预应力混凝土连续箱梁弯桥斜向裂缝病害成因分析及加固方案研究.docxVIP

? ? 预应力混凝土连续箱梁弯桥斜向裂缝病害成因分析及加固方案研究 ? ? 李永波 (辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166) 1 工程概况 某立交匝道桥，建成于 2008年。该桥共三联，跨径布置为(20+3×21+20)m+5×25.5m+5×20m；桥梁全长为 336.5m；该桥为曲线桥, 其中，第二联平面位于R=90m的圆曲线，第一联、第三联位于缓和曲线。该桥桥面净宽为 7.5m，两侧均设置宽度为0.50m 的混凝土护栏；桥面铺装采用沥青混凝土；设4道型钢伸缩缝，分别位于0号台顶、15号台顶和5号墩顶、10号墩顶。 每联2个中墩均为墩梁固结(第一联的2号墩、3号墩，第二联的7号墩、8号墩，第三联的12号墩、13号墩)，边墩、台设双支座，次边墩设单支座，支座均采用盆式橡胶支座。上部结构均为等截面现浇连续箱梁，第一联、第三联箱梁为钢筋混凝土结构，采用满堂支架现浇施工；第二联箱梁为预应力混凝土结构，采用支架逐孔现浇施工；箱梁两侧腹板等高度，桥面横坡由箱梁整体旋转形成，最大桥面横坡7%。下部结构：桥台采用肋板台、扩大基础；桥墩：第5号墩、10号墩为双柱式方形墩，其余均为圆形独柱墩，7号墩采用桩基础，其余墩均采用扩大基础。该桥上部结构未设置预偏心。 2013年，该桥第二联箱梁边跨底板及腹板出现一些斜向裂缝，第一联、第三联箱梁底板出现多条横向裂缝，两侧腹板出现多条竖向裂缝，且经计算，该桥支座承载力不满足要求，基于上述病害和问题，对该桥进行了加固和维修，具体方案如下： (1)墩柱改造：连续墩(第一联1号墩、4号墩，第二联6号墩、9号墩，第三联11号墩、14号墩)墩顶通过外包混凝土形成混凝土小盖梁，并增设2个支座，将原来的单支座改造为3支座，增多支撑点。新增支座与原支座间距为1.5m，新增支座在恒载作用下与梁体接触但不受力，在活载作用下发挥作用。3支座支撑系统解决了结构的抗倾覆、支座承载力不足问题，但主梁抗扭不足问题依然存在。其余墩均采用外包混凝土加固，且对墩柱塑性铰区加强箍筋配置，增强墩柱在地震作用下的抗剪能力。 (2)主梁加固：第一、三联钢筋混凝土箱梁底板、腹板纵向粘贴钢板；第二联预应力混凝土箱梁未进行加固。 (3)常规病害维修：对裂缝进行封闭处理。 2 主要病害 2021年，根据业主要求，对该桥第二联进行了专项检测，重点检查了第二联箱梁裂缝。根据现场检测，该桥第二联(第6孔至第10孔)箱梁腹板出现多条斜向、竖向裂缝，底板出现多条斜向裂缝，腹板斜向、竖向裂缝和底板斜向裂缝主要集中在边跨(第6孔和第10孔)。具体如下： (1)外侧腹板斜向、竖向裂缝 第6孔外侧腹板距5号墩1.9～14.6m范围内，共计13条斜向裂缝，裂缝长度为0.7～1.6m，宽度为0.08～0.35mm，大部分裂缝发展至腹板顶缘，有3条斜向裂缝向底板延伸0.17～0.2m，其中距5号墩10.1m处斜向裂缝长度为1.16m，宽度为0.35mm，深度为110mm(裂缝处腹板设计厚度为40cm)，见图1。距5号墩11.3m、17.3m处各有1条竖向裂缝，裂缝长度分别为0.5m、0.86m，宽度分别为0.1mm、0.15mm，其中1条竖向裂缝向底板延伸0.2m。 图1 第6孔箱梁外侧腹板斜向裂缝展开图 第10孔外侧腹板距10号墩4.2～13m范围内，共计16条斜向裂缝，裂缝长度为0.4～1.3m，宽度为0.08～0.2mm，大部分裂缝发展至腹板顶缘，其中距10号墩9.5m处斜向裂缝长度为1.3m，宽度为0.2mm，深度为75mm(裂缝处腹板设计厚度为40cm)，该条斜向裂缝向底板延伸0.2m。距10号墩13.6m处有1条竖向裂缝，裂缝长度为0.8m，宽度分别为0.1mm，该条竖向裂缝向底板延伸0.4m。 (2)底板斜向裂缝 第6孔底板距5号墩5～21m范围内，共计36条斜向裂缝，裂缝长度为0.5～5.0m，宽度为0.1～0.25mm，局部渗水泛碱，裂缝间距为0.2～0.4m，裂缝走向均为从连续端外侧向简支端内侧发展。 第10孔底板距10号墩0～17m范围内，共计29条斜向裂缝，裂缝长度为0.5～4.5m，宽度为0.1～0.35mm，局部渗水泛碱，裂缝间距为0.1～0.4m，裂缝走向均为从连续端外侧向简支端内侧发展。 图2 第6孔箱梁底板斜向裂缝展开图(单位：mm) 3 计算与分析 3.1 计算模型及荷载 采用空间有限元计算软件进行结构分析与计算，结构计算模型如图3所示，主梁跨中标准横断面示意图见图4。 图3 5×25.5m连续箱梁计算模型(曲线半径R=90m) 图4 主梁跨中标准横断面示意图(单位：mm) 荷载主要包括永久作用和可变作用，具体如下： (1)永久作用 自重：自重系数为1.04。 二期恒载：桥面铺装(6cm调平层+9cm沥青混凝土)27.