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北京首例预应力碳板应用之病害详解篇

A-A+2016年11月29日17:01商家供稿评论

  1 桥梁简介

  丰益桥位于京丰区西路西三环路上,跨丰管路,为分离式跨线桥,分为左右幅,每幅为3跨,跨径组合为(13.15+16.0+13.15)m普通混凝土等截面连续板梁,梁高为85cm;下部结构采用混凝土柱式桥墩,混凝土轻型桥台。

  2 桥梁病害检测及荷载试验报告

  病害检测

  ① 经现场检测,桥梁左、右幅梁体腹板、底板及翼缘板均有开裂现象,其中腹板竖向裂缝最大为0.40mm,钢筋中心处裂缝最大宽度为0.30mm;底板横向裂缝最大宽度为0.37mm;翼缘板裂缝最大宽度为1.0mm。

  ② 由于梁体与桥台顶紧,第一跨、第三跨梁体近桥台处翼缘板出现不同程度的斜向开裂现象,裂缝最大宽度0.30mm。

  ③ 各跨墩顶附近负弯矩区翼缘板处均存在横向裂缝,裂缝最大宽度0.6mm。

  荷载试验报告

  静载试验结果评定

  桥梁在第1跨、第2跨跨中最大正弯矩和1号墩顶主梁最大负弯矩加载工况下,各挠度和应变测点在满荷载时的实测值与理论设计值相比,实测值均接近理论设计值,说明桥梁结构竖向刚度和截面强度均能满足设计荷载要求,但结构安全储备明显不足。

  动载试验结果评定

  桥梁实测一阶竖向振动频率与理论分析值较为接近,桥梁自振频率评定标度为2。桥梁在跑车和制动条件下桥梁结构的动力响应性能良好,桥梁在跳车情况下动力响应较为明显。因此,丰益桥结构的动力性能虽能够满足要求,但桥梁董刚度的安全储备明显不足。

  3 病理分析及加固方案

  翼缘板

  桥梁内侧翼缘板厚度为20-30cm,外侧翼缘板厚度为15-30cm。纵向配筋为φ12@150。根据结构验算分析可知,翼缘板承载能力不能满足规范要求,正常使用极限状态不能满足规范要求。截面尺寸小,配筋不足是导致其承载能力不能满足要求的原因。根据桥梁横断面布置及桥面活荷载分布情况,内侧翼缘板承受活荷载较大,也是导致其开裂的主要原因。

  桥梁翼缘板病害为大量的横向裂缝,裂缝主要分布在墩顶区域和边跨区域,部分裂缝超限严重,裂缝深度贯穿翼缘板。且两边跨区域产生垂直于对角线的斜向裂缝。鉴于以上情况,采用张拉预应力碳纤维板的方式对梁体的翼缘板进行加固。

  ① 所加固的预应力碳纤维板采用2.0mm厚、10cm宽的Ⅰ级预应力碳板,张拉控制应力为1000MPa,控制应变为7‰。

  ② 在翼缘板的内侧布置7条预应力碳板,其中4条通长碳板(46m长),3条非通长碳板(边跨10.18m、中跨13.6m)。

  ③ 在翼缘板的外侧布置5条预应力碳板,其中3条通长碳板(46m长),2条非通长碳板(边跨10.18m、中跨13.6m)。

  底板

  底板横向宽度为8.5m,高度为85cm,底层纵向配筋为φ28@100。截面尺寸和配筋满足规范要求。根据竣工图得知,该桥底板钢筋保护层的厚度仅为2cm,在施工过程中,钢筋放样和浇筑在出现偏差,会导致箍筋距离底板边缘的厚度更小,在正常使用过程中,随着水汽的渗入碳化的影响,容易造成钢筋锈胀,这是底板产生横向裂缝的主要原因。

  桥梁底板存在大量横向裂缝,且最大裂缝宽度超限,鉴于以上情况,采用张拉预应力碳纤维板的方式对梁体的翼缘板进行加固。

  ① 所加固的预应力碳纤维板采用2.0mm厚、10cm宽的Ⅰ级预应力碳板,张拉控制应力为1000MPa,控制应变为7‰。

  ② 底板布置27条预应力碳板,间距为30cm。预应力碳板长度为边跨10.18m,中跨13.6m。

  此次,主要是对丰益桥的病害、动荷载检测结果、病害机理及加固方案进行了分享,具体的加固方法、施工工艺和加固效果敬请持续关注下期“加固技术”公众号文章。

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