空心板桥加固范文

空心板桥加固范文（精选7篇）

空心板桥加固 第1篇

某装配式先张法预应力混凝土空心板桥,跨径组合为2×20 m,两幅路整体式设计,单幅桥宽度15.75 m,由15块板组成,桥梁横断面如图1所示。板高0.80 m,采用C50混凝土,中板宽1 m,边板宽1.25 m(悬臂0.25 m),整体化现浇层厚15 cm,沥青铺装层厚5 cm,预应力钢束均采用16ϕs12.7。设计荷载为汽车—超20,挂—120。

本桥2005年建成通车,主体结构无明显病害。但由于近年来交通量增长较快,故主管部门要求对原桥荷载设计等级按现行规范荷载等级公路—Ⅰ级进行安全检算。

2 原桥检算

原桥上部结构按部分预应力A类构件设计,现对其进行安全性检算,将预应力混凝土空心板离散为22个梁单元,结构模型见图2。

桥面沥青铺装层厚9 cm,检算时,现浇层15 cm参与受力。

在对原桥进行结构安全验算后发现,桥梁上部的长期效应组合及短期效应组合应力均满足现行规范要求,但1/4L～3/4L截面的极限承载力不满足规范要求,需予以补强、加固。

从表1及图3可以看出,最大计算弯矩Mj=2 040 kN·m,而截面极限承载力只有1 770 kN,1/4L～3/4L截面的极限承载力不满足规范要求。

3 加固方案

对于承载能力不能满足规范要求的情况,结合本桥实际情况,提出了以下三种方案:

1)拆除原桥上部板块,重新按现行规范设计,以满足规范要求,保证行车安全;

2)拆除原桥桥面铺装,在板顶设置叠合梁,改变板中和轴位置,以此提高板块的承载能力;

3)在板底粘贴钢板,以提高板的承载能力。

方案比较:拆除原桥上部,更换桥面系,能很好地保证桥梁的安全性及耐久性,但中断交通时间太长,造价高,社会负面影响大;在桥面设置叠合梁,具有中断交通时间短,造价低的优点,但提高桥梁的承载能力有限,安全储备不足;在梁底粘贴钢板的加固方案,可以根据需要,计算钢板的厚度及宽度,不但可以保证桥梁的安全性及耐久性,而且具有工期短,造价省的优点。

故本桥采用粘贴钢板加固法来提高空心板的承载力。

4 加固设计

本桥在加固设计的承载力计算时,不考虑受压区钢筋的作用。中板、边板预应力钢筋采用16ϕs12.7的钢绞线,钢束总面积Ap=16×98.7=1 579.2 mm2,抗拉设计强度fpd=1 260 MPa,粘贴钢板等级为Q345,抗拉设计强度fsn=280 MPa,C50的抗压强度设计值fcd=22.4 MPa。

最大计算弯矩设计值,中板为Mj=2 040 kN·m,边板为Mj=2 300 kN·m。

将空心板简化为工形截面,见图4,图5。

下面以中板为例,介绍一下本桥的加固设计。

加固措施:拟在梁底粘贴两条210 mm宽,4 mm厚的Q345级钢板,粘贴钢板面积Asn=2×210×4=1 680 mm2。

首先,判别受压区是否考虑腹板作用:

fcdbfhf=22.4×1 000×(70+150)=4 928 000 N。

fpdAp+fsnAsn=1 260×1 579.2+280×1 680=2 460 192 N。

由于满足: fcdbfhf>fpdAp+fsnAsn条件,应按梁宽bf=1 000 mm的矩形截面计算,即不考虑腹板作用。

截面加固后,板高为800+150=950 mm,预应力筋合力点距板底的距离ap=45 mm,粘贴钢板合力点距梁底距离asn=4/2=2 mm,则所有拉筋合力点距梁底的距离为:

a=(fpdApap+fsnAsnasn)/(fpdAp+fsnAsn)=(1 260×1 579.2×45+280×1 680×2)/(1 260×1 579.2+280×1 680)=36.8 mm。

截面有效高度:h0=950-36.8=913.2 mm。

由于截面受拉区有预应力筋,根据“公桥规JTG D62-2004”第5.2.1条,截面相对界限受压区高度ξb=0.4,按以下公式可解得截面受压区高度x:

fcdbfx=fpdAp+fsnAsn。

解上式得:x=(fpdAp+fsnAsn)/fcdbf=(1 260×1 579.2+280×1 680)/(22.4×1 000)=109.8 mm<ξbh0=0.4×913.2=365.3 mm。

正截面抗弯承载力为:

fcdbfx(h0-x/2)=22.4×1 000×109.8×(913.2-109.8/2)=2 111×106 N·mm=2 111 kN·m>Mj=2 040 kN·m。满足规范要求。

极限承载能力——最大抗力及其对应的内力见图6。

5 结语

本桥加固设计说明,对结构的加固,必须从实际出发,具体情况具体分析,才能保证加固的有效性和可靠性。通过本桥加固案例,希望对其他桥梁的加固工程有所借鉴。

摘要：针对某空心板桥部分截面极限承载力不满足规范要求,需予以补强、加固的情况,提出了因地制宜的改造加固方案,并详细介绍了粘贴钢板加固的计算方法,以期指导该桥加固工作。

关键词：预应力混凝土空心板,承载力,加固措施,钢板

参考文献

[1]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范[S].

[2]JTG/T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S].

[3]单成林.旧桥加固设计原理及计算示例[M].北京:人民交通出版社,2007:2.

[4]吴建鑫,周超,邢佳鹏.论旧桥加固方案设计[J].山西建筑,2010,36(7):322-323.

混凝土空心板桥病害分析及加固措施 第2篇

广东省清远至连州一级公路于1997年11月建成通车, 随着交通量的快速增长, 路面破坏较为严重, 桥梁病害严重, 原有一级公路不能满足日益增长的交通需求, 需对原有一级公路进行高速化升级改造。

清远至连州一级公路桥梁设计荷载等级为汽—超20、挂—120;桥面宽度为双幅24.5 m, 上下行分离;桥面铺装采用水泥混凝土桥面。

其中有35座桥梁的上部结构采用预应力混凝土或钢筋混凝土空心板, 跨径6 m~20 m, 下部结构桥台采用U形桥台、桩柱式台及肋板式桥台;桥墩采用柱式墩及重力式桥墩;基础采用扩大基础和桩基础。

2 混凝土空心板桥梁病害及成因

2.1 混凝土空心板的病害

1) 板体裂缝。

混凝土空心板的主要病害为板体裂缝, 在腹板部位靠近下缘存在竖向裂缝, 底板存在横向裂缝, 另有个别板存在斜向裂缝。

病害产生的主要原因是:混凝土空心板强度、刚度相对偏小, 横向连接薄弱, 容易造成“单板受力”;支座受力不均。

混凝土空心板梁建筑高度较低, 与箱形梁、T形梁等梁式结构比较, 强度和刚度相对偏小。各块板通过铰缝连接来保证整个上部构造的整体作用比较薄弱。这些结构上的“先天不足”, 又长期受到超载车辆作用, 容易造成“单板受力”。“单板受力”现象出现后, 使得混凝土空心板受到的汽车荷载不能进行有效的横向分配, 车轮的集中荷载主要由单块板直接承受, 单块梁板产生疲劳破坏, 导致底板裂缝和腹板裂缝。

另有个别梁板四个支座受力不均, 个别支座脱空, 使梁板扭转导致斜向裂缝。

2) 混凝土表面渗水、泛碱。

病害产生原因是桥面防排水系统破损后导致雨水从铰缝或梁端渗至梁体, 引起梁板渗水、泛碱, 局部混凝土强度降低。

3) 混凝土表面蜂窝、麻面、空洞、露筋。

病害产生原因是混凝土浇筑时振捣不实所产生的。

4) 钢筋保护层脱落、局部破损露筋、钢筋锈蚀。

病害产生原因是钢筋保护层厚度不足, 钢筋锈蚀产生锈胀导致保护层混凝土脱落。

2.2 桥面铺装病害

桥面铺装病害主要是桥面混凝土沿铰缝处出现裂缝、坑槽。病害产生原因是桥梁上部结构横向联系薄弱, 铰缝尺寸较小, 混凝土标号偏低, 横向连接钢筋采用Φ8, 间距20 cm, 连接钢筋较细, 间距较大。在车轮的冲击疲劳作用下, 混凝土层纵向贯通裂缝, 纵向裂缝具有规律性地分布在行车道铰缝的上方, 严重时形成一条破碎带。桥面开裂后, 雨水向下渗漏, 加速桥面混凝土层和铰缝混凝土破坏。

3 混凝土空心板桥梁加固措施

3.1 梁体裂缝加固措施

裂缝是钢筋混凝土结构的常见病害, 产生的原因是多方面的, 针对具体部位和开裂情况首先判断产生裂缝的原因, 如果是由于结构受力引起的裂缝, 如梁体下缘受拉区裂缝、抗剪区斜裂缝、扭转裂缝等, 则先对梁体进行加固或改善梁体的受力状况, 再对裂缝进行处理;如果裂缝属于非受力裂缝, 则直接对裂缝进行维修处理。裂缝处理措施采用封闭涂层处理或采用裂缝修补胶液压力灌注封闭或结合粘贴补强材料封闭裂缝。

3.2 混凝土表面渗水、泛碱加固措施

解决桥面系的防排水问题, 病害部位打磨或凿除后采用环氧水泥砂浆局部修补。

3.3 混凝土表面蜂窝、麻面、空洞、露筋加固措施

凿除破损部位表面浮浆和松散层, 采用环氧水泥砂浆修补。

3.4 钢筋保护层脱落、局部破损露筋、钢筋锈蚀加固措施

凿除清理锈蚀区, 对钢筋进行阻锈处理, 采用环氧水泥砂浆修补保护层混凝土。

3.5 桥面铺装维修加固措施

拆除桥面铺装, 凿除铰缝混凝土, 在梁板植筋, 增加铰缝处钢筋, 提高铰缝混凝土的标号, 提高桥面防水混凝土的标号, 并加强铺装层钢筋, 使桥面铺装层参与梁板受力。

4 施工工艺

4.1 裂缝处理

1) 裂缝处理前应先现场检查裂缝数量、长度及宽度, 并进行分类和标记。2) 将构件表面整平, 用丙酮进行洗刷, 清除裂缝周围的油污。如缝内潮湿, 要等其充分干燥, 必要时可用喷灯烘干。清洗时应注意不要将裂缝堵塞。3) 裂缝清理后, 用封缝胶骑缝埋设、粘贴灌浆嘴, 灌浆嘴的间距沿缝长依缝的宽窄以35 cm~40 cm为宜, 原则上宽缝可稀、窄缝可密, 但每一条裂缝至少须各有一个进浆孔和排气孔。裂缝分岔处的交叉点应设灌浆嘴。对贯通缝, 可在一侧布置灌浆嘴, 另一侧完全封闭。4) 封缝材料固化后, 进行压气试验, 检查裂缝的封闭及嘴子的通畅情况。5) 根据裂缝病态状况及施工条件的不同, 可采用手压泵灌注或注射器灌注两种方法。当裂缝较大时可用手压泵灌注, 当裂缝细微、灌浆量较小时可采用注射器灌注。6) 待结构胶完全固化后, 即可拆除灌浆嘴, 并用环氧胶泥抹平。对每道裂缝表面再刷一层环氧树脂水泥, 确保密封严实, 并使其颜色尽量与混凝土结构保持一致。

4.2 混凝土破损修补处理

1) 凿除破损部位表面浮浆和松散层至混凝土坚实层, 清理干净灰尘及附着物。注意保护混凝土结构内钢筋不受损伤。2) 对出露钢筋进行除锈、阻锈处理。3) 混凝土表面涂抹一层环氧树脂基液。4) 采用环氧修补砂浆对破损部位进行修补, 分层涂抹, 用铁抹子反复压抹, 修补密实, 表面平整。5) 根据试验确定环氧砂浆的配合比。环氧砂浆性能要求膨胀系数较小, 收缩率较小, 粘结力较强, 硬度较高, 抗冲击性能强。6) 环氧砂浆养护控制温度在 (20±5) ℃, 养护温差不宜超过5℃。

4.3 钢筋锈蚀处理

1) 凿除钢筋锈蚀区域包裹的混凝土, 露出锈蚀的钢筋, 同时清理干净该部位油污、油脂、腊状物、灰尘以及附着物等物质。2) 清除钢筋及混凝土表面上的铁锈和灰尘。3) 在除锈后即对钢筋进行防锈处理, 喷涂多功能阻锈剂。4) 在处理好的混凝土及钢筋上均匀涂上胶粘剂, 提高新老混凝土之间的粘结力。5) 浇筑新的混凝土或砂浆。6) 为防止混凝土表面产生中性化 (碳化) 而继续受损, 对新浇筑的混凝土表面涂上防水剂。7) 多功能阻锈剂渗透性很强, 施工时应做好防护工作。施工现场必须通风, 严格注意防火, 操作人员加强防护, 避免与皮肤直接接触, 如不慎滴落到皮肤表面或眼睛里, 应立即用清水反复冲洗, 并及时就医。

摘要：结合广东省清远至连州一级公路高速化改造桥梁加固工程, 介绍了混凝土空心板桥病害特征, 分析了病害产生原因, 提出了桥梁加固措施和施工工艺, 对同类桥梁病害处置有一定的参考借鉴作用。

关键词：混凝土空心板,桥梁病害,桥面铺装层,加固措施

参考文献

[1]刘来君, 赵小星.桥梁加固设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2004.

空心板桥加固 第3篇

预制空心板桥是高速公路中一种最常见的桥梁形式, 具有以下优点:1) 工艺成熟, 构造简单, 易于操作;2) 工厂化预制, 现场装配, 施工简便迅速, 便于质量控制和降低成本;3) 遭受破坏后易于修复。因此, 自20世纪60年代开始起步后, 通过不断的改进发展, 逐步形成了多种形式、多种施工工艺并存的局面。

但是, 由于工厂化的预制, 使得板与板之间存在铰缝, 这是预制空心板桥横向联系的薄弱环节。铰缝混凝土在荷载的反复作用及桥面水的侵蚀下, 容易发生剪切破坏, 进而导致单板受力病害的发生。

2 单板受力病害的产生原因

单板受力病害的产生源于预制空心板桥的“先天不足”, 也即铰缝的存在。预制混凝土空心板桥主要基于各板梁横向之间通过现浇的混凝土企口缝铰接而将多片板梁形成整体[1]。然而, 荷载的反复碾压作用, 使铰连接处出现疲劳开裂破坏的现象, 这将使得多个梁板所受到的荷载不能均匀合理的横向分配, 作用在空心板的车轮集中荷载, 可能将完全由单一的主梁承担, 这就形成了单板受力现象。这种现象有一定的危险性, 容易造成单板设计承载力小于实际承受的内力值。

单板受力病害往往具有如下明显特征:铰缝开裂破坏后, 最先引起的桥梁结构的次生病害主要为桥面铺装的纵向开裂。且开裂主要位于铰接缝的上方, 有时形成了一条破碎带。采用混凝土桥面铺装的桥梁结构出现纵裂往往比沥青混凝土铺装病害的程度要轻一些。

设计和施工两个方面的原因也可能加剧这种病害的发展。设计方面的主要原因另外预制空心板桥横向分布理论计算的不完善, 使得铰缝的受力状态无法得到真实的反映, 这样一来发生破坏的可能性大大增加。另外如果设计过程中完全采用了柔性铺装层, 使得铺装层的横向联系作用大大减弱, 铰缝成为横向联系的主要结构部分, 必然增加了铰缝部位发生破坏的可能性[2,3]。施工方面的主要原因是铰缝振捣不密实, 导致横向联系失效, 铰缝混凝土破碎。

3 单板受力病害案例分析及加固方法

某1~6m的预制空心板桥, 上部结构宽度13m。该桥的3#铰缝勾缝全部脱落, 且桥面上在铰缝的对应位置处有一道明显纵缝, 经现场勘察判定为单板受力病害。

3.1 处治方案的制定

在处治时制定了两个处治方案。

方案一:更换原桥的桥面铺装, 采用C40混凝土, 由于桥面铺装参与受力已经得到业界公认, 所以更换桥面铺装可以将单板受力的板梁与其他板梁重新连接成横向整体, 为了加强铺装层与上部结构连接, 采用植筋的方式将两者联系起来。

方案二:一是对已经发生破坏的铰缝结构采用注胶的方法进行修复, 二是增加横向联系措施, 也即粘贴横向跨缝钢板, 防止铰缝的再次破坏。

3.2 施工工艺

3.2.1 方案一

1) 凿除桥面铺装。凿除桥面铺装后, 若板梁的顶板存在程度较小的损坏, 则应将损坏处的混凝土凿出新茬, 对钢筋进行除锈后再浇筑桥面防水混凝土;若板底存在破损或孔洞, 先将孔洞周围松散的混凝土凿除直至露出混凝土新茬, 并对钢筋进行除锈处理, 然后视孔洞的大小采取吊模的方法将孔洞修补后再浇筑防水混凝土。

2) 板顶植筋。根据目前桥梁现状, 加固设计中采用板顶植筋的方法加强桥面铺装与梁体共同受力作用。植筋的施工工艺及注意事项如下:

钻孔:钻孔时应用冲击钻孔, 以确保空的表面有足够的粗糙度, 钻孔直径须比钢筋直径大4mm以上。

清孔:用毛刷清理孔壁上的浮皮, 然后用压缩空气吹净孔内的灰尘及混凝土碎屑, 同时保持孔内干燥。

注胶:采用专用植筋胶从孔的底部开始注射直至填满孔的2/3。

插筋:将钢筋缓缓旋入孔中, 当有胶浆溢出时即说明锚筋植入部分完全粘上了胶。

固化:在固化前不可对钢筋施加任何荷载。

3) 桥面铺装更换

为了保证桥面铺装施工质量、提高桥面铺装的耐久性和减少车辆对养生期间混凝土的扰动。桥面铺装施工时采用半封闭, 边施工边进行更换桥面铺装。混凝土接缝处需用沥青膏进行封闭, 铺装内钢筋应与原桥面铺装钢筋进行焊接。

3.2.2 方案二

其中铰缝注胶处治的主要工艺流程为:铰缝处理→埋设注胶管和溢流管→封缝→一次注胶→二次注胶。主要注意事项如下:

1) 铰缝处理

应用高压水枪并结合人工清除铰缝下部砂浆及部分铰缝混凝土, 为注浆时的浆夜流通和固化黏结创造条件。

2) 埋设注胶管和溢流管

注胶管和溢流管都采用φ20mm PVC管, 长度为50cm, 并设有截流阀。由于铰缝下部设计宽度为1cm, 所以, 埋管前应打出φ24mm的孔, 并刷胶埋管。

3) 封缝

封缝的作用是为了防止第一次注胶时胶液下流, 所以本桥采用刷胶后塞入2cm高的木条进行封缝。封缝时应注意在与注胶管和溢流管的接触面处必须密封不漏浆。

为了防止第一次注胶时漏浆, 应在桥台内侧进行封缝。封缝方式采用蘸胶打入两根木条, 长度具体见设计图纸。

4) 配置胶液

注胶胶液采用JN-G系列A、B改性环氧树脂类结构胶。由于分两次注胶, 各次胶液配方有所不同, 第一次注胶, 胶液严格按A、B两种胶液比例100:50进行配置, 并加入10%水泥, 其初凝时间约为40min, 终凝时间约为60min。所以, 每次配胶不宜超过3kg, 注胶时间不应超过30min。

第二次注胶为压力注胶, 要求胶液能够充满裂缝。所以, 二次注胶时要求胶液流动度与渗透性能良好, 二次注胶时采用纯胶液灌注, 配方如前, 只是不添加水泥, 操作时间同前。

配置好的胶液, 须立即注胶, 配置后放置, 不得超过30min, 超过30min, 重新配置。

5) 注胶

第一次注胶没有压力要求, 注胶顺序自一端向另一端进行, 待溢流管流出胶液即可停止。然后移至下一注胶管继续注胶。

第二次注胶为压力注胶, 所有注胶管同时注胶。事先应封堵所有溢流管, 从注胶管灌注胶液, 根据理论用胶量, 观察梁端及桥面情况。对于桥面没有裂缝的铰缝, 应灌注到梁端漏胶或灌注达到并维持0.2MPa压力15min。

如果桥面有纵缝, 则第二次注胶时胶液会从裂缝渗出而不能保压。所以, 应立即排空铰缝内的胶液留出再次注胶空间, 等胶液固化后再次注胶形成压力, 保证胶液在铰缝内的充盈度。

3.3 方案比选

两种方案均能收到较好的效果, 但各有缺点, 其中更换桥面铺装造价高, 而且对交通量影响较大, 铰缝注胶造价低, 但施工质量不易控制, 但是施工简便快捷。因此铰缝注胶方法不失为一种应急的替代方法。考虑到尽量减少对交通流的影响, 采用了铰缝注胶的方案。但是, 在施工之后需加强观察, 如发的方现式单。板受力病害现象复发, 则推荐采用更换桥面铺装的方式。

参考文献

[1]王砚桐.高等级公路“单板受力”现象及原分析[J].公路交通技术, 2004 (4) :29-32.

[2]申婧.空心板铰缝处理方法探讨[J].工程与建设, 2011 (1) :126-127.

空心板桥加固 第4篇

1 桥梁结构静载试验

1.1 测试内容[2]

1.1.1 混凝土应变

测试1~7号主梁梁底的混凝土纵向应变。布设测试点位时, 采取主梁左右对称布点的方法。经现场观察发现梁桥海拉尔方向第一跨和第二跨主梁开裂比较严重, 横向铰缝具有明显破损, 因此将混凝土应变测试点位布置在海拉尔方向第一跨和第二跨的跨中截面位置处, 以两侧边梁向内50cm为基线, 等间距布置7片应变片。

1.1.2 变形

变形主要为主梁的竖向挠度, 采用精密水准进行测定, 包括:1~7号主梁的跨中挠度及两个端支点的挠度, 挠度测点布置在每片梁的跨中截面和支点截面处。

1.2 加载车辆

共有一辆总重50t的油罐加载车辆, 车辆的参数如图2所示。

1.3 加载方案

1.3.1 加载位置

利用计算得到的横向分布影响线, 确定汽车的横向位置;然后根据主梁跨中截面的纵向弯矩影响线, 以及在对称和偏载作用下, 得到最大内力为试验工况。

1.3.2 加载工况

全桥12跨, 选取1跨作为试验跨, 每跨分为对称和偏载两个工况。对于每1工况, 在加载车辆就位后, 持续15分钟读数。读完后, 加载车辆全部退出桥面, 过10分钟后再读一次卸载后的变形和应变。

2 结构挠度测试结果及分析

2.1 挠度测试结果与分析

将实测挠度值和理论计算挠度值画成图表, 作对比分析, 结果见图3。

从图中可以得出以下结论:实测值和理论值的整体趋势一致, 说明计算模型正确, 选用参数合理, 计算可靠;实测值个别有大于理论值的说明主梁的连接铰缝处已有累积损伤, 结构的抗力衰减, 混凝土质量有所降低;实测值和理论值接近, 结构的安全储备已经很小。

2.2 横向分布系数分析

利用公式[1]:进行计算。

为了比较清楚进行数据分析, 现将实测值和理论计算横向分布系数作图, 进行对比分析, 结果见图4。

从图中可以得出以下结论:实测值和理论值的整体趋势一致, 说明理论计算可靠;实测值有突变点, 说明主梁的连接铰缝处已有累积损伤, 结构的抗力衰减, 混凝土质量有所降低, 横向联系减弱。

3 构件应变测试结果及分析

将实测值与理论值用图的形式表示, 见图5。

从图中可以得出以下结论:实测值和理论值的整体趋势一致, 说明计算模型正确, 选用参数合理, 计算可靠;实测值均小于理论值, 说明主梁整体性好, 且有一定的安全储备;实测的应变值较理论计算的数据平滑性差一些, 说明主梁的连接铰缝处已有不同程度损伤, 结构的抗力衰减, 混凝土质量有所降低。

4 静载试验总结

乌尔逊桥现有交通量及荷载情况基本在其设计荷载 (汽-20, 挂-100) 的范围内。从实测挠度、应变数据和混凝土构件的外观检查结果, 并考虑结构长期性能衰减的影响, 桥梁主体结构强度和刚度指标基本满足公路桥梁规范的相关要求, 但安全储备已经很小, 甚至个别主梁已经没有安全储备, 有必要对其进行加固设计。

5 桥梁结构主梁加固设计

5.1 方案一

受压区混凝土加厚10cm。

取后加混凝土为新规范, 考虑混凝土塑性影响, 在极限状态下, 后加混凝土亦可达到抗压强度设计值

正截面抗弯承载能力计算公式, 由内力平衡条件求得[3]:Ra2bfh′f2+Ra1bf (x-h′f2) =Ry′As (式1)

计算结果表明, 补强后跨中正截面抗弯承载力满足公路Ⅰ级荷载要求, 可以达到预期加固目的。

5.2 方案二

采用在梁底粘贴钢板法, 选16Mn钢板, 其抗拉强度设计值fRd=280MPa, 弹性模量ER=2×105MPa。

⑴在一期荷载作用下原梁的应变计算

⑵二期荷载作用下补强钢板的应力计算

首先, 按原梁纵向受拉钢筋的应变达到极限值0.01设计, 确定受压区高度x2。

由r0Md≤fcdbfx2 (h0-x2/2) (式5)

计算结果说明按原梁钢筋拉应变控制设计是正确的!

⑶后加补强钢筋面积确定

合钢板厚度4mm。

经计算补强后跨中正截面抗弯承载力满足公路Ⅰ级荷载标准, 可以达到预期加固的目的。

6 结论

⑴两种加固方案均可以达到JTG D60-2004桥梁规范公路Ⅰ级荷载标准。

⑵方案一施工过程简单易行, 是通常采用的加固方案, 其缺点在于桥梁自重会随着补强混凝土厚度增加而增加将会减小桥梁结构的柔性性能;方案二是一种有效的加固方案, 可以充分利用钢板的抗拉强度, 在尽可能少的增加桥梁自重和不产生大挠度的情况下有效提高桥梁的承载能力, 特别是随着技术应用的成熟, 其在桥梁加固中的应用将日益增多。

参考文献

[1]王光煜, 王耀明.预应力混凝土空心板静载实验方法研究.公路交通科技, 2002, 19 (6)

[2]姚令森.桥梁检测, 人民交通出版社, 2002

空心板桥加固 第5篇

1 工程概况

某市政大桥1981年8月设计完成, 1986年5月施工完工。主桥全长80米, 引道长215.55米, 全长299.55米。桥面铺装为粒式沥青混凝土铺装层;桥梁主体结构由五跨组成, 每跨上部结构由12根预应力混凝土简支空心板梁构成, 空心板梁采用C40混凝土, 板长16米, 中板宽1.25米, 边板宽1.5米。每跨桥用边板2块, 中板10快, 全桥共享边板10块, 中板50快;下部结构采用重力式墩台, 台帽及墩帽均采用C25混凝土, 台身及桥墩采用C20混凝土, 基础采用C15混凝土。

2 现场检测及病害产生原因分析

2.1 上部结构横、纵向开裂:

现场调查发现:桥面铺装在伸缩缝附近存在数条纵向和横向裂缝。经分析, 病害原因是上部结构横向开裂主要出现在预制装配式桥梁中, 主要表现形式常常是引起桥面纵向沿接缝开裂, 这是因为在荷载作用下, 相邻板产生挠度不连续, 导致铺装混凝土产生弯曲, 在挠度小的梁边产生负弯矩, 当荷载过大时, 易造成桥面沿顺桥向裂缝;桥面横向开裂主要原因是桥跨受荷载变形时在桥面连续处产生负弯矩, 当桥面连续处配筋不足时易产生开裂。

2.2 伸缩缝堵塞:

检测中发现由于大桥日常管理不到位而造成桥端的伸缩缝被淤泥堵塞, 影响桥梁正常伸缩变形, 从而造成伸缩缝附近梁体局部挤压开裂。

2.3 桥面渗水、漏水:

大桥主体结构为5跨预应力混凝土简支板梁桥。上部结构采用预应力混凝土简支空心板梁, 空心板梁采用C40混凝土。通过现场检测发现, 大部分预应力混凝土简支板外观质量良好, 表面无蜂窝, 麻面和露筋现象, 但在每跨支座附近空心板底部铰缝处与人行道板下方均存在渗水泛碱现象。全桥两侧边板翼缘开裂破损严重并有漏筋现象。第三跨11#板破损最为严重, 11#板底鼓起并开裂, 漏筋较为严重, 并导致11#板出现了贯穿板的一条裂缝, 检测人员用裂缝探测仪检测时发现裂缝已裂穿板底, 最大宽度达3mm, 这些病害表明11#板已丧失了使用功能。经分析, 病害原因是由于桥梁下部受拉钢筋过于密集, 导致在施工中使混凝土保护层过薄, 雨水沿桥边梁外侧自由外溢或桥面防水性能差, 箱梁内存水, 引起梁底或边孔肋下缘钢筋锈蚀, 导致混凝土结构开裂、破损、钢筋外漏。开裂后雨水更容易进入结构内, 反过来加快了钢筋锈蚀的过程, 使得病害加重, 造成梁底及边孔肋下缘大面积混凝土破损、钢筋截面削弱, 承载力下降。所以碱骨料反应是病害之一, 而水的渗透是碱骨料反应的必要因素和促进因素。

2.4 支座变形。

在桥梁检测中较少发现支座产生过大变形的情况, 但常见到梁下支座有开裂, 脱空, 外侧被人为填塞混凝土或砂浆等材料的现象, 影响梁端自由变形也会妨碍对支座的检查工作。

3 理论计算分析

根据相关规范以及大桥实际构造情况, 采用有限元法对该桥进行了理论计算分析, 建立了空间有限元计算模型, 计算了设计荷载作用下结构的变形, 据此对大桥行车安全进行评估。

3.1 结构计算模型的建立。

大桥主梁结构为12片空心板梁组合而成, 整体桥梁主要受力结构由主梁、支座、墩 (台) 和基础组成。其中主梁为预应力钢筋混凝土结构。结构中各个部分组成一个复杂的空间结构体系。为了能够真实的反映桥梁结构的空间受力状态, 本次采用通用有限元程MIDAS/civil建立空间有限元模型, 对其进行静力计算和分析。由于在外观检测时发现:第三跨11#梁底混凝土剥落损害严重, 钢筋锈蚀严重, 建模时考虑对其承载能力进行一定的折减后再做验算。

3.2 计算模型:

本文以荷载短期效应组合来进行主梁正常使用极限状态验算荷载短期效应组合工况下, 16m空心板梁有限元计算。

经验算, 短期效应组合工况下第三跨第11号梁的挠度严重不满足规范所规定的限值要求, 该梁刚度和承载力严重不足。

4 鉴定结论与加固建议

4.1 结论

通过对大桥检测及分析, 得出以下结论:

(1) 第3跨11#梁板底混凝土损坏严重, 裂缝宽度超限, 已完全丧失承载力, 对行车安全造成严重威胁; (2) 泄水孔全部堵塞, 已丧失排水功能;全桥渗水严重, 梁接缝处出现大面积泛碱, 桥面防水层已失效; (3) 伸缩缝被淤泥碎石堵塞, 影响伸缩缝的正常功能并对大桥抗震性能造成严重影响; (4) 部分橡胶支座开裂脱空, 并被杂物填充, 影响正常受力; (5) 边板翼缘沿全桥开裂, 钢筋锈蚀严重, 对大桥的耐久性造成严重影响;

4.2 加固建议

(1) 更换破损严重的梁板 (第3跨11#梁板) ; (2) 对桥面铺装进行翻修, 疏通桥面排水系统, 重做桥面防水层; (3) 清理伸缩缝中的淤泥碎石, 对全桥边板翼缘裂缝和防震挡块裂缝进行灌浆封闭处理, 提升结构耐久性及抗震性能

结束语

任何一座桥在运行中不可避免都会产生一定程度的病害, 对桥梁的病害必须采取合理的方法进行整治或维修加固, 但更重要的是在设计、施工、使用及养护管理过程中去预防病害的发生, 降低后期的维修保养费用, 实现良性循环, 为城市可持续发展提供安全保障。

摘要：根据甘肃省某县城的市政桥的运营现状进行检测, 并对普遍存在的桥梁病害和损伤问题进行总结, 对各类病害的机理进行了分析, 并对此病害提出了加固意见。为其他城市桥梁的鉴定和加固提供了参考。

关键词：市政桥梁,病害,损伤,机理分析,鉴定加固

参考文献

[1]公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004) .中华人民共和国交通部标准.

[2]公路钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-2004) , 中华人民共和国交通部标准.

钢筋混凝土空心板桥荷载试验 第6篇

某桥上部结构为钢筋混凝土简支空心板,跨径为2×9 m,桥面全宽为10 m,由10块空心板铰接而成,桥面布置为7 m行车道+2×1.5 m人行道。下部结构为柱式墩,基础采用桩基础。横断面布置图见图1。

2理论计算

计算分析采用空间梁格模型,纵梁之间在横桥向为铰接。设计荷载的最大效应通过MIDAS移动荷载的影响线加载确定,设计荷载最大效应的加载位置通过移动荷载追踪器来显示。试验荷载的加载位置以设计荷载最大效应的加载位置为依据,通过试算确定。桥梁计算模型见图2。

3静力荷载试验

桥梁静力荷载试验主要是通过测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和应力,以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。它是检验桥梁结构实际性能,如结构的强度、刚度等最直接、最有效的方法。

3.1静力试验荷载确定原则

本次静力试验荷载采用三轴载重汽车,就某一加载试验项目而言,其加载位置的确定,根据设计标准荷载产生的试验项目如内力、位移等的最不利效应值按下式所定原则等效换算而得:

其中,η为静力试验荷载效率;Sstate为试验荷载作用下,某一试验项目最大计算效应值;(1+μ)为设计计算取用的冲击系数;S为设计标准荷载不计冲击作用时产生的该试验项目的最不利计算效应值。

静力试验荷载按照汽—20级产生的加载控制截面最不利内力效应值等效换算而得。实际试验中采用2辆单车总重35 t载重车加载作为静力试验荷载。

3.2测试内容及测点布置

根据本桥结构实际特点,选择具有代表性的第2跨为试验桥跨,测试断面选择跨中和两端的支点附近,共3个断面。测试断面图如图3所示。

应变测点布置:应变量测采用在梁体混凝土表面贴应变片,并在钢筋表面贴钢筋应变片的方法,由静态应变测试系统进行数据采集。

挠度测点布置:挠度量测采用电测位移计,在1号～7号板梁(编号从右到左依次为1号～7号)的Ⅰ截面各布置1个垂直方向的位移计,共计7个。

裂缝引伸计布置:在日常裂缝检测的基础上,发现5号板梁跨中截面存在多条横向裂缝,且为受力最不利位置,因此在5号板梁跨中截面选2条具有代表性的裂缝,布置2个裂缝引伸计,共计2个。

3.3加载位置与加载工况

实际试验中采用2辆单辆总重约35 t的载重车加载作为静力试验荷载,分对称和偏心加载2种加载工况。

对称加载工况:检验跨中截面在试验荷载作用下的最大正弯矩和竖向挠度效应的对称加载试验,加载布置如图4所示。

偏心加载工况:检验跨中截面在试验荷载作用下的最大正弯矩和竖向挠度效应的偏心加载试验,加载布置如图5所示。

3.4 试验荷载效率

由表1中数据可见:试验荷载效率满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》规定的0.85～1.05。

4静载试验测试结果与分析

4.1 桥梁承载能力评定方法

桥梁承载能力的评定用实测结构校验系数ξ来评价,ξ为实验的实测值与理论值之比,它反映结构的实际工作状态。当ξ≤1时,说明结构偏于安全,结构有一定的安全储备,表明桥梁结构工作状态良好。

4.2 实测挠度及其评定分析

采用电测位移计测量跨中截面挠度,其测试结果如图6,图7,表2所示。

由图6,图7及表2的结果得知:各工况下实测挠度均小于相应的理论计算值,在对称和偏心加载工况下,实测的跨中截面挠度结构校验系数在0.23～0.40之间,满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》规定的常值范围(0.2～0.5)之间,且各工况下主梁跨中截面实测挠度最大值均小于规范规定的允许值L/600=14.8 mm,主梁刚度能满足设计荷载(汽车—20级)的要求。

4.3 实测钢筋应变及其评定分析

由图8,图9及表3结果得知:实测的跨中钢筋应变校验系数在0.20～0.25之间,满足《公路旧桥承载能力鉴定方法》规定的常值范围(0.2～0.4)之间。

4.4 裂缝观测

在对称和偏心加载工况分级加载时,对5号板梁跨中截面的横向裂缝进行了分级观测,具体结果见表4。由表4的结果可以看出,在加载过程中5号梁裂缝的开展情况不是很明显。

5结语

1)该桥在对称加载和偏载布置作用下,跨中截面的测点挠度实测值小于理论计算值。2)该桥在对称加载和偏载布置作用下,实测跨中截面钢筋的应变实测值小于理论计算值,表明桥梁的承载能力满足设计要求。3)加载过程中,车辆荷载对裂缝的开展影响不明显。根据荷载试验的检测结果综合进行分析,该桥的承载力仍能满足设计荷载要求。

参考文献

[1]交通部公路科学研究所.大跨径混凝土桥梁试验方法[M].北京:人民交通出版社,1982.

[2]交通部.公路桥梁承载能力检测评定规程[Z].

空心板桥铰缝损伤识别方法研究 第7篇

装配式空心板桥作为应用最广泛的桥型之一具有结构形式简单、梁高较低、预制方便、用材经济、易于工厂化和标准化施工, 单板在运输和吊装过程中稳定性好等优点。目前国内公路桥梁20m以下的中小跨径桥梁基本上都采用空心板结构。空心板桥在经过几年的运营之后, 经常发生铰缝断裂、桥面板单板受力等现象。铰缝破坏以后, 桥面板之间传递剪力、改善桥面荷载横向分布的能力下降, 当超载车辆通行时可能造成桥面板挠度过大甚至断板等情况发生, 严重影响了行车安全和桥梁寿命[1]。可见, 铰缝破坏是产生其他病害的诱发原因, 因此, 有必要对空心板桥铰缝的损伤识别问题进行更深入的研究, 寻求一种有效的方法在铰缝损伤前期就能够精确检测到铰缝的损伤位置。

2 空心板的传力原理

通过板1和板2两块空心板之间的相互作用情况为例, 来介绍当某一块板作用瞬态力后力在板与板之间的传递情况:

a.当空心板1上作用一向下的瞬态力 (激振) 时, 两块空心板都将产生一定的竖向变形, 并且通过铰缝将力横向传递, 以此来共同承担力的作用。

b.当1、2板之间的铰缝存在损伤时, 铰缝传递力的能力必将减弱, 因此, 板1和板2之间由于瞬态力作用产生的竖向位移△y值将增大。并且与损伤前比较, 板2对板1的作用力将减小, 故板1将产生更大的竖向位移;反之, 板2竖向位移将减小。

3 计算模型的建立

本文用ANSYS有限元分析软件对空心板铰缝的损伤进行了数值模拟。本文中的空心板桥为铰接板, 板与板之间依靠铰缝进行联系, 铰缝只传递剪力不传递弯矩。故建模时必须把板与板之间的转动放松。铰缝是用Beam44单元来模拟, Beam44单元通过设置Keyopt值的属性将J节点转动全部放松, 从而实现铰接。铰缝的损伤则通过铰缝单元刚度的降低来实现。空心板桥的设计参数如下:

空心板桥跨径12.6米, 全桥由9块预应力混凝土空心板组成, 具体尺寸见图3和4。

空心板的有限元模型如图5。

本文在空心板桥的跨中位置布置测点1-9, 铰缝单元为261-268, 具体布置见图6。

4 数值分析

本文通过在很短的时间dt内施加一个荷载来模拟理想的冲击荷载, 记录了2秒内的瞬态位移的变化情况。采用两种加载方案, 在1号和5号测点分别加载, 而后对测点自由振动的情况进行分析。以瞬态位移为参数, 通过损伤前后参数的变化情况来判断损伤的位置, 并总结出变化规律。

4.1 5号测点加载

测点在荷载激励后发生了自由振动, 各测点在损伤前后位移最大值的差值连线如图所示 (图中的正负表明方向) :

单铰缝单元损伤: (见图7、8)

多铰缝单元损伤: (见图9)

4.2 1号测点加载 (见图10、11)

多铰缝单元损伤: (见图12)

通过图7~12位移最大值的变化图能够看出:

a.当某一铰缝单元损伤后, 损伤单元两侧的测点都发生了比较明显的变化, 形成了比较明显的峰值。以264号单元损伤为例:264号单元位于4、5号测点之间, 测点4损伤后的位移最大值比损伤前小, 并且减小的最明显;测点5损伤后的位移最大值比损伤前大, 并且增大的最明显。

b.当铰缝单元损伤后, 板与板之间横向传递力的能力下降了, 损伤单元两侧的测点发生了一致性的变化。以264号单元损伤为例:264号单元损伤后, 1-4号测点损伤后的位移最大值均比损伤前小;5-9号测点损伤后的位移最大值均比损伤前大。

c.当多处铰缝单元发生损伤时, 也同样可得到 (1) 、 (2) 中的结论。但当连续的两处单元损伤时, 例如:262、263单元损伤, 则仅能判断出263号单元发生损伤, 262号单元则判断不出损伤;262、266、268单元损伤, 则仅能判断出262号和266号单元损伤, 则较难判断268号单元的损伤。

5 结论

通过对空心板桥损伤前后各板位移最大值变化的分析, 可知:当铰缝单元损伤后, 损伤单元的前后两个测点都发生了比较明显的变化, 形成了比较明显的峰值;发生损伤的单元, 单元两侧的测点发生了一致性的变化, 位移最大值的差值同时减小或者同时增大;当多处铰缝单元发生损伤时, 作用在激励荷载同侧, 距离近的铰缝可以判断其损伤, 远端的则较难判断。通过最大位移的比较可以较准确的判断铰缝是否发生损伤及损伤的位置。

参考文献