最新空心預製板橋梁的加固設計分析論文

最新空心預製板橋梁的加固設計分析論文

　　在先簡支後結構連續橋樑中，墩頂現澆連續負彎矩段所承擔的負彎矩和剪力是最大的。為弄清現有預製空心闆闆端負彎矩受力筋的實際握裹力大小，隨機抽出６塊空心板分別進行箍筋內、外側負彎矩受力筋握裹力的抗拔試驗。從最後的檢測報告可知，箍筋外側負彎矩受力筋在達到８０ｋＮ的設計抗拔力下，負彎矩鋼筋及混凝土結合處沒有任何變形和裂縫產生；箍筋內側負彎矩受力筋在達到８０ｋＮ的設計抗拔力下，負彎矩鋼筋和混凝土結合處有新裂縫產生，原有裂縫縫寬有加大現象。這說明箍筋外側的負彎矩受力筋的握裹力損失較大。因施工原因，空心闆闆端負彎矩受力筋的握裹力受到一定程度的損失，使２０ｍ空心板彎矩受力區強度和耐久性受到影響，為保證空心板的強度和耐久性不低於原有設計標準，需要對現有預製空心板進行補強設計。

　　在掌握２０ｍ空心板的結構現狀的`基礎上，結合結構分析驗算，本著安全可靠、方便施工、經濟合理的原則，提出預應力的套箍鑲嵌補強措施。首先，為增強板端腹板的受彎能力，可將現澆段混凝土沿空心板空腔向內延伸，穿過８０ｃｍ的平滑段，到內腔膨大部分縱向３０ｃｍ，形成一個楔子一樣的套箍鑲嵌體。同時，當楔形體混凝土自然乾燥時還會產生收縮作用，楔形體的反八字牆會與其兩側腹板緊緊咬合，將現澆連續段與空心闆闆端緊緊扣在一起，起著類似螺母作用，形成板端和現澆連續段整體受力的良好局面，不僅抵抗很大部分剪力，還能產生很好的抗彎效果。這樣空心闆闆端不足的負彎矩由楔形體與兩側腹板緊緊咬合作用提供。由於套箍鑲嵌體的存在，增加了空心板空腔內壁保護層的厚度及空心板腹板內壁混凝土與鋼筋的握裹力，可防止內側負彎鋼筋受力出現側崩現象，提高了負彎矩區強度的安全儲備。

　　為防止楔形體對空心板頂板的翹頂作用，可將空心板空腔頂貼一層１ｃｍ厚塑膠泡沫。空心板跨中允許正常撓度值１．５ｃｍ，極限撓度值３．３ｃｍ，按直線內插，在極限撓度情況下，楔形體最外端與板頂距離１－３．３×（１．１＋０．３）／１０≈０．５ｃｍ；同時，考慮到楔形體混凝土收縮和重力作用，楔形體最外端與板頂間空隙會遠大於０．５ｃｍ，所以楔形體不會對空心板頂板形成翹頂作用。楔形體構造見圖２。考慮到空腔頂貼膜和混凝土收縮，豎向僅考慮６５ｃｍ受壓高度（實際空腔高７０ｃｍ）；查設計檔案，Ｃ５０混凝土受壓設計強度２２．４ＭＰａ，可得出，楔形體提供最大彎矩為（２２．４＋０）×１０６／２×０．３×０．６５×（０．６５×２／３）×２×０．８５＝１ ６０８ｋＮｍ。經過橋樑博士軟體試算，在達到公路Ｉ級設計荷載情況下，橋樑僅需２３０ｋＮｍ負彎矩即可滿足設計條件，而補強措施提供的１ ６０８ｋＮｍ的彎矩能極大地滿足設計要求，並且具備較多的安全儲備。空心闆闆端經上述補強後，經計算，其結構抗剪力滿足設計要求，但現澆連續段墩頂的裂縫還是有些超標，說明墩頂的結構還不能滿足抵抗負彎矩要求。

　　在墩頂縱向２．８ｍ範圍內施加預應力直徑３２ｍｍ的冷拉ＩＶ級精軋螺紋鋼筋（中板２排，邊板３排，每個錨固端控制張拉力１５０ｋＮ左右），以抵抗橋樑施工、運營階段所產生的裂縫。墩頂施加預應力後，經計算，現澆連續段墩頂的裂縫滿足設計要求，同時為增強預製空心闆闆端與現澆連續段的整體受力效能，建議在第３排和第４排（其他位置受錨具干擾）負彎矩受力鋼筋下增加２排橫向直徑３２ｍｍ精軋螺紋粗鋼筋，這樣不僅增強預製空心闆闆端與現澆連續段的整體受力效能，也增強現澆連續段的橫向剛度，對提供預製空心闆闆端抗剪能力也起一個有利的“扁擔”作用。經過計算分析表明：①對於承載能力極限狀態下，加固後的負彎矩值為１ １２０ｋＮｍ，大於設計要求的９７０ｋＮｍ，因此使用套箍鑲嵌加固的彎矩滿足設計的要求；②對於正常使用極限狀態下，使用套箍鑲嵌加固後的空心板現澆段上緣裂縫寬度為０．０２ｍｍ，滿足《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》（ＪＴＧ Ｄ６２—２００４）要求的０．２ｍｍ。上述結果表明，透過預應力的套箍鑲嵌加固後，在承載能力極限狀態下，加固後的彎矩得到了很大程度的提高，滿足了設計要求。在正常使用極限狀態下，現澆連續段的裂縫得到了很好的控制，滿足原設計要求。經過補強後，空心板現澆段抗彎、抗剪能力得到了很大的改善，且具有較好的安全儲備，使得橋樑能夠滿足以後的行車需要。

　　橋樑病害產生的原因多種多樣，每一種橋樑病害都有其特殊性，需要根據具體橋樑病害的特點，結合現有的橋樑加固方法，提出適合具體橋樑的加固方法。本文針對某空心預製板橋梁病害特徵，提出了一種橋樑加固的套箍鑲嵌法，結果表明，該加固方法的加固效果理想，對今後類似橋樑的加固有一定的借鑑意義。（本文作者：汪進玉 單位：中鐵十九局集團第六工程有限公司）