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【工程技术】江南大桥的桥梁加固技术与施工控制!

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当前.预应力混凝土梁式桥存在两大缺陷。一是跨中下挠,二是梁上裂缝。其中,梁上裂缝主要是斜裂缝和纵向裂缝。也涉及垂直裂缝和底板保护层劈裂。预应力混凝土梁式桥,主要是指连续梁和连续刚构。自20世纪80年代末以来。我国梁式桥发展迅速。于1997年5月建成的虎门大桥辅航道桥主跨270 m.曾居世界首位达1.5年之久。我国已建成240 m及以上的连续刚构11座。已经步入了世界先进行列。同时,我国部分粱式桥存在一定的质量缺陷,甚至在建成后不长时间即损坏,甚至成为危桥。江南大桥是广东省东莞市10r7国道上跨越东江的大桥,该桥由左右幅桥组成。右幅桥(下游侧旧桥)于1984年9月建成通车,桥梁全长824.47 m。主桥原设计为6孔净跨径68.0 m的钢筋混凝土单箱多室肋拱桥。拱轴线为悬链线,净矢跨比为1/7,拱轴系数m=1.347。施工中因Z墩沉井基础偏移,设计净跨径变更为第l孔69.6 m,第3孔67.0 m,其余4孔68.0m。引桥为16孔净跨径为20.0m的双曲拱桥。矢跨比为1/5,拱轴系数m=1.756。主桥下部结构为混凝土沉井基础。引桥为钻孔灌注桩基础;主桥5。墩沉井施工中基础发生沉降,在沉井中间增设了lO根冲孔灌注桩。2002年7月的桥梁巡检过程中,发现右幅桥桥面小车道支撑悬臂位置出现l道顺桥向全桥的纵向裂缝,并及时封闭了该车道。委托广东省公路工程质量监测站对江南大桥右幅桥进行常规检测(包括外观检查和部分构件的混凝土强度检测)。检测报告对大桥现状进行了描述,并对桥梁的维修养护提出了建议,明确需对右幅桥(旧桥)进行加固。

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检测与评定结果

(1)原结构检算结果表明,在不考虑基础变位的情况下。主桥拱圈设计承载能力符合规范要求。按检测结果的承载能力评定表明,主桥拱圈不能满足承载能力极限状态的要求。应对主桥拱圈进行补强加固。

(2)主桥的6孔中,有3孔的拱圈未发现裂缝,其余3孔在一侧拱脚处发现裂缝。均为受弯裂缝,与主桥基础变位有关。

(3)大桥主桥的竖向刚度较弱,行车时经常出现较强的振动。

(4)立柱上盖梁存在混凝土表面渗水、局部露筋、混凝土剥落、局部混凝土疏松不密实、保护层偏薄等质量缺陷.并且悬臂段根部附近出现贯通裂缝。引桥部分挑梁的保护层厚度较薄,部分出现钢筋锈蚀引起的混凝土胀裂,个别挑梁出现裂缝。原结构检算结果表明,主桥立柱上盖梁设计的承载能力符合规范要求,但其计算裂缝宽度超过规定值。检测结果的承载能力评定表明。立柱上盖梁不能满足承载能力极限状态的要求。建议对主桥立柱上的盖梁进行加固处理闭。

(5)主桥立柱总体外观质量差,大多存在不同程度的蜂窝麻面现象,钢筋保护层厚度严重不均,箍筋外露痕迹明显。有数量较多的小面积钢筋锈蚀及表层混凝土胀裂现象。考虑到该桥混凝土碳化深度约为8—10 InIn,钢筋已处于锈蚀活动状态,结合混凝土立柱本身箍筋外露的质量缺陷,应对露筋严重的立柱进行外包混凝土处理。

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(6)主桥的行车道板总体质量尚可,无大面积破损,约有5%一10%的行车道板存在混凝土局部破碎脱落、鼓胀以及钢筋锈蚀等质量缺陷。

(7)主桥墩帽、墩身的混凝土构件均有竖向裂缝,但开裂程度不同。5。墩由于沉井施工过程中发生沉降事故,在沉井中增加了lO根冲孔灌注桩,未设承台,桩直接穿过墩帽,改变了墩帽的受力状态。5。墩需要补强加固,l叫墩裂缝较浅。作压浆封闭处理。

加固措施

1、桥面及附属设施改造

(1)拆除原桥面混凝土铺装层和二灰砾石垫层,将桥面铺装层改造成与原桥面高程相同的整体性钢筋混凝土桥面铺装层。改造后的桥面铺装层内布置上、下2层钢筋。以增加桥面铺装层的整体性和强度。

(2)在桥面铺装改造的同时,对桥面的排水系统进行翻新改造。同时,拆除旧伸缩缝装置,安装浅埋式HXZ一60A型伸缩缝。

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2、主桥加固设计

主桥的加固主要是加大拱肋截面。自拱脚向拱顶方向,由下向上逐块拆除拱肋加大截面范围内的中箱顶板Pl。凿毛接触面的混凝土,按设计在拱肋侧面、箱底板、墩帽植筋,在拱脚植入预应力粗钢筋。然后绑扎拱肋及箱顶板钢筋。在新老混凝土结合面涂刷混凝土界面剂以利新老混凝土结合。浇注C30混凝土.混凝土达到设计强度后张拉预应力钢筋。完成拱肋中箱后,再拆除拱肋左箱顶板。检查裂缝,对裂缝宽度大干0.1 mm的进行灌浆。其他工序与拱肋中箱相同。最后以同样工艺加大右箱拱肋及顶板。因为拱肋截面应力较大.在拆除箱形拱肋顶板时,切忌进行野蛮施工,不能使用震动大的机械拆除,并注意观测拱圈的变形情况。一旦发现异常,应立即停止施工。原结构钢筋不得随意切断,应尽可能保留原结构钢筋,以利新旧结构形成整体。

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3、空腹段盖梁加固

将混凝土表面清理完毕后,对裂缝给予封闭灌浆,对外露钢筋进行除锈处理。用NSF外加剂配制的改性水泥砂浆(丙乳砂浆),修补盖梁表面的缺损。在立柱间盖梁底面贴碳纤维板。将盖梁端部附近凿毛,清洗干净,安装锚垫板,进行体外预应力钢筋的安装,张拉预应力。锚具及垫板要作防腐处理,预应力钢筋采用外包玻璃丝布防腐。预应力钢筋采用直径32 nlIn冷拉IV级钢筋。设计强度为750 MPa,张拉控制力为350kN。

4、拱上立柱外包玻璃纤维布

凿毛主桥立柱的混凝土外表面.同时凿除缺损部位的劣质混凝土。并对外露钢筋进行除锈处理。采用NSF外加剂配置的改性水泥砂浆,修补立柱表面的缺损,然后粘贴玻璃纤维布。

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5、桥墩加固

主桥l、3’、4#墩的墩帽,裂缝宽度一般在0.1~0.4inIll左右。主桥≯墩的墩帽,表面龟裂严重,两侧竖向裂缝较多,宽度一般在0.2~0.5 mln之间,裂缝深度测试约40 111111。裂缝较浅,主要因为早期混凝土收缩和养护措施不到位而引起。墩帽强度基本满足设计要求,采取对裂缝进行压浆封闭处理后在墩帽表面粘贴2层玻璃纤维布的加固方法。主桥5’墩的墩帽,广州侧面8条竖向裂缝,其中1条裂缝宽度最大为6 lain,贯穿墩帽,并延伸至水面以下,缝深大于80 cm;东莞侧面7条竖向裂缝,宽度小于0.2real。5’墩由于沉井施工过程中发生沉降事故.在沉井中增加了lO根冲孔灌注桩,未设承台,桩直接穿过墩帽,改变了墩帽的受力状态,该墩裂缝形态明显区别于其他桥墩,裂缝宽度较大。从裂缝中的残留物可判断为早期形成的裂缝,因而对5。墩采用环向预应力加固,以限制和约束裂缝的发展。先将混凝土墩帽表面处理干净,对裂缝进行封闭。在墩帽表面植筋后,按设计布置构造钢筋和预应力束,预应力钢束采用标准强度为l 860MPa的15—6高强低松驰钢绞线,并要求锚具交错布置在两端面,将环向预应力束定位,立模浇注C30混凝土。待混凝土达到设计强度后,张拉环向预应力束,张拉控制应力为l 395 MPa。在墩帽上斜面粘贴2层玻璃纤维布,为避开拱圈,上斜面仅对上、下游侧面进行粘贴。


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