新沭河大桥盖梁裂缝处治及加固设计.docx

新沭河大桥盖梁裂缝处治及加固设计华新王立新(江苏省交通规划设计院南京210005)摘要从受力及设计、管理等方面对大桥盖梁裂缝产生的原因进行分析,介绍裂缝处治和加固设计的方法和施工要点。关键词盖梁裂缝处治江苏汾灌高速公路新沭河大桥上部结构采用8×(6×35)m部分预应力混凝土连续组合箱梁,桥梁全长1688m,桥面宽35.5m,设计荷载:汽车2超20级,挂车2120。上部预制梁高1.7m,箱梁间距3.25m;下部结构采用双柱式墩双悬臂盖梁,盖梁高1.6m,宽1.8m,墩柱尺寸为120×140cm。大桥通车前曾进行了动、静载试验,一年后发现部分盖梁顶面负弯矩区出现垂直裂缝。本文从裂缝分析和处治以及加固设计几方面加以介绍。盖梁出现的裂缝均在规范允许范围之内,少部分盖梁裂缝超出了规定值。根据结构分析,连续梁各墩墩顶反力不等,其中紧邻边墩的墩顶反力最大,其盖梁受力最不利,但从已调查的裂缝情况看,并不呈现这种规律,相反,在一些受力相对较小的墩顶盖梁出现了较大的裂缝,而且裂缝的侧面缝长远大于顶面缝长,这与理论上顶面裂缝先开展,然后沿侧面向下发展的受力机理不相符。2结构验算及原因分析2.1验算情况根据设计图采用的结构型式,上部结构按6孔一联的先简支后连续结构进行盖梁反力计算,在进行盖梁承载能力及裂缝宽度验算时,仅取一个最不利的盖梁进行验算,即以紧邻边墩的墩顶反力最大的盖梁作为对象,以此墩顶反力作为控制,将盖梁近似简化为双悬臂简支结构和框架结构两种图式进行计算对比。计算结果表明,两种计算图式验算结构很相近,最终采用了较不利的简支结构来进行裂缝验算,以此来计算理论上最大的裂缝宽度。表1为承载能力极限状态验算结果。1裂缝情况经对该桥进行调查,全桥94道盖梁共发现383条竖直裂缝,裂缝宽度不一,均在立柱顶上方盖梁负弯矩区,最大裂缝宽0.5mm,跨中正弯矩区没有发现裂缝。从裂缝调查情况来看,其中宽度δ≤0.2mm的有354条,占92.4%,宽度超过0.2mm的计29条,占7.6%。从发生裂缝的盖梁数量来看,在所有的盖梁中,宽度δ≤0.2mm的有75个,0.2δ≤0.3mm的有14个,δ0.3mm的有5个。从以上检查结果看,绝大部分表1承载能力极限状态验算结果kN·m项目3号4号左4号右5号6号7号8号简支刚架-5334.3-5334.3-7876.1-7876.3-7876.1-7488.0-2575.3-2231.91853.51067.93820.82680.35601.64960.6计算弯矩Mjs承载能力安全度7888.47888.47888.46261.03525.35405.07286:4号截面计算弯矩未考虑弯矩削峰经验算,盖梁最大主拉应力[σzl]MPa,小于30号混凝土配置腹筋的主拉应力上限值[σzl]=2.1MPa,截面尺寸合理,盖梁悬臂端剪力最大截面上所需钢筋应不少于13.6根,箍筋=1.62收稿日期:2004212220华新王立新:新沭河大桥盖梁裂缝处治及加固设计2005年第3期56间距不小于39cm,实际配置弯起钢筋16根,箍筋20cm,斜截面抗剪计算满足规范要求。未考虑墩柱处弯矩削峰,盖梁立柱中心处计算弯矩最大为-7867kN·m,该处实际配置34根直径28mm的受力钢筋,可承受弯矩为7888kN·m,盖梁任意截面上抗弯承载能力未大于计算所得弯矩[1,2]。自盖梁悬臂端头到盖梁中心,共验算了负弯矩区6个截面的裂缝宽度,验算截面位置与最大裂缝宽度见图1和表2。经验证裂缝宽度均满足规范要求。地经济的发展,交通量猛增,通车1年后桥上车辆近2万辆/d,其中重型车、超载车占的比重较大。经调查,重型车普遍超载100%以上,因此桥墩盖梁荷载超过设计荷载。(2)设计时在承载能力及裂缝宽度控制上富余较少。虽然截面强度满足要求,但从表1和表2中可以看出,在某些截面上承载能力富余较小,接近极限承载能力,裂缝宽度已接近规范允许值。(3)断面及构造钢筋配置不尽合理,支点附近箍筋间距偏大。35m跨度的连续组合箱梁,采用1.6m高的盖梁梁高偏低,一般应采用1.8m的盖梁高度。为追求景观效果,盖梁下部的截面被削弱,这对抗剪不利。另外,图1中N4钢筋如果不在墩顶断开而连续成一整根,则对控制墩顶裂缝有利。3裂缝处治和加固设计3.1处治原则对于宽度δ≤0.15mm的裂缝,采取甲凝或12.5号水泥砂浆封缝处治;对于δ0.15mm的裂缝,为防止钢筋锈蚀,保证其耐久性,对其作环氧树脂浆液灌浆处理;本着“安全、美观、彻底、不留隐患、适当提高”的原则,对裂缝宽度大于0.2mm的盖梁,除灌浆外还进行加固设计。312粘贴方案比选通常裂缝处治可以采用粘贴碳纤维和薄钢板两种方法。但贴4mm厚钢板与贴单层0.167mm厚碳纤维布每平米价格比约为1∶3,同时考虑到粘贴钢