德勝大橋T型剛構(gòu)加固工藝及加固后監(jiān)控成果分析

0 引言

佛山市順德區(qū)德勝大橋橋梁全長(zhǎng)2401m，跨徑組合：（31×30+35）m預(yù)應(yīng)力砼T梁+（45.5+2×70.5+45.5）m的T型剛構(gòu)+（20×30+35）m預(yù)應(yīng)力砼T梁+（83+128+83）m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（35+8×30）m預(yù)應(yīng)力砼T梁。橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)。主航道主橋（83+128+83）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，上部結(jié)構(gòu)混凝土為C50，橋?qū)挒?5m，橋面鋪裝采用瀝青混凝土，橋墩采用板式橋墩和柱式橋墩。

1 橋梁病害狀況

橋面點(diǎn)檢測(cè)東線(xiàn)橋（左幅）外側(cè)、內(nèi)側(cè)主跨跨中分別下?lián)?8.79㎝、13.53㎝，西線(xiàn)橋（右幅）外側(cè)、內(nèi)側(cè)主跨跨中分別下?lián)?3.42㎝、22.17㎝，東線(xiàn)橋（左幅）梁底點(diǎn)主跨跨中下?lián)现禐?5.61㎝，西線(xiàn)橋（右幅）主跨跨中下?lián)?2.34㎝，最大下?lián)现?2.34㎝，位于西線(xiàn)橋（右幅）主跨跨中梁底。

2 橋梁加固工藝

2.1 體外預(yù)應(yīng)力加固

左、右幅橋的邊跨設(shè)置4束體外索通道，張拉4束，通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向塊，錨固在墩頂橫隔板現(xiàn)澆的錨固塊上，橋梁錨固端位置為邊墩A型錨固塊，張拉端位置為中墩B型錨固塊；中跨設(shè)置8束體外索通道，張拉6束，備用2束，通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)向塊，錨固在墩頂橫隔板現(xiàn)澆的錨固塊上，均為兩端張拉。

2.2 主要施工工藝順序

主航道橋體外預(yù)應(yīng)力主要施工工藝順序具體見(jiàn)流程圖，如圖1所示。

圖1 主要施工工藝流程圖

3 有限元模型

該橋通過(guò)橋梁分析軟件MIDAS/FEA進(jìn)行模擬計(jì)算。本次計(jì)算分析了主航道橋的整體受力變形情況、錨固塊和轉(zhuǎn)向塊的局部應(yīng)力情況，具體的實(shí)體計(jì)算模型見(jiàn)圖2。

圖2 德勝大橋MIDAS/FEA有限元模型

4 加固后監(jiān)控成果分析

本次的監(jiān)控對(duì)象是德勝大橋主航道橋左、右幅連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)監(jiān)控該橋在施工過(guò)程中的受力情況、外觀情況、變形情況。從工程開(kāi)始，到全橋施工完成。

4.1 撓度監(jiān)控成果分析

本次撓度監(jiān)控成果使用水準(zhǔn)儀嚴(yán)格按照國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范要求進(jìn)行。在橋面連續(xù)梁墩頂、L/8、L/4、3L/8、L/2左右側(cè)準(zhǔn)確位置進(jìn)行布點(diǎn)。監(jiān)控后得到撓度實(shí)測(cè)值，并與理論計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比。左幅體外預(yù)應(yīng)力張拉前后撓度監(jiān)控對(duì)比見(jiàn)表1~表2與圖3~圖4；右幅體外預(yù)應(yīng)力張拉前后撓度監(jiān)控對(duì)比見(jiàn)表3~表4與圖5~圖6。

圖5 右幅橋體外索張拉后的橋面線(xiàn)型

圖6 右幅橋體外索張拉變形情況

表1 左幅預(yù)應(yīng)力張拉前后撓度監(jiān)控對(duì)比表

表2 左幅橋體外索張拉變形情況

圖3 左幅橋體外索張拉后的橋面線(xiàn)型

圖4 左幅橋體外索張拉后的橋面線(xiàn)型

表3 右幅橋預(yù)應(yīng)力張拉前后撓度監(jiān)控對(duì)比表

表4 右幅橋體外索張拉變形情況

該橋體外索張拉變形實(shí)測(cè)值與理論值比較情況見(jiàn)表2和圖4。可以看出，該橋左側(cè)、右側(cè)主跨跨中分別上翹20.54mm、20.71mm，而理論值均為24.97mm，其實(shí)測(cè)值與理論值的比值為0.823和0.829，實(shí)測(cè)撓度與理論值變化趨勢(shì)相吻合，結(jié)論表明該橋變形屬于彈性變形，結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)正常。由于監(jiān)控過(guò)程中無(wú)法封閉交通，故測(cè)量值存在一定的誤差性。

該橋體外索張拉變形實(shí)測(cè)值與理論值比較情況見(jiàn)表4和圖6。可以看出，該橋左側(cè)、右側(cè)主跨跨中分別上翹22.60mm、25.83mm，而理論值均為24.97mm，其實(shí)測(cè)值與理論值的比值為0.905和1.034，實(shí)測(cè)撓度與理論值變化趨勢(shì)相吻合，結(jié)構(gòu)變形屬于正常范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)處于正常的工作狀態(tài)。需要指出的是，由于標(biāo)高測(cè)量是在沒(méi)有封閉交通的情況下進(jìn)行，車(chē)輛行駛等影響會(huì)給測(cè)量帶來(lái)一定的誤差。

4.2 應(yīng)變監(jiān)控成果分析

該橋體外預(yù)應(yīng)力張拉施工持續(xù)時(shí)間為4天，溫度在8℃~13℃之間，實(shí)測(cè)應(yīng)變情況見(jiàn)表5。該截面測(cè)量共7個(gè)工況，每個(gè)工況測(cè)量4次，取數(shù)據(jù)穩(wěn)定數(shù)值。

表5 A截面應(yīng)變測(cè)量情況 單位：Hz

該截面應(yīng)變理論計(jì)算情況見(jiàn)表6所示，表6和圖7為該截面實(shí)測(cè)應(yīng)變與理論值的比較情況。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)在各體外索張拉過(guò)程中，截面實(shí)測(cè)應(yīng)力值較接近理論計(jì)算值（特征測(cè)點(diǎn)5#測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值為-49.9με，理論值為-63.7με，兩者比值為0.784），該截面的應(yīng)力變化趨勢(shì)與理論計(jì)算值相吻合。監(jiān)控成果證明該橋加固后受力均勻，未發(fā)現(xiàn)突變。

表6 A截面實(shí)測(cè)應(yīng)變與理論值比較 單位：με

圖7 A截面實(shí)測(cè)應(yīng)變與理論值比較情況

5 結(jié)論

①該橋結(jié)構(gòu)加固后承載力明顯增加，截面實(shí)測(cè)撓度值、應(yīng)力值較接近理論計(jì)算值，證明體外預(yù)應(yīng)力加固工藝可行。

②T型剛構(gòu)的體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)可以明顯提升剛構(gòu)橋型各構(gòu)件的強(qiáng)度和剛度。

③本文介紹了德勝大橋加固工藝并通過(guò)施工監(jiān)控，為同樣存在類(lèi)似病害的T型剛構(gòu)橋維修加固提供了可靠的參考。