某連續(xù)剛構(gòu)橋墩柱病害分析

某連續(xù)剛構(gòu)橋墩柱病害分析

1橋墩環(huán)裂縫分布案例1。某橋位于平頂山西區(qū),全橋為6跨空心板橋(見圖1)。單孔跨徑為12m,下部結(jié)構(gòu)為肋板橋臺及柱式橋墩,擴大基礎,橋面縱坡3%,設計荷載:汽車-超20級,掛車-120,修建于20世紀90年代末。該橋墩柱表現(xiàn)的病害是:5號橋墩在與地面接觸附近,面朝4號橋墩側(cè)沿柱子高度方向每隔0.3～0.9m出現(xiàn)一道環(huán)形裂縫(見圖2),總計約3道,裂縫寬度最大0.35mm。該橋墩柱身有往橋臺向推移的趨勢,導致柱與地面土接觸處在面對4號橋墩一側(cè)出現(xiàn)空隙,另一側(cè)柱土緊貼。案例2。某橋3跨為13m+16m+13m,橋面縱坡3.5%,建成后2a的時間,檢查發(fā)現(xiàn)1、2號橋墩面朝16m跨側(cè)墩身地面附近往上(開挖后發(fā)現(xiàn)地面以下30cm有1道裂縫,之下未發(fā)現(xiàn))均出現(xiàn)裂縫,裂縫條數(shù)3～7道不等,最大裂縫寬度達1.2mm(見圖3)。案例3。某橋修建于20世紀90年代中期,全橋長567m,共計28跨20m空心板橋,橋面距離底面高度5m,檢查發(fā)現(xiàn)全橋70%的墩柱在接近底面附近均出現(xiàn)環(huán)向裂縫,對稱于橋梁中心,左側(cè)所有橋墩裂縫面朝橋梁中心,右側(cè)所有橋墩裂縫也面朝橋梁中心。裂縫寬度在0.16mm左右,大部分橋梁僅有1道裂縫,最多的也未超過3道。2錯誤原因分析1許多平原地區(qū)的低架橋發(fā)現(xiàn)了上述缺陷，并提出了以下規(guī)則(1)裂縫的方向?qū)ΨQ橋梁中心,左右兩側(cè)的橋墩裂縫基本上面朝橋梁中心。(2)出現(xiàn)裂縫大多集中在墩柱接近地面往上附近。(3)形狀裂縫裂縫長度未超過墩柱半個周長,對稱墩柱自身中心,越往外裂縫寬度越大。(4)縫合處的嚴重程度越遠離橋梁中心的墩柱,裂縫發(fā)生的可能性和嚴重度也越高。2自身方面的原因(1)這些裂縫基本上是受力裂縫,受到較大的附加水平力作用,使墩柱出現(xiàn)上述裂縫。這些水平力主要來自溫變、混凝土收縮、汽車制動力和土壓力等。(2)橋梁在使用過程中,伸縮縫和支座往往不能理想工作,結(jié)構(gòu)變位受到約束,不能有效釋放,上述因素產(chǎn)生的附加水平力大大提高。這些水平力最終作用到橋墩上,而接近底面的部位受彎矩最大,因此容易開裂。(3)低墩的剛度大于高墩,支座失效后,導致支座與下部結(jié)構(gòu)的組合剛度大大提高,造成更大的水平力作用。(4)遠離橋梁中心的墩柱由于距離溫度零點(變形零點)越遠,產(chǎn)生的變位也就越大,受到的附加水平力越高,因此更易開裂。3直接承受水平力的部位由上述分析可知,墩柱裂縫是附加水平力直接產(chǎn)生的,因此加固方案應針對如何降低水平力和直接承受水平力的部位加大強度兩個方面出發(fā),才能做到有的放矢。伸縮縫裝置是橋梁結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件,伸縮縫和支座的維修較簡單,本文不再詳述,注意的是更換伸縮縫和支座時,適當放寬伸縮縫的型號和增加支座橡膠厚度,以利于形變和降低支座和下部結(jié)構(gòu)組合剛度,釋放變形。1橋2、2號橋墩本文中的案例2,該橋修建起來僅1a多時間,就出現(xiàn)上述嚴重問題,但理論分析表明:墩柱不會產(chǎn)生實際出現(xiàn)的受力裂縫,為何還是出現(xiàn)呢?為此在之前對全橋上下部進行了仔細檢查。該橋1、2號橋墩為13～16m不同跨徑的過渡墩,設計將橋墩蓋梁做成L型,13m跨側(cè)高,16m跨側(cè)低。理論上16m板端距離蓋梁頂面L型的背部為2cm,實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)2cm的間隙由于空心板端頭的不平整,部分空心板端已經(jīng)跟L型的背部頂緊,同時堆積了大量的渣土,導致16m的板無法自由變形,因此,該橋墩柱裂縫嚴重的主要原因是附加水平力。但這個水平力主要是因為中跨空心板溫度上升、板長增大后,無法自由變形,產(chǎn)生非常大的水平力,附加水平力全部作用到1、2號橋墩上,而橋墩無法承受強大的水平力,因此開裂難以避免。2橋臺及墩柱的開挖與加固由于過渡墩頂部間隙內(nèi)的渣土已經(jīng)無法清理,16m空心板的端頭已跟L字形蓋梁的凸出部分頂緊,所以無法解除這部分約束。為此,直接將橋臺背墻拆除,重新澆筑橋臺背墻,使空心板端部與橋臺背墻之間的間隙增大,過渡墩頂橋面混凝土鋪裝層連續(xù),全橋變形通過橋臺處設置的伸縮縫來消除。為了使過渡墩較好適應上部結(jié)構(gòu)變形,根據(jù)理論計算結(jié)果,在確?；A承載力的前提下,將橋墩地面土層適當開挖,以增加橋墩自由高度,降低剛度;對開裂的橋墩采用外包鋼管加固,墩柱加固見圖4。但外包鋼管較難與墩柱表面緊密結(jié)合,為此外包鋼管的直徑比墩柱直徑大200mm,之間的間隙采用C40小石子混凝土壓注施工。外包鋼管與墩柱的連接。首先在墩柱地面以下部分開挖做一鋼筋混凝土承臺,將鋼管下端埋入承臺,鋼管上端縮口后采用錨栓與墩柱連接。施工注意事項。為了確保鋼管內(nèi)混凝土密實,需要在最下節(jié)鋼管和最上節(jié)鋼管分別開一個大小合適的孔,其中下孔用來壓注混凝土,上孔排氣。壓注混凝土要求連續(xù)施工,不可中斷。該橋加固后已經(jīng)使用2a多時間。經(jīng)在這期間的觀測,表明上述方法加固效果良好,未見新的裂縫出現(xiàn),伸縮縫運營正常。4支護結(jié)構(gòu)分析1)墩柱的環(huán)向裂縫主要由于附加水平力引起,多因素下的附加水平力往往大于理