桥梁加固维护施工监控研究

2014-01-01辽宁省交通高等专科学校辽宁沈阳110122

江西建材 2014年16期

■顾威 ■辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳 110122

近年来桥梁加固维护工程逐渐增多［1-4］，沈阳市某桥采用体外预应力形式对桥梁进行加固取得了良好效果，在加固维护施工过程中进行了全程桥梁加固维护施工监控。

1 桥梁概况

该桥上部结构采用三孔变截面预应力混凝土连续箱梁。全桥桥宽25.5m，分上、下行桥修建，每半幅桥采用单箱单室断面。桥墩22#墩中心线为变坡点，左侧设+2%纵坡，右侧设-3%纵坡，竖曲线要素为R=4500m，T=112.45m，E=1.406m;主桥平面位于直线段与缓和曲线上，直线段内横向坡度为双向1.5%，缓和曲线段内横向坡度由双向1.5%过渡为单向2.31%。

主桥上部结构主梁采用三向预应力混凝土结构，每半幅桥箱梁顶面宽度为12.5m，底面宽度为6.9m，翼缘板长为2.8m，箱梁顶、底板横向为平坡，桥面横坡由桥面铺装形成。箱梁根部断面梁高为5.5m，跨中及边跨合拢段断面梁高为2.3m。底板厚度箱梁根部断面为70cm，跨中及边跨合拢断面为30cm。顶板厚度为30cm，腹板厚度采用40cm、60cm两种。

主桥纵向预应力钢束分顶板束和底板束两种，顶、底板钢束均采用9φj15.24mm 钢绞线，设计张拉吨位为 1740KN、1699KN、1652KN，相应锚具采用OVM15-9型;横向预应力钢束采用φs5mm碳素钢丝，设计张拉吨位565KN，采用一端张拉方式，张拉端锚具采用GZ5-24型弗氏锚具，非张拉端配置DM5B-24镦头锚板;竖向预应力钢筋采用直径为25mm的高强精轧螺纹粗钢筋，设计张拉吨位为331KN，采用梁顶一端张拉方式，配φ25轧丝锚具。

2 主桥病害情况

该桥梁经过多年的运营，出现了较多的病害。该桥主桥存在如下的病害:(1)多处桥面铺装和伸缩缝损坏严重。防撞墙和中央分隔带破损现象严重;表层混凝土开裂、脱落，钢筋锈蚀、外露。中央分隔带有部分缺失现象。东、西两幅桥连接处渗水严重。(2)各跨箱梁腹板和顶板均有裂缝［5］，箱梁底板开裂现象较为严重。

箱梁腹板裂缝主要为斜向裂缝，越靠近跨中倾斜角越小，在跨中4m范围内为竖向裂缝;箱梁顶板裂缝为顺桥向裂缝，箱梁顶板裂缝主要集中在各幅桥箱梁中心线附近;除东幅桥跨中少数裂缝有渗水现象外，其它各裂缝尚未发现渗水现象。见裂缝分布图1。

图1 该桥东幅边跨裂缝分布示意图

3 主桥处理措施

3.1 抑制腹板裂缝措施

通过腹板内侧加厚腹板，并在其内增设纵向腹板束，来大大改善箱梁腹板纵、横向主拉应力状况，进而在后期的运营过程中，抑制腹板裂缝进一步发展。

3.2 增设底板体外纵向预应力钢束及腹板束

在箱体内布置底板体外束及腹板束来提高桥梁的承载力，使维护后的结构维持汽车-20级、挂车-100标准，并保证有一定的安全储备。

4 施工监控方法

目前在加固施工桥梁施工控制方面应用较多的为自适应控制理论。对于预应力混凝土桥梁，施工中每个工况的受力状态达不到设计所确定的理想目标的重要原因是计算模型中计算参数的取值问题，主要是混凝土弹性模量、材料的容重、徐变系数和永存预应力等与施工中实际情况有一定的差距以及环境温度、临时荷载的影响。要得到比较准确的控制调整措施，必须先根据施工中实测到的结构反应来修正计算模型中的这些参数值，以使计算模型在与实际结构磨合一段时间后，自动适应结构的物理力学规律，当计算模型与实际结构相吻合后，再用计算模型来指导以后的施工，这就是自适应控制的基本原理。在闭环反馈控制基础上，再加上一个系统辩识过程，整个控制系统就成为自适应控制系统。

主梁变形观测内容中主要包括以下几个方面:

(1)措施及测点布置

测量桥面标高及水平变位，各桥跨的墩顶、L/8、L/4、L/2处箱梁中心线及两翼缘板端部各一点，共150点。

(2)实施内容要点

①凿除铺装后上述各点的桥面标高;②张拉完底板纵向体外预应力钢束后测量各点的桥面标高，并且施工过程中定期测量各点的桥面标高;③浇筑完腹板加厚段混凝土后各点的桥面标高;④张拉完腹板束后各点的桥面标高;⑤加固施工完成后测量各点的桥面标高。