长期停工大跨度连续刚构桥复建方案探讨

李增源 韦丁学

摘要：文章以一座停工4年的大跨度连续刚构桥为研究对象，在病害检测及有限元模拟分析的基础上，提出复建维修加固设计方案。成桥试验表明，该复建方案合理可行，可为同类型项目建设提供参考。

关键词：大跨度连续刚构桥;复建;维修加固;有限元模拟

中图分类号：U448.23 文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.027

文章编号：1673-4874（2019）09-0093-02

0引言

工程建设中，因项目投资、自然灾害等原因，会出现施工项目停工现象。本文以一座停工4年的大跨度连续刚构桥为研究对象，在病害检测及有限元模拟分析的基础上，提出复建维修加固方案.成桥试验表明，该复建方案合理可行，可为同类型项目建设提供参考。

1工程概况

某高速公路主线大桥全长690m，桥跨布置采用（5×30+70+2×125+70+5×30）m，设计荷载公路-|级，设计车速80km/h。主桥采用预应力混凝土连续刚构（70+2×125+70）m，为单箱单室预应力混凝土直腹板箱形梁，根部梁高7.5m，跨中梁高3m，梁高按1.8次抛物线变化;箱梁顶板、底板宽度分别为12.75m、6.5m，翼缘板悬臂长3.125m;三向预应力体系;采用挂篮悬浇施工工艺.前后引桥采用一联5×30m装配式预应力混凝土简支转连续丁梁。下构主墩及过渡墩均采用变截面矩形空心墩，钻孔桩基础。桥跨布置如图1所示。

该桥于2012年9月完成设计并开工建设，由于某些客观原因，2014年停工。停工时，主桥基础、下构基本完成，左、右幅主梁均已施工至接近最大悬臂状态，但未合龙.

2主桥复工前检测

2018年，该项目按要求抢险性复工，业主委托第三方对桥梁已建结构构件进行全面检测，检测结果如下：

（1）箱梁腹板斜裂缝.主桥T构箱梁腹板均存在多条斜向裂缝，大多数裂缝分布与腹板预应力下弯束走向吻合，宽度在0.02-0.12mm，深度在100mm以内，个别裂缝宽度>0.15m，最大裂缝深度达270mm，部分裂缝处泛碱。初步分析为预应力钢束的张拉劈裂以及混凝土收缩等多因素耦合作用产生。

（2）箱梁纵向、竖向裂缝。主桥T构箱梁顶、底板均存在多条纵向裂缝，宽度在0.02-0.09mm，部分腹板也存在少数纵向裂缝和竖向裂缝，分布无明显规律。初步分析为非结构性裂缝，由施工养护、混凝土收缩及温度作用等因素造成。

（3）预应力体系病害。已穿束未张拉预应力钢绞线及锚具锈蚀严重，波纹管老化;部分钢束封锚端混凝土脱落，预应力钢绞线、夹片外露，出现严重锈蚀;已压浆钢束经灌水试验及局部开窗检测，个别钢束端部存在灌浆不密实情况.预应力体系病害如图2所示。

（4）其他。主桥箱梁混凝土强度检测普遍大干设计强度，线形与设计值对比未出现大的异常，各截面应力均满足要求。除上述主要病害外，主桥箱梁还存在混凝土蜂窝、麻面、不密实、外露预留钢筋锈蚀及0号块箱内积水、挂篮锈蚀严重、施工遗留物堆积等问题。

3 腹板斜裂缝影响分析

考虑腹板斜裂缝分布较多，选择一幅主桥，采用Ansys软件建立完好状态下的模型作为基准模型，同时按斜裂缝分布状态建立最大裂缝深度（损伤模型一）和裂缝全断面贯穿（损伤模型二）两种裂缝损伤模型，对比分析腹板斜裂缝对结构的影响程度。见图3-6和表1。

经对比分析基准模型与损伤模型在梁体自重、车道荷载等作用下的挠度、应力响应及结构动力特性，损伤模型在各项荷载作用下裂缝处应力明显增大，但腹板斜裂缝对结构整体刚度未见明显影响。

4 复建维修加固方案

（1）裂缝处理：对宽度w<0.15mm的裂缝，进行封闭处理;对宽度1.5mm>w≥0.15mm的裂縫，用裂缝灌注胶对裂缝进行灌注（“壁可法”）;对宽度w≥1.5mm的裂缝，采用压力注聚合物水泥浆进行补强和封闭。

（2）预应力体系：①已张拉压浆的预应力钢束，对其张拉锚固端进行除锈、防锈处理;②分批更换已张拉未灌浆、未张拉的纵、横、竖向预应力钢束，重新穿索施工;③后张拉的预应力钢束应按设计分阶段张拉到设计应力，张拉过程中加强全桥线形、应力及裂缝监测;④对已预埋的预应力锚具进行除锈和防锈处理，将老化的波纹管拆除重装。

（3）普通钢筋：更换未施工梁段已绑扎的钢筋骨架，其他预埋连接钢筋做除锈、防锈处理，如预埋钢筋锈蚀严重，按等强原则予以植筋补强。

（4）混凝土表观缺陷：混凝土蜂窝、麻面、孔洞、剥落等缺陷的部位和露筋的区域，凿除病害混凝土表面，钢筋除锈，涂抹阻锈剂，再用改性环氧树脂砂浆修补。

（5）未施工梁段：未施工梁段按修改设计实施，新旧混凝土的结合面，严格按旧混凝土的碳化深度凿除至新鲜骨料。考虑早期施工的混凝土已基本完成收缩、徐变，新浇筑混凝土的收缩会受到早期已浇筑混凝土的约束，应尽量采用低收缩混凝土，适当增加构造钢筋，加强养护，避免收缩应力下新浇混凝土收缩裂缝的产生。

（6）施工注意事项：鉴于该桥停工时间较长，混凝工及预应力体系存在缺陷，复工后的施工过程中，应加强施工监控，特别是对原有病害的监测，若发现异常问题，应及时反馈各参建方，确定处理措施。

5 结语

目前该桥已建成，经成桥试验检测表明：桥梁在试验荷载作用下，试验跨测试截面的应变和挠度均在合理范围内，结构动力性能良好，桥梁承载能力满足设计活载标准的要求。鉴于该桥建设过程的特殊性，建议在运营期加强监管、监测和检查，维持桥梁健康运行状态。