限于当年的设计技术与施工工艺,为了满足通航净空要求,我国二十世纪六、七十年代先后修建了一批双悬臂梁式桥与T型墩带挂孔梁式桥。该类型桥梁最大的优点为:①跨径较简支结构桥梁大;②基本结构受力为简支结构,计算相对简单;③施工工艺简单。随着时间的推移与我国交通建设事业的大发展,这些桥梁逐渐因原设计荷载偏低及原结构存在的固有缺陷等,成为制约当地经济发展的瓶颈,并给过往车辆带来极大的安全隐患。辽宁盘锦大桥即为该类型桥的典型代表,最终酿造了桥跨人亡的惨重教训。
本文作者通过对我省境内一座T型墩带挂孔桥梁进行全面的检测,针对性的提出了提载处治对策,以供类似桥梁提供可资借鉴的资料。
1 大桥概况
黄金埠大桥位于江西省余干县黄金埠镇,是省道黄东线上跨越江西五大水系之一――信江的一座公路大桥,亦是景德镇市、乐平市和波阳、浮梁、余干等江西北部县市联接320国道和国道主干线沪(上海)―瑞(云南瑞丽)高速公路的重要桥梁。该桥共有11孔,各孔跨径径分别为33.137+32.363
+4×33+38+2×43+38+33m,桥梁全长393.60m。桥面为:净-7+2×1.0m,原设计荷载标准:汽车-13级,拖车-60。该桥建成于1972年,运营至今已三十多年。
2 大桥检测与现状评定结论
通过对大桥进行全面的检测、室内分析及控制截面内力计算,综合评定主要结论为:
(1)大桥主要构件砼强度符合原设计要求,碳化深度较浅;
(2)大桥主要构件裂缝宽度超过《规范》允许范围,影响了大桥使用耐久性;
(3)大桥现有承载能力满足汽车-15;挂车-80的荷载要求,但不满足汽车-20;挂-100荷载使用要求。
3 大桥控制截面内力计算分析
3.1 计算要点及结构离散
大桥属静定结构体系,根据大桥的特点及结构计算分析的目的,选取其中3孔代表跨进行计算。为提高计算精度,在几何形状上尽可能反映桥梁结构的真实情况,在结构单元划分时,不仅桥墩位置精确,对截面尺寸变化处均设置了节点元素。3跨结构共离散成79个节点、58个桥面系单元和20个非桥面系单元(见图1所示)。
图1 黄金埠大桥结构离散图
3.2 结构计算结果分析
按照交通部《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)两列车队进行模拟加载,考虑偏载系数取用m汽=2.6、m挂=1.63。采用交通部公路科研所“公路桥梁结构设计程序GQJS”进行计算分析,并计算出各控制截面配筋量(见图2所示)。
图2 控制截面配筋图
从计算结果分析,大桥现状满足汽车-15;挂车-80荷载使用要求,但不满足汽车-20级;挂车-100荷载使用要求。
4 加固提载方案
根据大桥的实际情况及提载要求,拟定3种维修加固提载方案,见表1所示。
表1黄金埠大桥加固提载方案一览表
项 目
方 案 Ⅰ
方 案 Ⅱ
方 案 Ⅲ
设计荷载
汽车-20级;挂车-100;人群-3.5KN/m2
桥面净空
净-7+2×1.0m人行道
维修
措施
1、更换全桥所有固定支座,换成板式橡胶支座;
2、对T型墩与主梁裂缝(缝宽>0.2mm)采用化学灌浆法进行修补;
3、更换已损坏的人行道梁、人行道板及栏杆扶手;
4、凿除桥面铺装层,重新浇筑钢筋混凝土桥面铺装层(内掺钢纤维);
5、对主梁支点附近采用粘贴钢板法增强支点斜截面抗剪能力;
6、对主梁局部损坏部位进行修复;
7、对两岸桥台台帽下填土进行回填,并恢复台前溜坡;
8、拆除原有伸缩缝,重新设置仿毛勒伸缩缝。
提载
措施
1、对主梁梁底粘贴3层碳纤维布,增强主梁抗弯承载能力;
2、对T型墩负弯矩区桥面采用植筋法设置抗剪短钢筋,并重浇钢筋混凝土(内掺钢纤维),以增强T型墩负弯矩区抗拉能力。
1、对主梁梁底粘贴一层6mm厚钢板,增强主梁抗弯能力;
2、凿除T型墩桥面铺装层,采用植筋法设置抗剪短钢筋,并重浇钢筋混凝土(内掺钢纤维),以增强T型墩负弯矩区抗拉能力。
1、凿除主梁底牛腿部分主筋外的混凝土保护层,对每片主梁增设主筋并浇筑马蹄以增大主梁截面抗弯能力;
2、凿除T型墩桥面铺装层,采用植筋法设置抗剪短钢筋,并重浇钢筋混凝土(内掺钢纤维),以增强T型墩负弯矩区的抗拉能力。
预算总金额
(元)
3392792
2970406
2762264
优 点
1、养护费用低;
2、不增加自重。
1、加固施工工艺较简单;
2、加固维修提载费用一般;
3、能增大主梁刚度。
1、加固工艺简单,便于地方工程队施工;
2、养护费用低;
3、增大主梁截面强度与刚度;
4、加固维修提载费用最低。
缺 点
1、加固造价较高;
2、施工工艺要求较高;
3、不能增加主梁刚度;
4、加固维修提载费用最高。
1、养护较困难,养护费用较高;
2、增加结构自重。
增加自重较大。
经综合分析比较各方案的优、缺点,采用方案3为施工方案,该桥已于2005年4月份施工完成,目前使用状况良好。
5 结语
旧桥维修加固是一项繁杂的系统工程,加固方法与工艺因时、因地、因桥均有所不同。通过对该座大桥的检测与维修加固提载,建议养护部门对该类型桥梁每年重点对以下项目进行检查:(1)牛腿根部的裂缝宽度、走向及发展趋势;(2)T型墩中心附近裂缝宽度、走向及发展趋向;(3)支座使用状况及挂梁跨中截面附近的裂缝宽度、走向及发展趋势。
参考文献:
[1]黄金埠大桥加固提载施工图设计[M]. 江西省交通桥梁检测加固有限公司 2003.5.
[2]谌润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例[M] 人民交通出版社 2002.1
[3]赵彤,谢剑著 碳纤布补强加固混凝土结构新技[M]. 天津大学出版社, 2001.1.
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