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预应力混凝土连续箱梁底板崩裂的加固实例

返回列表 来源:楚天联发 浏览:- 发布日期:2018-09-17 15:45:49【

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1.前言

2.底板崩裂情况

3.原因分析

4.加固处治方案

5.结束语


一.前言

             

             某高速公路汉江特大桥主桥为85+3×15085(m)预应力混凝土箱型变截面连续刚构,主桥全长620.0m,桥面宽度24.5m,分左右两幅布置。主桥主墩采用钢筋混凝土双薄壁空心墩。箱梁为单箱单室预应力混凝土结 构,墩顶根部梁高9.0m,跨中梁高3.0m,箱梁底板上缘按二次抛物线变化, 底板下缘按1.6次抛物线变化。箱梁底宽6.0m,顶宽12m,翼缘悬臂宽度3m,顶板厚0.28m0号节段顶板厚0.5m, 腹 板 厚0.55m~0.7m,底板厚0.32m~1.2m。


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一,前言

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桥型布置图

一,前言

              为了修复箱梁底板,设计对结构受力状况进行了全面的分析,并根据结构受力和底板实际受损情况进行了多方案的比选,最终确定了安全可靠,投资节省,社会影响小的加固维修方案。


底板崩裂情况

二.底板崩裂情况

             通过对右幅5#-6#, 6#-7#, 7#-8#三个主跨箱梁底部的外观检查,发现共有20个节段箱梁底板下缘发生了不同程度的径向崩裂,以5#-6#跨最为集中、严重。图片1-4部分地反映了底板崩裂及底板混凝土破损情况。


二.底板崩裂情况

                5#-6#跨底板崩裂区域从5-15至6-18节段共8个节段。该区域的底板下缘纵向预应力钢束以下部位已经整体崩裂悬空,破坏块最大下悬35cm(位于5-18节段),崩裂部位多在箱梁底板横向的中部;同时5-18至6-19节段箱梁底板左侧边缘也形成了横向1.5m宽的崩裂,破坏块最大下悬38cm(位于合拢段与5-19节段);除此之外,5-13节段箱梁底板横向中部也有2.2mX 1.7m范围的崩裂(占1/6面积)。

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二.底板崩裂情况

                      5#-6#跨箱梁底板下缘硷的破损和露筋情况也最严重。其中5-16至5-19共4个节段底板大于1/3面积的硷已经脱落,底板下缘纵横向主筋外露、悬空,5-18节段的底板下缘横向主筋部分脱落悬空;5-15节段至合拢段位于左侧边缘的底板下缘横向主筋因底板崩裂而脱落,脱落段横向分布钢筋无弯钩或弯钩呈水平状排列;其它节段崩裂处均是底板下缘局部硅脱落,底板下缘主筋外露。

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二.底板崩裂情况

                  6#-7#跨底板崩裂分布较分散。6-14和7-19节段在底板横向中部和边缘处各有2处崩裂(占1/4面积),7-18节段中部及底板边缘均崩裂悬空(约占1/3面积),其它3个节段的崩裂都位于底板边缘处。其中6-14节段破坏块最大下悬18cm。

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二.底板崩裂情况

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          7#-8#跨7-15节段整体崩裂;7-18节段左侧崩裂面积横2.6m X纵3.0m,(占节段面积的1/3),破坏块最大下悬17cm o 7-19节段底板横向中部崩裂和左边缘崩裂(占节段面积的1/6),其它3个节段崩裂都位于底板边缘处。


二.底板崩裂情况

            在底板崩裂部位,明显可以看见塑料波纹管,波纹管与硷没有粘结,部分破裂。由底板下缘处的露筋情况发现,纵横主筋之间没有逐结点绑扎;底部两层钢筋之间没有发现竖向钩筋;底板底层横向分布钢筋的端头弯钩绑扎时都为平摆,未见腹板钢筋与之焊接,部分横向分布钢筋两端没有弯钩。底部钢筋保护层厚度为0.5-6cm之间。

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二.底板崩裂情况

    为了全面掌握大桥施工质量,对六个节段箱梁混凝土强度进行了回弹试验,总测区数为
37个,每跨各抽检了两个节段,检测部位均为右侧腹板外侧。强度推定值最小值为51.8MPa,
最大值为57.3MPa,推定值均大于设计强度值 (设计值C50)。


二.底板崩裂情况

             实浏前三阶竖弯振动1.13 Hz, 1.32 Hz, 1.58 Hz比计算值0.96Hz, 1.13 Hz及1.35 Hz均约大17%,与大多数桥梁通车鉴定实浏数据相当,说明虽然汉江桥存在局部损伤,但整体刚度仍在正常范围。

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脉动测试结果分析

原因分析

三,原因分析

           很明显,箱梁底板崩裂是由于底板劈裂作用力产生的。设计在对结构计算进行全面复核的基础上,重点对箱梁底板劈裂作用力和相应的抗力进行了分析计算。


1.产生崩裂的作用力

          经过分析,箱梁底板劈裂作用力主要有底板连续预应力束的径向分力和由泊松比效应产生的拉应力两部分。



三,原因分析

(1)预应力径向力

             根据设计图纸,将布置有底板合拢束的底板区域按1m一个单元分为41个单元,如下图示。

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分别取各个单元作为研究对象做简化计算,不考虑预应力损失,取钢束的张拉控制应力为1395MPa,计算其单元径向力。1号单元径向力最大,41号单元径向力最小.计算结果见下表:


三,原因分析


          预应力张拉引起的箱梁底板径向力集度表

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           表中1号单元由预应力产生的径向力最大,为566730N,单元受拉截面的混凝土有效面积为==(600-20X9.7-8X10) /100=3.26m2,则由预应力产生的最大径向应力最大为14= F/A=566730/3.26=0.17MPa。


三,原因分析

(2)由泊松比效应产生的拉应力

    从桥梁整体计算得出1号单元下缘压应力110.6MP,小于规范规定的“最大压应力0.752=35 X 0.75=26.25 MPa",根据泊松比效应,在压应力的垂直方向会产生拉应力,应力大小为6t2'-=6c X 5=10.6/6=1.77 MPa (3为混凝土的泊松比)。

           综上,底板单元径向拉应力6=14+7=0.17+1.77=1.94MPa<1.15X8X90%=1.15X3.0X90%=3.1 MPa. (8为混凝标准抗拉强度90%为考虑到混凝土龄期的折减系数)<5X90%=2.45X90%=2.205MPa. (5内混凝土设计抗拉强度,90%为考虑到混凝土龄期的折减系数5


三,原因分析


  2.底板径向抗拉安全系数计算


合拢时底板在径向方向产生的拉力9=6XA=1.94X3.26X 1=6.32 X10(N)。


底板混凝土能够抵抗的拉力大小为F2=1.15 X 8 X 90 % X A=1.15 X3.0 X 90 X 3.26X1=10.12 X10(N)


仅混凝土底板参与受力时,底板径向抗拉安全系数=F2/F1=10.12 X10/6.32 X 10=1.6

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三,原因分析

2.底板径向抗拉安全系数计算

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三,原因分析

3.三,原因分析

            计算结果表明,在设计状态下,不设底板上下钢筋网间防崩钩筋,底板混凝土已经能够抵抗径向力,抗拉安全系数为1.6;增设底板上下钢筋网间防崩钩筋,抗拉安全系数提高到2.0,提高了结构的安全度,有利于防止底板崩裂。


    现场检查发现.施工没有按要求设置底板上下层钢筋网的钢筋防崩钢筋,降低了底板抗崩安全度裂不会如此严重。但如无其他外因。















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