大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋病害與加固

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院　重慶　400074)

一、連續(xù)剛構(gòu)橋常見(jiàn)的缺陷及成因

近年來(lái)，我國(guó)及世界范圍內(nèi)所修建的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在建成成橋通車行后，隨之會(huì)出現(xiàn)一些“毛病”，外觀上最顯著的就是“下彎”，其次就是一條條“線”。該種橋梁存在的主要的病害有大概兩種:一種是主梁橋跨跨中下?lián)咸貏e明顯，直觀的反應(yīng)就是中間的部分向下彎，有些較小。有的則達(dá)到危橋狀態(tài)。湖北黃石長(zhǎng)江大橋是一座五跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，在成橋通車運(yùn)行幾年之后，該橋梁跨中部分的下?lián)弦恢痹谶M(jìn)行。且在7年后，較建成時(shí)已有較大的撓度變化，2號(hào)墩已達(dá)30cm以上，4號(hào)墩達(dá)到20cm以上，主梁下?lián)系那闆r相當(dāng)棘手。其次是橋梁出現(xiàn)的裂縫。頂板、腹板、底板都會(huì)出現(xiàn)大大小小的裂縫。

(一)跨中下?lián)霞俺梢?/h3>

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋跨中下?lián)弦呀?jīng)成為了一個(gè)比較棘手的問(wèn)題，成因很多且都較為復(fù)雜，歸結(jié)起來(lái)有以下幾個(gè)方面：混凝土的收縮徐變的影響，我國(guó)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋大多采用薄壁箱型梁。相關(guān)論文表明，加載會(huì)影響混凝土徐變，加載時(shí)間短的話，徐變混凝土越大，而且都采用高強(qiáng)度的混凝土，而且我們大都在澆筑3天后就開(kāi)始對(duì)橋梁進(jìn)行加載，預(yù)應(yīng)力張拉，預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土?xí)兄?lián)系，導(dǎo)致徐變系數(shù)變大，會(huì)導(dǎo)致下彎即撓度變大。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土?xí)兄?lián)系，因?yàn)橄聯(lián)希A(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度減小，也就是剛拉性能降低，有實(shí)驗(yàn)證明混凝土的變形會(huì)增大；反之，橋梁的預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度較大的話，抗拉強(qiáng)度高，影響混凝土較小，混凝土就會(huì)相對(duì)變??；橋梁的預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度如果受到影響而變小的話，混凝土就會(huì)受到影響會(huì)變大，隨之，就意味著橋梁整體變形增大，也就是會(huì)出現(xiàn)我們看到的“下彎”的情況，“下彎”的越明顯，就越會(huì)導(dǎo)致主梁性能降低，簡(jiǎn)短橋梁的適用壽命。

(二)梁體裂縫及成因

裂縫是橋梁遭受的病害中最常見(jiàn)的病害，裂縫的分類有多種。坐落在華南地區(qū)的某大橋，全長(zhǎng)1668米，是主跨為220m的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，澆筑完混凝土放置一段時(shí)間后，去掉臨時(shí)支撐，隨即出現(xiàn)了豎向的裂縫，靠近墩頂處的地方有豎向裂縫的產(chǎn)生，在橋梁中跨跨中，箱梁腹板也有豎向裂縫。廣東某大橋在當(dāng)時(shí)，是最大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在世界范圍內(nèi)，通車幾年后進(jìn)行監(jiān)察時(shí)發(fā)現(xiàn)，箱梁腹板同樣出現(xiàn)了豎向裂縫，跨中也出現(xiàn)了豎向裂縫，另外，還有部分斜裂縫，斜裂縫與豎直方向成一定的角度，分布較為規(guī)律性。

二、連續(xù)剛構(gòu)橋加固方法

(一)體外預(yù)應(yīng)力

體外預(yù)應(yīng)力是一種無(wú)黏結(jié)力，“體外”就是放置在物體外部，在橋梁中就是截面外部即混凝土構(gòu)件外部，因?yàn)樗菬o(wú)粘結(jié)力，那么體外預(yù)應(yīng)力可以放置在混凝土截面內(nèi)部且不與混凝土黏結(jié)的。體外預(yù)應(yīng)力按照錨固的形式可以分為集中錨固和分散錨固，集中錨固就是把預(yù)應(yīng)力鋼筋固定在支點(diǎn)處，反之，分散錨固就是把預(yù)應(yīng)力筋錨固在橋梁跨中每個(gè)斷面處。當(dāng)然還有混合錨固的形式，才用集中錨固和分散錨固的形式分成兩部分分別錨固。

體外力放置在梁體外部，便于施工，工序簡(jiǎn)單易操作，澆筑混凝土不需要留孔道，很方便，重要的是能夠讓我們檢修人員便于觀察。若采用體外預(yù)應(yīng)力加固方案對(duì)橋梁進(jìn)行加固時(shí)，不對(duì)通行造成影響，可以在保通情況下進(jìn)行施工，等等還有很多優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)也有很多缺陷。體外預(yù)應(yīng)力筋暴露在外面，容易受到“傷害”，主要有碰撞和火損，主要有碰撞和火損。相對(duì)于體內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋，一旦錨固端部失去能力即失效，那么體外預(yù)應(yīng)力筋就會(huì)失去“力量”，所以錨固端較體內(nèi)預(yù)應(yīng)力應(yīng)該嚴(yán)加保護(hù)。

(二)減輕恒載

橋梁服役一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)各種病癥，如開(kāi)裂、下?lián)希覀儗?duì)其承載能力進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)算分析后，有必要采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)其減輕部分恒載，以滿足我們對(duì)該地段交通量通行能力的要求。減輕恒載，顧名思義，就是減輕橋梁本身的自重，比如拱橋設(shè)置腹孔，梁橋運(yùn)用T梁、箱型梁、空心板等，或者在加固中拆掉一些附屬物。

(三)斜拉加固體系

根據(jù)對(duì)體外預(yù)應(yīng)力的分析研究，我們可以把體外力看作是一個(gè)個(gè)彈性支承，與原結(jié)構(gòu)共同受力，那么我們可以聯(lián)想到斜拉橋的體系，它是利用斜拉索作為彈性支承來(lái)支撐橋梁，因而在橋梁加固中我們可采用斜拉加固體系，也可采用部分斜拉加固體系，部分斜拉體系不同于箱梁橋，也不同于傳統(tǒng)斜拉橋體系，它類似于二者之和。

部分斜拉加固體系中，原橋梁的墩、梁和新建的塔的關(guān)系可分為固結(jié)體系和塔、梁分離體系，部分斜拉橋的斜拉索錨固在剛橫梁或者在新增加的齒板上。

三、結(jié)語(yǔ)

對(duì)該橋的既有病害設(shè)想了兩種加固方案，且方案都是曾用于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的，并用有限元軟件建立模型進(jìn)行分析，對(duì)加固后的效果進(jìn)行分析后，得到如下結(jié)論：

1)部分斜拉加固體系，效果：撓度上臺(tái)15.2cm；體外預(yù)應(yīng)力體系，效果：撓度上臺(tái)4.2cm，就加固效果來(lái)說(shuō)，部分斜拉加固方案優(yōu)于后者。

2)兩種方案的適用情況、施工難易、成本高低都有所不同，都具有可行性，但是部分斜拉體系可以能夠解決體外預(yù)應(yīng)力加固方案效果不理想的情況的問(wèn)題。