京沪高速某特大桥病窖检测 与加固实例 史小飞 （河北远洲工程咨询有限公司，河北石家庄０５００００） 摘要：京沪高速公路某特大桥为三联预应力混凝土连续刚构箱梁桥。经过多年的运营，该桥箱梁底部出现了较多横向裂 缝。通过桥梁检测，确定横向裂缝产生的原因，采取以有粘结体外预应力为主的加固方案对该桥进行加固，社会经济效益显 著。 关键词：病害检测；加固；有粘结体外预应力；承载能力；耐久性 中图分类号：Ｕ４４５．７１：Ｕ４４５．７２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１０）０２／０３—０２２４—０３ ＤＯＩ：１０．３８６９￣．１００２—４７８６．２０１０．０２／０３．０５７ Ｄｉｓｅａｓｅ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ａ Ｓｕｐｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ ｏｎ Ｊｉｎｇ－Ｈｕ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｊ２２４ Ｉ．．．．．＿ｌ＿＿＿ ＳＨＩ Ｘｉａｏ－ｆｅｉ （Ｈｅｂｅｉ Ｙｕａｎｚｈｏｕ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｕｐｅｒ ｂｒｉｄｇｅ ｏｎ Ｊｉｎｇ－Ｈｕ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｉｓ ａ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｉｇｉｄ—ｆｒａｍｅ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ｂｒｉｄｇｅ．Ａｆｔｅｒ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｓｏｍｅ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｃｒａｃｋｓ ａｐｐｅａｒ ａｔ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ． Ｂｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ，ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｃｒａｃｋｓ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｐｒｏｊｅｃｔ ｗｈｉｃｈ ｍａｉｎｌｙ ｒｅｌｙ ｏｎ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ｗｉｔｈ ｂｏｎｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ ＳＯ・ ｃｉａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｅａｓｅ ｔｅｓｔ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；ｅｘｔｅｒｎａｌ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ ｗｉｔｈ ｂｏｎｄ；ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ；ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ １ 概述 该桥裂缝进行了化学灌浆处理。２００５年，养护部门 在检查中发现，该桥箱梁又出现了新的裂缝．且原 有裂缝也有所发展。２００５年７月，检测单位对该桥 再次进行了详细的外观调查。 ２ 病害检测及原因分析 ２．１ 病害检测 京沪高速公路某特大桥上部结构为６ｘ３０ｍ＋７ｘ ３０ｍ＋６ｘ３０ｍ预应力混凝土连续刚构箱梁，单箱双室 截面．按部分预应力Ａ类构件设计。梁高１．６ｍ，底 板宽８ｍ。箱梁采用满堂支架施Ｔ。距墩中 ｂ５ｍ处 为合拢段，合拢段长２ｍ。箱梁采用分段施工方法， 依次浇筑各段，待混凝土强度达到８０％后张拉顶底 板钢束，然后浇筑合拢段混凝土，最后张拉剪力束 和通长束 ２００４年７月，检测单位对该桥进行了外观调查 及静荷载试验。 通过外观调查发现，该桥的主要病害是箱梁底 板出现大量的横向裂缝，其中以东西半幅第一联第 该桥于２０００年１２月竣工通车。２００４年养护单位 发现箱梁出现裂缝。２００４年７Ｊｑ，检测单位对其进 六跨和第三联第一跨裂缝最为严重，裂缝集中分布 在正弯矩较大的跨中部位，裂缝宽度大多为 行了外观调查及静载试验检测。同年，养护单位对 ＳＰＯＲＴ ｓＴＡＫＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ；ｉ ＨＡＬＦ ０Ｆ ｂ； ｄａｒ。，２ｏ ｏ （Ｎｏ ２ｌ４ｌ，２ｌ６） ０．１５ｒａｍ～０．２ｒａｍ．个别裂缝宽度已达１．２１ｍｍ。同 促进了底板裂缝的发展。合拢段腹板出现的竖向裂 时．腹板在合拢段部位出现较多的竖向裂缝，宽度 缝，除了有效预应力不足这一主要原因外，还与合 为０．２ｒａｍ～０．３５ｒａｍ．个别宽度已达０．５ｒａｍ。 拢段混凝土的浇筑质量以及新旧混凝土的接头处理 静载试验主要测试项目为病害比较严重的东半 情况有关。 幅第一联边跨、次边跨跨中截面挠度及应力，同时 ３ 加固设计 在加载过程中对裂缝宽度进行观测。试验数据显 由于该桥箱梁出现的横向裂缝属于结构性受力 示，该桥挠度最大校验系数为０．８８，观测裂缝宽度 裂缝．裂缝数量多、宽度大、深度深，混凝土保护 在加载过程中由原来的１．２１ｒａｍ发展为１．３５ｒａｍ。 层已开裂，极易造成钢筋的腐蚀。在车辆荷载的冲 ２００５年，检测单位再次对该桥进行了外观调 击作用下，预应力筋有发生脆断的潜在危险。另 查．发现东西半幅第一联第六跨和第三联第一跨不 外，预应力损失过大．造成预应力筋的有效预应力 仅原有裂缝有所发展，而且还出现了新的裂缝。 过低，在极限状态下预应力筋的应力可能达不到其 通过以上两次检测可以看出．该桥病害在荷载 抗拉强度设计值，这将使结构的极限承载能力降 作用下存在发展现象，同时可得出如下结论：ａ）按 低。因此，该桥的加固具有耐久性加固和承载能力 《公路桥涵养护规范》（ＪＴＧ Ｈ１１—２００４）的规定，该 加固的双重性质。 桥属于二类桥，但箱梁属于三类构件，需进行维修 ３．１ 加固方案 加固；ｂ）根据经验和有关技术资料，类似该桥结构 该桥加固设计的基本思想是：采用化学灌浆法 的桥梁校验系数一般在０．６～０．７之间，桥梁有一定的 封堵裂缝，保护钢筋免于腐蚀：增设预应力筋，提 安全储备，而该桥最大校验系数为０．８８，说明其刚 高结构的抗裂性和承载能力，确保结构的安全使用 度相对偏低，建议加固补强。 和耐久性。具体加固设计方案如下。 ２．２ 病害原因分析 ３．１．１ 裂缝处理。对于缝宽大于或等于０．１ｍｍ的裂 通过２００４年及２００５年两次详细的检测调查。发 缝，采用化学压力灌浆封堵：对于宽度小于０．１ｍｍ 现该桥的主要病害是梁底横向裂缝，并且以东西两 的裂缝．采用表面涂刷环氧树脂浆液进行封闭处 半幅第一联第六跨和第三联第一跨梁底裂缝最为严 理。 重．不仅裂缝较多且部缝还在发展，并产生了 ３．１．２ 对于出现严重裂缝的东、西两半幅第一联 较多新的裂缝：其余大部分孑Ｌ梁底及腹板均存在不 第六跨以及第三联第一跨梁．采用施加体外预应力 同程度的裂缝．且大多发生在合拢段位置。 的方法进行加固，即在梁底加设预应力钢绞线，然 根据对调查结果的分析认为，该桥箱梁裂缝是 后喷射３ｃｍ厚ＨＴＣＭ砂浆．使其具有粘结预应力， 由于预应力不足所造成的结构性受力裂缝。该桥采 同时保护钢筋免于锈蚀，提高结构的耐久性。 用满堂支架分三期施工．先浇筑中间第二联，预应 体外纵向预应力钢绞线采用１２０根１ｘ３股西 ８．６ 力筋采用两端张拉方案。第一联和第三联施工时， 的钢绞线，采用夹片锚具锚固于固定在箱梁底板上 由于中间紧靠已施工完的第二联梁端，无法布置张 自行设计的锚固支撑垫块上。锚固支撑垫块由底板 拉千斤顶 只能采用从东西两端桥台处一端张拉的 Ｃ、支撑顶板Ｂ和扶壁板Ａ焊接而成．采用环氧树脂 方案。第一联第六跨和第三联第一跨至张拉端的距 胶或建筑结构胶和化学植筋螺栓固定在箱梁底板 离最远，因此由于管道摩擦引起的预应力摩阻损失 上。 也最大，加之施工时没有实测摩阻系数，对于张拉 体外预应力钢绞线平面布置方式见图１，锚具 长度较大的预应力束，摩阻系数的微小偏差将会引 支撑垫块构造图见图２。 起摩阻损失的明显变化。预应力损失过大是造成该 预应力筋采用小型千斤顶张拉，张拉控制应力 桥预应力不足、抗裂性降低并出现严重横向裂缝的 取Ｏｒ ＝Ｏ．５ ０．５７×１４７０ＭＰａ＝８３８ＭＰａ，超张拉系数 根本原因。另外，第一联第六跨和第三联第一跨是 为１０５％。预应力筋按横桥向对称顺序张拉，以保 连续梁的边跨，与中间跨相比处于更不利的工作状 证横桥向均匀受力。 态。计算表明，边跨正截面抗弯承载能力的安全储 预应力筋张拉后，在预应力筋和锚具范围内喷 备与中间跨相比相对较低．车辆严重超载的情况也 射高性能抗拉复合砂浆（ＨＴＣＭ）。预应力筋布置区 豫Ａ 嘲ＤＡ Ⅲ ．１ ｝ＨＡＬＦｏＦｉ 蛳，２０１ｏ《№ ｌ６） 芎 嚣 冀 目 Ｉ＃钢绞线一一 ２＃钒纹线＃ 一ｈ 一 一 呈 ５＃铡—— 一一 一 目 ６ 救袋 ｌ ３＃制 毁蛙 ＝ — 一—Ｌ ４＃钢 ４＃俐 …结 一 茔 皿 墩 。２＃钢 ｉ 析 ｔＩ ｔ心线 ● 矧 蜒 边 童 线 ４＃铡 拈 ４＃铡 线 一 蓦 ： ｒ ３＃钠 ｌ一 二一—广一 ＾Ｒ＾ 蚌蚌 『— — 目 ５ 钢一 一 至 ５纹线一 ＃钢一 绞线 ４＃钢 图ｌ 体外预 力钢绞线平面布置图 单位为厘米 法加固 ３．１．４ 对其余裂缝不严重的梁段采用粘贴碳纤维 布法加固，以增强结构的抗裂能力，提高结构的耐 久性 ． ３．２ 加固方案的优点及技术创新 挺 届０ 该桥采用的主体加同措施为粘结预应力结合分 姜 ＼ ＼＼ｉ７一ｒ 散的小股钢绞线，该方法为全国首创，是在总结各 －—一！—— ‰１ 卜，— ｌ＼ ｆ ｈ １ ｌ。 。 ０ ０ ＼＼＼＼＾、、Ｉ罱 未 ｌ 三 种加固方法的基础上结合该桥实际情况采用的新方 法．其采用有粘结预应力加固体系对正截面加固补 （，、 １ ，，、 （ ） 、 一： 一 ＾ 十０ —— — 、。／ ＼＼＼１ ＼、＼＼＼、＼ｔ＼、＼＼ 、 强．既可增强结构的抗裂性，又能提高结构的抗弯 承载能力，达到了耐久性加同和承载能力加固的双 重目的 其优点主要有以下几点。 ３．２．１ 自行设计的锚垫块构造简单、受力合理。 由于采取分散锚固，避免了局部应力过大，同时避 Ｌ ： ｌ－ 叶｝＿。－ｌ＼ ＋０ —— — Ｔ — 一— ＼＼＾ 、、、 亘 里 一 要 一＿、，，———，｜、 ＿广０ 二 十ｈ ０： ＼＼＼＼＼＼＼ ＼＼ 、 － 【ｒ 一ｋ ０ Ｌ—— —— Ｌ——ＬⅡ＿—一 ——————————．—— ， —— 。 —０ 一卡 ～一～ ——— ——Ｊ 免了增加齿板．减少了施Ｔ难度。锚垫块靠底板与 梁体的胶结作用和化学植筋螺栓的加压锚同作用将 其同定在被加固梁体上。 ３．２．２ 采用１２０根 ８．６的１ｘ３股钢绞线使梁底应力 ｈ）锚其平而 图２ 锚具支撑垫块构造圈 段喷射一层３０ｍｍ厚的ＨＴＣＭ，锚固区喷射两层， 共计６０ｒａｍ厚，过渡段做成斜坡状。 分布更加均匀。该桥为单箱双室，底板宽度较大， 如采用在腹板侧施加集中应力束的方法，一方面由 于受预应力扩散效应，预应力不能有效扩散至 部位，而且会引起附加应力；同时，腹板束由 于位置，其效果不太理想。而采用底板小面积 计算表明，采用体外预应力加同后，使用阶段 病害孔底板最大拉应力南一２．０５ＭＰａ降低到一 １．１１ＭＰａ．应力状态有了 著改善。同时，最大负 弯矩处的最大拉应力由一１．８７ＭＰａ降低到一１．７５ＭＰａ， 加固对全桥未产生不利影响， ３．１．３ 腹板出现严重裂缝的合拢段采朋粘贴钢板 钢束效果更好，效率更高。 ３．２．３ 有粘结预应力使结构受力更加稳定、可靠， 同时解决了耐久性问题。由于体外预应力加固后， ＴＲＡＮＳＰＯＲＴ ＳＴＡＮＤＡＲＤＩＺＡＴＩＯＮ １ ＨＡＬＦ ＯＦ ｈ ， ａｒＩ＿２０１０（Ｎ￣；ｉ２ｉ４／２１６） 李元秀 （莱芜钢铁集团运输部，山东莱芜２７ｌ１０４） 摘要：桥梁的养护工作直接影响着桥梁的使用寿命，莱钢东泉河铁路桥的工程人员经实地考察、研究分析后设计制定了 一套养护施工方案，并付诸于实践，顺利完成了大桥的养护工程，为今后桥梁的养护施工积累了宝贵的经验。 关键词：养护施工方案；铁路桥：设计 中图分类号：Ｕ４４５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１０）０２／０３—０２２７—０３ ＤｏＩ：１０．３８６９￣．１００２—４７８６．２０１０．０２／０３．０４５ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ Ｌａｉｇａｎｇ Ｄｏｎｇｑｕａｎ Ｒｉｖｅｒ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ Ｌｌ Ｙｕａｎ－ｘｌｕ （Ｔｒａｎｓｐｏ￣Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｌａｉｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｌａｉｗｕ ２７１１０４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｏｎ－ｔｈｅ－ｓｐｏｔ ｉｎｖｅｓｔｉ— ｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ａ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｌａｉｇａｎｇ Ｄｏｎｇｑｕａｎ Ｒｉｖｅｒ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｒｉｄｇｅ ａｎｄ ｐｕｔ ｉｔ ｉｎｔｏ ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｂｒｉｄｇｅ ｉｓ ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ ｓｍｏｏｔｈｌｙ，ａｎｄ ｖａｌｕａｂｌｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｉｓ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ 保护砂浆或混凝土为零应力而非预应力混凝土，在 社会经济效益显著。 荷载作用下其拉应力远大于材料的抗拉强度．容易 参考文献 造成开裂．这就是以往体外预应力均采用无粘结的 【１】ＪＴＧ Ｄ６０—２００４，公路桥涵设计通用规范［Ｓ］． 缘故。本次加固采用的高强复合砂浆（ＨＴＣＭ）其抗 ［２】ＪｒｒＪ ０２１—１９８９，公路桥涵设计通用规范［Ｓ］． 拉强度可以达到７ＭＰａ，能够保证在活载效应作用 ［３】ＪＴＧ Ｄ６２—２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝 下不开裂，有效地解决无粘结预应力工作稳定性和 土桥涵设计规范ｆＳ１． 耐久性防护问题。 ［４］ＪｒｒＪ ０２３—１９８５，公路钢筋混凝土及预应力混凝 ４ 结语 土桥涵设计规范『Ｓ１． 本文对实体工程病害检测及加固方案进行了简 ｆ５】张树仁，王宗林．桥梁病害诊断及改造加固设 单的分析和论述，重点提｝ｎ了有粘结预应力结合分 计【Ｍ１．北京：人民交通出版社，２００６． 散的小股钢绞线的加固方法。该加固方法使用范围 ［６］单成林．旧桥加固设计原理及计算示例【Ｍ Ｊ．北 广，尤其是对于中小跨径普通钢筋混凝土梁式桥， 京：人民交通出版社，２００７． 可有效改善桥梁的受力状况，并能减小桥梁的挠 度，缩小裂缝宽度，特别是对提高其承载能力比较 作者简介：吏小飞（１９８０一），男，湖北当阳人，助理工程师 有效。同时．该方法不需清凿原梁体，对原梁体损 主要从事桥梁检测与加固工作。 伤较小，加固时对交通影响较小，费用相对较低， 收稿日期：２００９—０４—０８ 豫
