930m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心橋面靜載試驗(yàn)

930m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支空心橋面靜載試驗(yàn)

河南省公路橋9.30m，采用預(yù)制混凝土空心橋，全長(zhǎng)285m，下部為單排三柱孔注射樁，橋面凈寬12m2.0.5m，設(shè)計(jì)負(fù)荷為20噸，懸掛式客車(chē)-120，于1995年完工。該橋運(yùn)營(yíng)至1999年,通過(guò)定期觀測(cè)發(fā)現(xiàn)7、8、9三孔橋面鋪裝層出現(xiàn)沿空心板企口縫的混凝土塌陷,企口縫中的混凝土破碎、脫落并出現(xiàn)大面積滲漏,空心板間的混凝土鉸失效,導(dǎo)致板間橫向聯(lián)系減弱,致使個(gè)別板塊跨中撓度明顯增加,汽車(chē)駛過(guò)時(shí)振動(dòng)強(qiáng)烈。為避免橋梁因振幅過(guò)大出現(xiàn)瞬間跨塌現(xiàn)象,管理部門(mén)立即委托檢測(cè)單位對(duì)該橋進(jìn)行了全面檢查和靜載試驗(yàn),以正確評(píng)判該橋的承載能力,并提出加固方案。1橋梁安裝條件的檢測(cè)和評(píng)估1.1測(cè)試和試驗(yàn)1.1.1空心板試驗(yàn)觀察對(duì)7、8、9三孔選跨中撓度最大的3塊空心板進(jìn)行靜荷載試驗(yàn),觀察并記錄空心板在試驗(yàn)荷載作用下?lián)隙燃傲芽p寬度;利用吊籃逐一檢查橡膠支座、墊塊變形情況;用精密水準(zhǔn)儀測(cè)出每塊板兩端、跨中、L/4處底板高程,以分析比較撓度。1.1.2靜態(tài)加載測(cè)試(1)在靜載試驗(yàn)中，縱橋向各個(gè)截面和梁的最不利位置配置荷載，采用33m桁架片拼裝的桁架梁進(jìn)行,桁架梁端部用枕木支撐于相鄰兩孔上,加載采用2臺(tái)30t電動(dòng)油泵進(jìn)行。(2)空心板彎矩與跨中試驗(yàn)荷載該橋設(shè)計(jì)荷載為汽車(chē)-超20級(jí),掛車(chē)-120,設(shè)計(jì)跨中彎矩M1/2=1475.80kN·m,空心板計(jì)算跨徑為29.14m,跨中試驗(yàn)荷載取值:P=4M1/2/L=1475.80/29.14=202.58kN。(3)kn、245kn、284.3kn試驗(yàn)加載采用雙千斤頂,分四級(jí)進(jìn)行加載,即2×18.5kN、2×45kN、2×82.11kN、2×101.29kN。每級(jí)荷載測(cè)試讀數(shù)完畢即可卸載,卸載結(jié)束等空心板變形復(fù)穩(wěn)后再施加下一級(jí)荷載。(4)撓度實(shí)測(cè)值沿空心板縱向在板端、L/4、L/2處分左右(沿板寬)對(duì)稱(chēng)布置豎向撓度觀測(cè)點(diǎn),測(cè)點(diǎn)數(shù)10個(gè),百分表安置在測(cè)點(diǎn)處,每截面左右兩側(cè)的平均值作為該截面的實(shí)測(cè)值。為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠,百分表讀數(shù)由5人同時(shí)進(jìn)行觀測(cè),穩(wěn)定以后的讀數(shù)作為最后讀數(shù)。觀測(cè)結(jié)果如表1所示。(5)觀察裂縫在空心板跨中下緣布置了微型攝像探頭連接筆記本電腦,以觀測(cè)空心板在各級(jí)荷載作用下是否開(kāi)裂,并記錄裂縫寬度。(6)橡膠支護(hù)變形全橋共設(shè)支座468塊,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)橡膠支座損壞66塊,墊石損壞2塊。橡膠支座主要出現(xiàn)縱向撕裂現(xiàn)象或豎向變形過(guò)大,墊石出現(xiàn)混凝土壓碎現(xiàn)象。同時(shí),由于支座的損壞或變形而導(dǎo)致空心板豎向存在相對(duì)高差。1.2測(cè)試結(jié)果分析1.2.1抗張力分析根據(jù)實(shí)測(cè)撓度與荷載作用下計(jì)算撓度的對(duì)比分析,荷載與撓度基本呈線形關(guān)系,說(shuō)明空心板仍處于彈性工作狀態(tài)。1.2.2抗裂分析在各級(jí)荷載作用下,空心板裂縫的寬度均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。1.3橋向受荷情況根據(jù)加載試驗(yàn)結(jié)果分析,并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)探查,該橋病害原因如下:(1)空心板橫向聯(lián)系薄弱,荷載橫橋向不能有效地傳遞,致使在汽車(chē)荷載作用下,出現(xiàn)單板受荷現(xiàn)象;(2)支座及墊塊尺寸偏小,造成應(yīng)力較為集中;(3)空心板預(yù)制中預(yù)拱度沒(méi)有嚴(yán)格按照施工圖實(shí)施,鋼筋綁扎不規(guī)范,由于氣囊上浮,受壓區(qū)混凝土厚度不足,從施工記錄看存在過(guò)早吊裝現(xiàn)象,施工因素是本橋產(chǎn)生病害的關(guān)鍵。2增強(qiáng)方案2.1板間混凝土鉸通過(guò)病害成因可知,本橋的關(guān)鍵是橫向聯(lián)系,而橫向聯(lián)系主要由2部分構(gòu)成:一是橋面鋪裝;二是板間混凝土鉸。對(duì)本橋來(lái)說(shuō)這2部分都存在著不同程度的損壞和嚴(yán)重的先天不足,其加固方案為:(1)鑿除原橋面鋪裝,重新進(jìn)行橋面鋪裝,重做空心板縫間混凝土鉸,更換損壞嚴(yán)重的支座;(2)對(duì)7、8、9三孔用體外預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)橫向連接,減小撓度。2.2空心板及地面鋼鉸線張拉和裝裝(1)鑿除原橋面鋪裝混凝土及板縫間破損的混凝土鉸并清理干凈,更換損壞的支座。(2)按設(shè)計(jì)要求實(shí)施體外橫向預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用鋼絞線,每孔設(shè)置5根預(yù)應(yīng)力鋼筋(見(jiàn)圖1)。為保證預(yù)應(yīng)力鋼筋準(zhǔn)確地按設(shè)計(jì)要求布置在橋面板下,在空心板下方設(shè)置橫向槽鋼,預(yù)應(yīng)力鋼鉸線放置于槽鋼內(nèi),槽鋼的固定在中間部分采用鋼筋通過(guò)鉸縫吊住(鋼筋固定在橋面上),槽鋼的兩端與鋼板焊接并用膨脹螺栓將鋼板固定于邊板側(cè)面。張拉時(shí)每根鋼鉸線分批均衡張拉,每根鋼鉸線施加6t預(yù)拉力后錨固(見(jiàn)圖2),錨具采用擠壓錨。施工完后將兩端錨固端用混凝土封閉,槽鋼內(nèi)注漿封閉鋼鉸線,以防銹蝕。(3)橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉錨固后,鋪橋面鋪裝層,按設(shè)計(jì)要求配置縱橫向構(gòu)造鋼筋。施工時(shí)每隔50cm布置鋼筋錨栓,橋面鋼筋與之焊接,在橋面沖洗干凈充分濕潤(rùn)后澆筑新混凝土,橋面鋪裝混凝土厚度比需要厚度增加2cm,以保證空心板受力后部分混凝土參與空心板承壓,用以彌補(bǔ)由于膠囊上浮造成的空心板受壓面積不足。(4)用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿修補(bǔ)裂縫。2.3橋上布荷檢測(cè)加固以后,為了檢驗(yàn)加固效果,按汽車(chē)—超20級(jí)標(biāo)準(zhǔn),采用