘贴一层的厚度仅为1.0 mm左右,加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸,不会减少结构物的使用空间。2)高强高效。由于碳纤维布材料优异的物理力学性能,在加固修补混凝土中可以充分利用其高强度(抗拉强度一般在3 500 MPa以上,而钢材是250 MPa～550 MPa,混凝土为3.5 MPa～7 MPa)、高弹性模量的特点提高混凝土结构及构件的承载力和延性,改善其受力性能,达到高效加固的目的。3)便于施工。将碳纤维材料用于加固混凝土结构,施工简便,工效高,劳动力需用量少同时没有湿作业,在施工现场不需要大型施工机具。施工中不需要大量人力设备及大型机械。4)具有很好的耐腐蚀性能及耐久性能。粘贴碳纤维布加固修补混凝土结构有良好的耐腐蚀及耐久性,可以抵抗结构物经常遇到的各种酸、碱、盐对结构的腐蚀。使用该种方法对结构进行处理后,不仅不需要如粘钢法所需要的定期防锈维护,节省了大笔维修费用,而且其本身更可以起到对内部混凝土结构的保护作用,达到双重目的。5)适用面广。粘贴碳纤维材料加固修补混凝土结构可广泛用于各种结构类型、各种结构形状中的各种部位,且不改变结构形状及不影响结构外观。6)施工质量易保证。由于碳纤维布是柔性的,即使被加固的结构表面不是非常平整也基本可以达到100%的有效粘贴率。7)耐疲劳性能好。碳纤维布加固混凝土经过一定次数的疲劳循环荷载,其强度及延性指标并没有显示出有所降低,而普通混凝土经过同样的疲劳循环荷载后,其强度和延性指标都会有不同程度的降低。因此,随着相关规范的颁布,加固技术的不断完善,碳纤维布作为一种新兴的加固材料,将在桥梁结构加固工程中迅速得到推广与应用。

3 增大截面法加固

3.1 新老混凝土的界面粘结问题

1)旧混凝土接触界面存在一个类似于整浇混凝土中骨料与水泥石之间的界面过渡区,而过渡区本来就是一个薄弱环节。由于旧混凝土的亲水性,修补时会在旧混凝土表面形成水膜,使结合面处新混凝土局部水灰比高于体系水灰比,导致界面处钙矾石和氢氧化钙晶体数量增多,形态变大,形成择优取向,降低界面强度。且由于旧混凝土的阻碍,新混凝土中的泌水和气泡积聚在旧混凝土表面,不仅使得新混凝土局部水灰比更高,而且使得气孔和微裂缝在该区富集,显著降低界面粘结强度。这是物质结构化学方面的原因,是影响新旧混凝土结合本质的内因。2)界面处露出的石子、水泥石和新混凝土的界面接触与整浇混凝土中骨料与水泥浆的界面接触有差别。我们知道水泥浆本身具有一定的粘结性,它主要用于包裹混凝土中的骨料,使之硬化成坚硬的水泥石。在新混凝土中的骨料经过充分搅拌、振捣被水泥浆包裹,而新旧混凝土界面处新混凝土中的骨料经过振捣可能挤压在界面处,使骨料与界面凸出的石子、水泥石形成“点接触”,骨料堆积在旧混凝土表面,阻塞了一部分旧混凝土表面的孔隙和凹凸不平部分,使具有粘结性的水泥浆不能完全渗入孔隙中,形成“缺浆”现象,界面处水泥浆不能充分浸润骨料和水泥石,而新混凝土失去一部分水泥浆,这样使得粘结界面处的新混凝土中出现空隙,影响了新旧混凝土粘结强度。3)新旧混凝土界面处的骨料和硬化水泥石形成一个“面”,像一块表面比较平坦的“大骨料”,而这块“大骨料”与整浇混凝土中的骨料相比不但体积大且只有一个“面”,并且这个“面”很平坦。修补材料与旧混凝土之间存在物理化学性质差异,由于冷热交替、冻融循环作用及新混凝土的收缩而在结合面处引起附加应力,诱发“先天”裂缝。从受力的角度看,在整浇混凝土中骨料体积小、多棱角、骨料表面粗糙,并且被水泥石分开,分布较“均匀”,而不像新老混凝土界面处相对集中,裂缝、缺陷产生的概率较大,再加上界面比较“平坦”不能使裂缝扩散“路径”曲折,消耗能量,所以一旦从这一区域引发了裂缝,裂缝尖端处应力集中,就会导致裂缝迅速开展和传播,新旧混凝土界面承载能力会进一步被削弱,最后导致界面处首先破坏,即破坏总是从最薄弱环节开始。以上几个因素综合起作用,这就是在相同受力条件下,新旧混凝土界面首先破坏的原因。加大截面加固法的最大问题就是使新旧部分混凝土整体工作,共同受力问题,而新、旧混凝土的结合面是加固结构受力时的薄弱环节。因此,从设计构造上配置足够的贯穿于结合面的剪切摩擦筋、锚固件或剪切件将两部分连接起来,是确保结合面能有效传力,并使新旧两部分混凝土整体工作的关键。

3.2 构造规定

1)新增混凝土层的最小厚度,对板不应小于40 mm;对梁、柱,采用人工浇筑时,不应小于60 mm,采用喷射混凝土施工时,不应小于50 mm。2)加固用的钢筋,应采用热轧钢筋。板的受力钢筋直径不应小于 6 mm;梁的受力钢筋直径不应小于 12 mm;柱的受力钢筋直径不应小于 14 mm;加锚式箍筋直径不应小于8 mm,U形箍筋直径应与原箍筋直径相同,分布筋直径应取6 mm。3)新增受力钢筋与原受力钢筋间的净距不应小于20 mm,并应采用短筋或箍筋与原钢筋焊接;其构造应符合下列要求:a.当新增受力钢筋与原受力钢筋采用短筋焊接时,短筋的直径不应小于20 mm,长度不应小于5d,各短筋的中距不应大于500 mm。b.当用单侧或双侧加固时,应设置U形箍筋。U形箍筋应焊在原有箍筋上,单面焊缝长度为10d,双面焊接为5d(d为U形箍筋直径)。c.当用混凝土围套进行加固时,应设置加锚式箍筋。4)梁的新增纵向受力钢筋两端应可靠锚固;柱的新增纵向受力钢筋的下端应伸入基础并应满足锚固要求。

4 结语

除上述方法外,还有体外预应力加固、体系转换等方法,各个加固措施,针对不同病害及不同桥梁,都有一定特殊性,在选取加固方法时,应对桥梁做好良好的病害分析,从而能够科学、合理对其进行维修加固,从而使桥梁能继续为民众服务,节省国家资源。

摘要：对国内外研究现状进行了广泛的了解,结合工程桥梁检测结果,在项目组已有研究积累的基础上,对PC变截面空心板病害加固方法进行了研究,以便在今后的设计、施工、养护过程中能找出控制裂缝的有效办法。

关键词：PC变截面,病害,加固

参考文献

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[2]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[3]杜国华,毛昌时,司徒妙龄,等.桥梁结构分析[M].上海:同济大学出版社,1994.