現(xiàn)澆板梁底板裂縫成因分析及加固處治

1、現(xiàn)澆板梁底板裂縫成因分析及加固處治魏洪昌牛進(jìn)民 王來(lái)永11.北京公科固橋技術(shù)有限公司 2.東明黃河公路大橋管理處摘要：楊店子大橋在運(yùn)營(yíng)期間，底板下緣在橋縱軸線和跨中部位產(chǎn)生了順、橫橋向的垂直交叉裂縫，順橋向裂縫寬度較大。分析其成因是橫橋向配筋不足引起的，據(jù)此提出了三個(gè)加固方案，通過(guò)比較選定了掛網(wǎng)噴射聚丙烯混凝土的方案，取得了良好的效果。關(guān)鍵詞：裂縫方案比選 錨噴混凝土橋梁加固1橋梁概況山東省境內(nèi)楊店子大橋全長(zhǎng)644m，每聯(lián)516m，共8聯(lián)40孔。上部結(jié)構(gòu)為變截面整體現(xiàn)澆鋼筋連續(xù)板，底板下緣為二次拋物線，橫截面為12室薄壁箱，凈寬12m，采用25號(hào)混凝土。下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，T形變截面蓋梁?；?/p>

2、礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。設(shè)計(jì)荷載汽-20級(jí)，掛-100。該大橋于1985年建成通車(chē)，運(yùn)營(yíng)近二十年來(lái)，由于交通量大、超載車(chē)輛多，一些主要承重構(gòu)件損壞嚴(yán)重，對(duì)橋梁的運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生了不利影響。板底面開(kāi)裂嚴(yán)重，呈順、橫橋向的垂直交叉裂縫，主要分布在橋中軸線和跨中部位，個(gè)別橋孔板底面出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫，順橋向裂縫最大寬度為0.5mm，橫橋向裂縫最大寬度為0.16mm，順橋向裂縫寬度比橫橋向裂縫大，混凝土成片脫落致使鋼筋外露銹蝕。橋面瀝青混凝土鋪裝層破損嚴(yán)重，普遍存在網(wǎng)裂、龜裂等現(xiàn)象。伸縮縫構(gòu)件損壞較嚴(yán)重，引起伸縮縫兩側(cè)瀝青面層破損。2裂縫成因分析根據(jù)裂縫分布和形態(tài)，經(jīng)初步分析認(rèn)為裂縫是由于順橋向和橫橋向在跨中位置彎矩

3、在板底下緣產(chǎn)生過(guò)大拉應(yīng)力引起的，為了更準(zhǔn)確地判斷裂縫的成因，分別建立平面和空間模型對(duì)其進(jìn)行分析。由于該構(gòu)件為鋼筋混凝土構(gòu)件，允許帶裂縫工作，因此根據(jù)平面計(jì)算內(nèi)力，對(duì)其橫橋向最大裂縫寬度進(jìn)行了驗(yàn)算，在最不利荷載組合下：跨中：fmax=0.22mmfmax=0.25mm，滿足最大裂縫要求，但與允許值較接近。支座處：fmax=0.18mmfmax=0.25mm，所以在支座處負(fù)彎矩區(qū)的裂縫寬度也滿足養(yǎng)護(hù)規(guī)范的要求?？臻g計(jì)算結(jié)果表明，在最不利荷載掛-100的作用下，板底下緣橫橋向最大拉應(yīng)力達(dá)2.47MPa，超過(guò)了25號(hào)混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度-1.90MPa。根據(jù)空間和平面分析結(jié)果，橫橋向產(chǎn)生了裂縫，但在規(guī)范

4、允許的范圍內(nèi)。順橋向裂縫是由于原橋?qū)捒绫容^大（3：4），在空間受力模式上為對(duì)邊支撐的矩形板，在橫橋向分配較大的彎矩，而原橋跨中雖設(shè)15道橫隔，但沒(méi)有布置受拉鋼筋，因此在橫橋向最不利受力狀態(tài)下，順橋向產(chǎn)生了較寬的裂縫，超過(guò)了規(guī)范允許值。3加固方案比選及實(shí)施由于板底的裂縫屬于結(jié)構(gòu)性受力裂縫，針對(duì)結(jié)構(gòu)病害，為保證結(jié)構(gòu)的耐久性和安全度，提出了以下三個(gè)加固方案，見(jiàn)表1。表1 三個(gè)方案的加固內(nèi)容項(xiàng)次方案一方案二方案三1底板下緣橫橋向粘貼扁鋼帶底板下緣橫橋向、順橋向粘貼碳纖維片底板下緣植筋掛設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，錨噴7cm聚丙烯纖維混凝土2順橋向張拉體外預(yù)應(yīng)力束3橋面增加6cm的C40混凝土結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)層更換橋面鋪裝墩

5、頂負(fù)彎矩區(qū)板頂面增加縱向補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，橋面鋪裝改為9cm防水砼4裂縫封閉及缺陷修補(bǔ)裂縫封閉及缺陷修補(bǔ)-對(duì)三個(gè)加固方案進(jìn)行了比較，具體內(nèi)容見(jiàn)表2。綜合比較三個(gè)加固方案，在施工中采用了方案三，但要嚴(yán)格控制底板上植入錨筋和底板錨噴混凝土的質(zhì)量。在施工中，采用凝固時(shí)間短、流動(dòng)性小、粘結(jié)強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)膠在底板上仰孔植錨筋，見(jiàn)圖1。在錨桿上掛設(shè)補(bǔ)強(qiáng)鋼筋網(wǎng)，采用濕噴法噴射混凝土，見(jiàn)圖2。在噴身混凝土前用界面劑對(duì)受?chē)娒孢M(jìn)行處理，在噴射的混凝土中摻入了網(wǎng)狀聚丙烯纖維，且為了不影響混凝土的后期強(qiáng)度沒(méi)有摻入速凝劑，對(duì)7cm的混凝土分兩層施噴。對(duì)錨噴混凝土抹面處理，改善其外觀質(zhì)量，并噴水養(yǎng)護(hù)14天。將原橋面鑿除改為防水混凝

6、土鋪裝。表2 三個(gè)加固方案的比較內(nèi)容方案一方案二方案三優(yōu)點(diǎn)可以提高上部結(jié)構(gòu)的承載能力和安全度加固費(fèi)用較低施工方便，且不損傷原結(jié)構(gòu)可以提高上部結(jié)構(gòu)的極限承載力，且可改善結(jié)構(gòu)的延性加固費(fèi)用最低可以提高上部結(jié)構(gòu)的承載能力和安全度不需對(duì)裂縫和缺陷進(jìn)行單獨(dú)處理缺點(diǎn)施工比較困難，打孔穿體外束和貼鋼板會(huì)損傷原結(jié)構(gòu)，且位置較難控制增加結(jié)構(gòu)層，為不增加鋪裝厚度，減小了磨耗層厚度加固費(fèi)用較高底板下緣為拋物線，粘貼碳纖維片限制橫橋向裂縫的效果較難保證施工工藝要求較高，部分工藝要由專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍完成板底上植筋，對(duì)原結(jié)構(gòu)有一定損傷概算827.7萬(wàn)元1838.7萬(wàn)元691.2萬(wàn)元加固施工的實(shí)際工期不足三個(gè)月。大橋加固后通車(chē)已半

7、年多，沒(méi)有產(chǎn)生新的裂縫，說(shuō)明加固起到了良好的效果。圖1 底板仰孔植筋圖2 射手噴射混凝土4結(jié)束語(yǔ) 根據(jù)對(duì)大橋裂縫的成因分析，說(shuō)明平面理論計(jì)算寬跨比較大的結(jié)構(gòu)有一定的局限性，在橋梁分析計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的空間驗(yàn)算。 噴射混凝土加大截面法，在構(gòu)造措施得當(dāng)?shù)那闆r下可以起到良好的加固效果，在橋梁加固中有很大的應(yīng)用空間。但噴射面的外觀質(zhì)量較差，在外觀質(zhì)量要求較高的部位慎用。 在噴射混凝土中摻入了網(wǎng)狀聚丙烯纖維（長(zhǎng)19mm），沒(méi)有產(chǎn)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，并且可以明顯增強(qiáng)噴射混凝土的粘結(jié)力，對(duì)新混凝土的防裂效果良好。本橋在變截面板式橋的加固中采用了掛網(wǎng)噴射聚丙烯混凝土提高其正截面承載力進(jìn)行了嘗試，取得了良好的效果，為錨噴混凝土在橋梁加固中的應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)，本橋應(yīng)用對(duì)其它橋梁的加固有較好的借鑒作用。參考文獻(xiàn)：1 交通部部頒公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （合訂本 1989）2 交通部部頒公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 （JTJ 412000）3 交通部部頒公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范（JTJ07396）4 李國(guó)豪，石洞著，公路橋梁荷載橫向分布計(jì)算，人民交通出版社，1987.65 中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，錨桿噴射混凝