斜拉桥边墩附近梁段结构性裂缝维修方案初探

周 潇

(武汉市城市路桥收费管理中心， 湖北武汉 430050)

斜拉桥边墩附近梁段结构性裂缝维修方案初探

周 潇

(武汉市城市路桥收费管理中心， 湖北武汉 430050)

武汉长江二桥主桥采用(180+400+180) m双塔双索面预应力混凝土箱梁斜拉桥，通过检测，发现斜拉桥边墩附近梁段侧面出现结构性裂缝，影响桥梁安全。针对此情况，在现场调查与仿真分析的基础上，文章提出梁底增设刚性梁并顶升的维修方案。通过动静载试验，表明此方案具有较好的维修效果，也为其它斜拉桥类似裂缝处理提供了参考。

斜拉桥； 梁段； 裂缝； 维修

武汉长江二桥位于武汉市中心城区，武汉长江大桥下游约6.8 km处，主桥采用(180+400+180) m双塔双索面预应力混凝土箱梁斜拉桥，两端各悬臂5 m牛腿，以支承与之毗邻的连续刚构(图1)。近年来，通过检测发现斜拉桥边墩牛腿附近梁段侧面出现斜裂缝(图2)。

图1 正桥布置

图2 边墩梁段斜裂缝分布示意

1 维修方案研究

采用主动受力模式，即在斜拉桥牛腿与新增刚性梁间进行顶升(图2)，主动让新增刚性梁上的支座承担牛腿支座上的一部分支反力，减小斜拉桥牛腿原支座反力及斜拉桥主梁悬臂段弯矩和剪力(图3、图4)。

图3 刚性梁顶升主动受力示意

(a) 变形

(b) 正应力图4 刚性梁顶升效应

(1)刚性梁构造：刚性梁采用钢箱梁构造形式，每个桥墩布置6 片刚性梁，刚性梁设计梁高1 047 mm，顶板与底板厚38 mm，腹板厚22 mm，在顶底板设置加劲肋(150 mm×18 mm)。

(2)支座布置：墩中心部位刚性梁与桥墩墩顶之间设置板式橡胶支座，刚性梁端部与斜拉桥主梁之间设置滑板式橡胶支座。

(3)梁体顶升：在斜拉桥牛腿端部设置千斤顶，通过顶升使刚性梁主动受力。支座部位预先顶升400 t(当前状态牛腿支座恒载反力2 130 t，活载反力330 t)，斜拉桥边墩墩顶支反力减小649 t，钢箱梁最大正应力44 MPa，变形6.6 mm。

刚性梁如图5所示。

图5 刚性梁

2 动静载试验

为确定该维修方案实施后的运行效果，对斜拉桥边墩新增刚性梁内力和变形进行测试。

2.1 测点布置

刚性梁应力测点布置见图6。

注：▽表示应变片； 表示应变花图6 刚性梁应力测点布置示意

2.2 测试结果

根据现场测试，刚性梁剪应力和梁端位移测试结果如表1和表2 所示。

表1 刚性梁梁端挠度测试结果

2.3 刚性梁工作状态评价

由测试结果可知，在刚性梁最大剪力对称加载作用下，主刚性梁剪应力最大值为0.98 MPa，校验系数均小于1,主拉应力最大值为0.94 MPa，应力值较小。表明刚性梁已参与桥梁受力，且受力在合理范围内。刚性梁梁端最大挠度为-2.2 mm，计算值为2.8 mm，校验系数小于1，表明刚性梁已参与结构受力，刚度满足要求。卸载后残余挠度最大值为-0.3 mm，表明刚性梁处于良好弹性工作状态。

表2 刚性梁剪应力测试结果

3 结论

混凝土结构物的裂缝一般由外荷载或变形荷载引起，或由两种荷载共同作用引起。由外荷载作用引起的裂缝需要有作用荷载直接作用在结构物上，当混凝土拉应力超过材料的抗拉强度时，裂缝出现。针对梁体裂纹，目前最常用的方式就是采用粘贴碳纤维布或粘贴钢板的外部处理方式，而忽视引起裂缝的原因。本文从裂缝成因出发，提出墩顶增设刚性梁与梁体共同受力的处理方法，对原结构进行抗力加强，取得了较好的加固效果，也为其它斜拉桥类似裂缝处理提供了参考。

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[定稿日期]2017-06-21

周潇(1982～)，男，硕士研究生，工程师， 从事桥梁检测养护管理工作。

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