大跨径连续刚构桥梁采用体外预应力技术加固后的管理及养护技术探讨

2015-07-24谭家兵重庆市江津区桥梁管理所

科学中国人 2015年32期

关键词：刚构桥江津主桥

谭家兵重庆市江津区桥梁管理所

谭家兵
重庆市江津区桥梁管理所

本文从大跨径连续刚构桥梁发展现状出发，结合工程实际，对体外预应力加固设计及施工过程进行了简要叙述，并对其加固后的管理及养护技术进行了探讨，以供同仁参考。

大跨径；连续刚构桥梁；体外预应力

1 大跨径连续刚构桥梁发展现状

现今，高强预应力钢材、高强混凝土、大吨位张拉锚固体系等都已运用到实际的桥梁施工当中，对桥梁工程在质量以及效率上都有很大的帮助；再加上施工设计手段的计算机化以及施工水准的提升，使得我国大跨度连续刚构桥获得了极大的发展。但随着近些年桥梁运营年限的不断上升，相关的问题也不断增加。

2 江津长江公路大桥概况及病害概述

江津长江公路大桥建于1997年12月。主桥为（140+240+ 140）m预应力混凝土连续刚构，德感侧引桥（徳感侧引桥）为14× 50m简支T梁桥，江津侧引桥（江津侧引桥）为4×22.5m连续板桥。主桥桥梁净宽21.5m(行车道4×3.75m，中间分隔带1.5m，人行道宽2×2.0m，隔离墩2×0.5m)；设计荷载：汽-超20级，挂-120、人群-3.5KN/m2；主桥箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，顶板宽22m，底板宽11.5m，箱梁顶板设置1.5%的双向横坡。箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高（桥梁中心线处）4.0m，箱梁根部及0号梁段梁高（桥梁中心线处）13.5m。主桥主墩采用双薄壁墩身，群桩基础。引桥桥墩均采用柱式墩，桩基础，桥台采用重力式桥台。

在之前的检测工作中，相关的工作人员发现该大桥出现了主桥主跨跨中下挠，箱梁顶、底板开裂等病害。在这个过程中，主桥主跨跨中较设计值下挠量达到31.7cm，并仍然在持续发展；主跨跨中段箱梁底板底面裂缝横向贯通底板，箱梁顶板底面纵向裂缝较多，上、下游腹板与底板交界处均发现3mm宽纵向裂缝，80～160m范围内上、下游腹板斜裂缝共32条，裂缝宽度均超过规范限值等病害。江津侧引桥上部连续空心板开裂严重，底板纵横向裂缝及腹板斜裂缝大量分布，裂缝宽度超限，最大裂缝宽度4mm，混凝土风化、剥落、钢筋锈蚀外露；徳感侧引桥上部结构未发现危害结构安全的病害，预制T梁及湿接缝施工质量较差。

3 体外预应力加固设计及施工过程简述

采用体外预应力技术加固大跨径桥梁是一个较为复杂的过程，本文重点对其加固设计环节展开了分析。

（1）加固设计前的荷载试验

在桥梁进行加固前，需要对其进行荷载试验，以此确定桥梁是否需要进行加固设计。而相对于一般的桥梁而言，大跨径连续刚构桥需要花费更多的精力，甚至会对社会造成或大或小的影响，所以确定桥梁是否有加固的必要也是十分重要的一项工作。在确定加固的必要性之后，在对桥梁进行加固设计时要清楚的了解桥梁的问题所在，以及出现这些问题的原因，这样才能准确掌握使用体外预应力加固时应当增加的预应力的大小以及范围。而这些相关的数据资料只有在对桥梁进行荷载试验后方可得知。

（2）体外预应力的加固设计

选用采用体外预应力加固大跨径连续刚构桥，主要是为了借由外在附加的体外预应力改变桥梁结构的受力性能，进而使桥梁所存在的一些问题得到改善或解决。在实际进行加固设计时，不管是线型的选取，束界的确定，还是钢束的弯起角度都需要根据桥梁所存在问题的具体情况进行分析和确定。但单单确定科学合理的体外预应力钢束还不够，还应当对某些细小的问题设计相应的解决方案。这就包括锚固点的位置、转向装置的选择、张拉控制应力的确定等一些十分细致的问题。

（3）加固施工过程中的监测

由于体外预应力技术属于主动加固补强技术，所以在其加固设计过程中，为避免因为预应力过大而出现操作失当的情况，需要进行一定的监测工作，并且安排对应的监测人员开展工作。

（4）加固后的荷载试验

除此之前，应对采用体外预应力加固的大跨径刚构桥开展加固后的荷载试验，这样做的目的是为了观察桥梁的加固状况。使用荷载试验的方式进行检验时，需要检验桥梁的承载力和刚度。

4 体外预应力加固施工结束后的管理及养护工作内容

在完成加固工作后，为确保桥梁的正常运行，需要安排专人对桥梁进行管理。在本文所研究的案例中，江津长江公路大桥主要采用的措施为定期检测。另外，相关部门还实施了健康监控双管齐下的管理措施，并且采取了对应的日常养护措施。为使桥梁的安全得到进一步的保障，可以通过安装桥梁健康监控系统的方式，对桥梁的健康状况进行检查。这样有利于及时把握桥梁的健康状况，以便在桥梁出现病害时及时补救。在江津长江公路大桥中，其加固设计采用的是成套的健康监测系统，这主要包括挠度监测系统、裂缝监测系统、应变监测系统、体外预应力索索力监测系统、温湿度监测系统及相应配套系统。

5 各阶段健康监测及定期检测结论及建议

相关健康监测各监测参数表明：

（1）挠度监测

本阶段挠度变化相对平稳，跨中挠度实际监测数据最大变化值在3.6cm范围以内，主跨1/4侧挠度最大变化值在0.7cm范围以内。在经过全面分析后，我们得出一个结论长江大桥主桥监测期间的挠度变化没有超出规定范围。

（2）应变监测

从应变数据分析以可以看出，在这个阶段，许多数测点的变化总体是比较稳定的。在分析车辆冲击效应及温度变化之后，可以认为长江大桥主桥监测期间的应变变化总体正常。然而，据调查发现，实际的变化情况比监测结果大。

除此之外，对江津长江公路大桥，我们还进行了裂缝监测以及索力监测，所有的监测数据表面，索力监测数据以及裂缝监测数据均未超限。但在桥梁的管理和养护工作中，需要重点注意某些部位的检查。受伸缩缝施工导致的桥面交通管制等因素的影响，该大桥主梁监测断面应变变化及索力监测变化幅度较上期明显，一定程度上说明荷载集中于一幅桥面对桥梁受力较不利。