竹园大桥西引桥裂缝原因分析与加固方案..doc

竹园大桥西引桥裂缝原因分析与加固方案 李延业 广州市市政工程监理公司 ? 工程概况 竹园大桥位于茂名市区永久桥下游约1公里处，横跨小东江，是连接河东、河西两城区的城市主干道桥梁。西引桥是竹园大桥西接红旗路、滨河南路的立交桥。西引桥采用整体式现浇钢筋砼无梁异形板结构，平面形状如图1，板厚60cm，桥墩为钢筋砼圆柱墩，直径100cm，桥台为钢筋砼薄壁台，墩台基础为钢筋砼挖孔灌注桩，桩径1.2m。该桥于1997年6月28日正式通车。 裂缝调查 异形板采用满堂支架现浇施工，拆模后即发现在异形板靠路中线处有两条细微裂缝，最大裂缝宽0.1mm，通车后裂缝有所增大，最大裂缝宽度约0.5mm，有渗水现象，缝隙中有析出的呈乳白色的碳酸钙，出现裂缝的范围在a墩与b墩之间，通车一段时间后裂缝基本稳定，无扩展。1998年5～10月，茂名石油化工公司运输超重大件设备，西引桥异形板用增设钢管柱作为临时桥墩的方法进行加固，加固位置如图2，钢管柱采用条形扩大基础，木桩加固地基，在钢管柱顶面架设工字钢，再在工字钢上面设置板式橡胶支座。大件设备运输每次156～576吨不等，共进行21次，超重运输车辆安全通过，但西引桥异形板原有裂缝扩展，宽度0.1～3mm，贯通红旗路方向的整个异形板，基本沿路中线走向，裂缝两侧部分混凝土脱落，f号台背有被异形板顶裂的现象。超重车辆过桥后的三年来，大桥能正常使用，据目前观测的数据表明，裂缝已基本稳定，但随温度的变化和汽车荷载通过桥梁而呈活动状态。不过，条形扩大基础无沉降，说明目前的大桥安全可靠，整体结构稳定。 裂缝成因分析 产生裂缝的原因很多，但主要有以下几个方面： 设计方面 异型板结构计算力学计算模型不合理，受力假设与实际不符；其次，结构安全系数不够，部分配筋漏算，使沿红旗路方向的横向配筋不足，而且钢筋的布置不合理。无梁异形板为双向受弯结构，纵横向均有较大弯矩，横向钢筋应按受力要求计算配置，而异型板的计算比较复杂，结构计算时必须采用板单元。经过平面杆系有限元程序对西引桥的结构进行复验算，在荷载组合I和荷载组合II情况下，沿红旗路裂缝宽度达到0.3和0.5mm。再一方面，未考虑偶然荷载的使用（设计时无此要求），即茂名石油公司大件设备的通行，在156～576吨之间，裂缝验算可达3mm。 异型板作为一个整体板应该加大横向配筋率，如果配筋率不足，为消除应变能就会在应力最薄弱处产生裂缝。 异型板为无梁结构、普通混凝土构件，设计时墩柱数量偏少，部分柱间距偏大，最大9m，这就增大了板的横向弯矩。 还有设计方面欠考虑的是板的厚度，设计图纸为0.6m，厚度的不足导致截面的刚度不够。 施工方面 引桥异形板施工时整西体现浇，结构上是连续的。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则将在结构内产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。因此，混凝土浇筑不当最容易引起收缩裂缝。本桥施工拆模时即发现板底面有裂缝。经分析有原材料、施工工艺和养护等方面的原因。 水泥的收缩性较高，导致混凝土收缩变大。施工质量控制差，施工和管理水平低，集料含水量没有很好的控制，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。安装顺序不正确，构件运输和堆放均在连续梁满堂支架上进行，乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。使用的混凝土塌落度过低，浇筑过快，容易产生收缩裂缝。已形成裂缝处是结构的薄弱断面，通车以后裂缝自然会沿已有裂缝向两端延伸和扩展。还有可能的原因，是该桥施工时2个月不拆模板，限制了板底混凝土的收缩，引起混凝土的拉裂。不及时养护，使混凝土内外温度不均，极易出现裂缝。 其他方面 茂名石油化工公司运输超重大件设备，虽然对该桥进行了加固，但由于裂缝处薄弱断面的存在，加上时效性，使裂缝继续扩展。 处理方案 西引桥异形板纵向裂缝的形成，改变了异形板原有结构的受力状态。异形板原为异型受弯结构，纵向裂缝形成后，异形板变成了两块互相铰结的单向整体连续板，有利于现有结构横向受力，保留现有临时墩，也减小了板的横向弯矩，故采用以下加固方法（图3）： 裂缝处理 裂缝处理的目的在于防止裂缝内的钢筋继续锈蚀，阻止桥面水渗漏，美化外观。拟采用美国泰扶高强复合纤维系列产品中的泰扶芳玻韧布进行封缝。该产品具有强度高、延性好、耐久性佳及施工简单且韧性好等特点，施工程序为： 清理需粘贴的构件表面，使之整洁、无尖角、无杂物。 根据设计尺寸裁剪芳玻韧布。 按比例配制混合树脂。 对于待粘贴的结构表面先刷一薄层树脂作底胶。 用混合树脂均匀涂刷待粘贴的芳玻韧布。 将湿透的芳玻韧布用手工均匀平整地贴在准备好的结构表面上。 刷表面保护层使处理过的结构表面与原来结构面一致