限于當(dāng)年的設(shè)計技術(shù)與施工工藝,為了滿足通航凈空要求,我國二十世紀(jì)六、七十年代先后修建了一批雙懸臂梁式橋與T型墩帶掛孔梁式橋。該類型橋梁最大的優(yōu)點為:①跨徑較簡支結(jié)構(gòu)橋梁大;②基本結(jié)構(gòu)受力為簡支結(jié)構(gòu),計算相對簡單;③施工工藝簡單。隨著時間的推移與我國交通建設(shè)事業(yè)的大發(fā)展,這些橋梁逐漸因原設(shè)計荷載偏低及原結(jié)構(gòu)存在的固有缺陷等,成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸,并給過往車輛帶來極大的安全隱患。遼寧盤錦大橋即為該類型橋的典型代表,最終釀造了橋跨人亡的慘重教訓(xùn)。
本文作者通過對我省境內(nèi)一座T型墩帶掛孔橋梁進(jìn)行全面的檢測,針對性的提出了提載處治對策,以供類似橋梁提供可資借鑒的資料。
1 大橋概況
黃金埠大橋位于江西省余干縣黃金埠鎮(zhèn),是省道黃東線上跨越江西五大水系之一——信江的一座公路大橋,亦是景德鎮(zhèn)市、樂平市和波陽、浮梁、余干等江西北部縣市聯(lián)接320國道和國道主干線滬(上海)—瑞(云南瑞麗)高速公路的重要橋梁。該橋共有11孔,各孔跨徑徑分別為33.137+32.363
+4×33+38+2×43+38+33m,橋梁全長393.60m。橋面為:凈-7+2×1.0m,原設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn):汽車-13級,拖車-60。該橋建成于1972年,運營至今已三十多年。
2 大橋檢測與現(xiàn)狀評定結(jié)論
通過對大橋進(jìn)行全面的檢測、室內(nèi)分析及控制截面內(nèi)力計算,綜合評定主要結(jié)論為:
(1)大橋主要構(gòu)件砼強度符合原設(shè)計要求,碳化深度較淺;
(2)大橋主要構(gòu)件裂縫寬度超過《規(guī)范》允許范圍,影響了大橋使用耐久性;
(3)大橋現(xiàn)有承載能力滿足汽車-15;掛車-80的荷載要求,但不滿足汽車-20;掛-100荷載使用要求。
3 大橋控制截面內(nèi)力計算分析
3.1 計算要點及結(jié)構(gòu)離散
大橋?qū)凫o定結(jié)構(gòu)體系,根據(jù)大橋的特點及結(jié)構(gòu)計算分析的目的,選取其中3孔代表跨進(jìn)行計算。為提高計算精度,在幾何形狀上盡可能反映橋梁結(jié)構(gòu)的真實情況,在結(jié)構(gòu)單元劃分時,不僅橋墩位置精確,對截面尺寸變化處均設(shè)置了節(jié)點元素。3跨結(jié)構(gòu)共離散成79個節(jié)點、58個橋面系單元和20個非橋面系單元(見圖1所示)。
圖1 黃金埠大橋結(jié)構(gòu)離散圖
3.2 結(jié)構(gòu)計算結(jié)果分析
按照交通部《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》(JTJ021-89)兩列車隊進(jìn)行模擬加載,考慮偏載系數(shù)取用m汽=2.6、m掛=1.63。采用交通部公路科研所“公路橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計程序GQJS”進(jìn)行計算分析,并計算出各控制截面配筋量(見圖2所示)。
圖2 控制截面配筋圖
從計算結(jié)果分析,大橋現(xiàn)狀滿足汽車-15;掛車-80荷載使用要求,但不滿足汽車-20級;掛車-100荷載使用要求。
4 加固提載方案
根據(jù)大橋的實際情況及提載要求,擬定3種維修加固提載方案,見表1所示。
表1黃金埠大橋加固提載方案一覽表
項 目
方 案 Ⅰ
方 案 Ⅱ
方 案 Ⅲ
設(shè)計荷載
汽車-20級;掛車-100;人群-3.5KN/m2
橋面凈空
凈-7+2×1.0m人行道
維修
措施
1、更換全橋所有固定支座,換成板式橡膠支座;
2、對T型墩與主梁裂縫(縫寬>0.2mm)采用化學(xué)灌漿法進(jìn)行修補;
3、更換已損壞的人行道梁、人行道板及欄桿扶手;
4、鑿除橋面鋪裝層,重新澆筑鋼筋混凝土橋面鋪裝層(內(nèi)摻鋼纖維);
5、對主梁支點附近采用粘貼鋼板法增強支點斜截面抗剪能力;
6、對主梁局部損壞部位進(jìn)行修復(fù);
7、對兩岸橋臺臺帽下填土進(jìn)行回填,并恢復(fù)臺前溜坡;
8、拆除原有伸縮縫,重新設(shè)置仿毛勒伸縮縫。
提載
措施
1、對主梁梁底粘貼3層碳纖維布,增強主梁抗彎承載能力;
2、對T型墩負(fù)彎矩區(qū)橋面采用植筋法設(shè)置抗剪短鋼筋,并重澆鋼筋混凝土(內(nèi)摻鋼纖維),以增強T型墩負(fù)彎矩區(qū)抗拉能力。
1、對主梁梁底粘貼一層6mm厚鋼板,增強主梁抗彎能力;
2、鑿除T型墩橋面鋪裝層,采用植筋法設(shè)置抗剪短鋼筋,并重澆鋼筋混凝土(內(nèi)摻鋼纖維),以增強T型墩負(fù)彎矩區(qū)抗拉能力。
1、鑿除主梁底牛腿部分主筋外的混凝土保護(hù)層,對每片主梁增設(shè)主筋并澆筑馬蹄以增大主梁截面抗彎能力;
2、鑿除T型墩橋面鋪裝層,采用植筋法設(shè)置抗剪短鋼筋,并重澆鋼筋混凝土(內(nèi)摻鋼纖維),以增強T型墩負(fù)彎矩區(qū)的抗拉能力。
預(yù)算總金額
(元)
3392792
2970406
2762264
優(yōu) 點
1、養(yǎng)護(hù)費用低;
2、不增加自重。
1、加固施工工藝較簡單;
2、加固維修提載費用一般;
3、能增大主梁剛度。
1、加固工藝簡單,便于地方工程隊施工;
2、養(yǎng)護(hù)費用低;
3、增大主梁截面強度與剛度;
4、加固維修提載費用最低。
缺 點
1、加固造價較高;
2、施工工藝要求較高;
3、不能增加主梁剛度;
4、加固維修提載費用最高。
1、養(yǎng)護(hù)較困難,養(yǎng)護(hù)費用較高;
2、增加結(jié)構(gòu)自重。
增加自重較大。
經(jīng)綜合分析比較各方案的優(yōu)、缺點,采用方案3為施工方案,該橋已于2005年4月份施工完成,目前使用狀況良好。
5 結(jié)語
舊橋維修加固是一項繁雜的系統(tǒng)工程,加固方法與工藝因時、因地、因橋均有所不同。通過對該座大橋的檢測與維修加固提載,建議養(yǎng)護(hù)部門對該類型橋梁每年重點對以下項目進(jìn)行檢查:(1)牛腿根部的裂縫寬度、走向及發(fā)展趨勢;(2)T型墩中心附近裂縫寬度、走向及發(fā)展趨向;(3)支座使用狀況及掛梁跨中截面附近的裂縫寬度、走向及發(fā)展趨勢。
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