預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋維修加固
2015-04-16
北京市房山區(qū)黃良公路永定河大橋是典型的預(yù)應(yīng)力T梁橋加固范例，該橋位于北京市房山區(qū)良鄉(xiāng)葫蘆垡村東南，是跨越永定河的一座重要橋梁，也是房山區(qū)煤炭及建材運(yùn)輸?shù)闹饕ǖ?。該橋原設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽―20、掛―100，結(jié)構(gòu)形式為45×15m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，橋面凈寬7m，兩側(cè)各設(shè)0.5m安全帶，橋面橫坡1%，T梁翼板寬1.59m，梁高0.75m。每孔上部結(jié)構(gòu)橫向共五片T梁，橋面輔裝為6cmC30混凝土磨耗層，后加鋪過3cm厚瀝青混凝土面層；下部結(jié)構(gòu)為C20鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁徑0.80m，柱頂用C25鋼筋混凝土蓋梁連接，全橋長677.25m。該橋由北京市市政設(shè)計(jì)院1968年11月設(shè)計(jì)，同年開工，于1970年10月竣工通車。
第一次加固：由于該橋位置的重要性，交通流量較大（1991年交通量為5479輛/晝夜），造成此橋橋面破損嚴(yán)重，伸縮縫開焊，嚴(yán)重影響行車安全，為此，北京市公路局于1992年將此橋列入大修工程，由市局設(shè)計(jì)院根據(jù)京周路大石河1#-4#橋1989―1991年橋面改造經(jīng)驗(yàn)制定施工方案。
方案為：將原橋面混凝土磨耗層及瀝青面層清除、鑿毛，做雙層10×10cm的Φ6、Φ8鋼筋網(wǎng)；全橋45孔，每5孔一聯(lián)，重新焊接制作每聯(lián)之間的伸縮縫，其余每孔間的橋墩縫處墊橡膠墊。當(dāng)時(shí)投資133萬元，于1992年10月完工。但兩個(gè)月后即在橋梁檢查中發(fā)現(xiàn)橋面橫向出現(xiàn)了裂紋，有少數(shù)裂紋橫貫橋面，并且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)。
由此可見，僅靠加強(qiáng)橋面輔裝，并不能徹底解決橋梁橫向整體性問題，在活載作用下，其橋面梁間出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，久而久之造成橋梁上部單片梁受力，不能共同承受荷載，使單片橋梁體跨中撓度加大，嚴(yán)重影響了橋梁的使用性能，由于1/4跨處截面主拉應(yīng)力加大，致使梁體出現(xiàn)裂縫，而隨跨中撓度的加大，造成橋梁穩(wěn)定性較差，出現(xiàn)抖動(dòng)、行車不穩(wěn)等現(xiàn)象。
綜上所述，要想徹底解決該橋橫向聯(lián)系較弱的問題，預(yù)防單片主梁受力，增強(qiáng)其整體穩(wěn)定性，必須加強(qiáng)各片主梁之間的橫向聯(lián)系，采用后加槽鋼橫梁的處理方式就較好的解決了這一問題。
第二次加固：針對(duì)此橋存在的問題，北京市房山公路分局增加了檢查頻率，但是由于交通流量不斷增加（1999年達(dá)到9863輛/晝夜），汽車噸位逐年上升，其中60噸左右的載重車占相當(dāng)大的比重，加速了此橋的損壞。1999年從外觀檢查發(fā)現(xiàn)，地袱、欄桿局部損壞；橋面鋪裝局部嚴(yán)重?fù)p壞，已影響行車安全；從橋下觀察，T梁腹板和翼板均有不同程度的損壞，其中第10、11、15、23、28、29、34、36孔破壞比較嚴(yán)重，有幾處翼板連同橋面鋪裝都有不同程度的損壞，出現(xiàn)露天現(xiàn)象；第28、29、30三孔曾經(jīng)發(fā)生油罐車滾落橋下爆炸事故，導(dǎo)致T梁腹板、翼板和兩根墩柱均有很大程度的破壞。另外此橋橋面板漏水嚴(yán)重，為徹底解決此橋的維修加固問題，北京市公路局決定再次對(duì)此橋進(jìn)行加固。
此次由北京市公路局設(shè)計(jì)研究院負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案為：維持原橋荷載標(biāo)準(zhǔn)汽―20、掛―100；梁腹板和翼板多處破損，但裂縫均為0.1―0.2mm，不對(duì)梁的強(qiáng)度造成影響，所以不更換T梁，僅對(duì)其進(jìn)行加固處理；橋梁的下部結(jié)構(gòu)墩柱和蓋梁未受到大的破壞，能滿足承載力的要求。
僅處理第29孔的墩柱，原因是該墩柱受到火災(zāi)的破壞，表面混凝土脫落并漏筋，處理方法鑿除舊混凝土，重新噴射C25混凝土；在橋面上車輛通過時(shí)，能感到橋梁明顯的抖動(dòng)，因此有必要加強(qiáng)橋梁的整體性。主要措施一是增設(shè)橫梁，二是更新橋面鋪裝，三是更換伸縮縫。關(guān)于增設(shè)橫梁，最初有兩個(gè)方案，一是每孔增設(shè)2道混凝土橫梁，二是采用槽鋼橫梁形式。
經(jīng)過方案對(duì)此，最終采用了槽鋼橫梁形式。原因是該橫梁形式結(jié)構(gòu)新穎、輕便、施工方便，每孔可設(shè)多道，更能增加橋面的整體剛度和穩(wěn)定性。由于此種形式是第一次實(shí)施設(shè)計(jì)，主要借鑒了國外的類似結(jié)構(gòu)，吸取了以往的經(jīng)驗(yàn)，并通過強(qiáng)度計(jì)算確定槽鋼的型號(hào)和用量。
橋面鋪裝設(shè)計(jì)采用一次性重新鋪設(shè)，并加防水層。由于該路重交通占很大比例，所以鋪裝設(shè)計(jì)采用雙層鋼筋網(wǎng)，并增大鋼筋用量，鋼筋間距10×10cm，并采用Φ10鋼筋以增大鋪裝整體強(qiáng)度。為延長使用壽命和增加耐磨性，全橋范圍加鋪4cm厚SMA-16改性瀝青混凝土。
全橋均改用美佳伸縮縫，伸縮縫兩端用鋼纖維混凝土連接手段，以增加混凝土強(qiáng)度和耐久性，并延長伸縮縫壽命。5孔一聯(lián)，確保橋梁的整體性和行車舒適性，并適應(yīng)溫度變化條件下橋梁的變形需要。
橫梁的施工工藝：此次施工共計(jì)45跨采用加橫梁的方法加固，其中第一跨采用鋼筋混凝土橫梁（作為科研對(duì)比用），第二至第四十五跨采用槽鋼橫梁加固技術(shù)。橋每跨有五片T梁，使用專用設(shè)備在T梁兩側(cè)翼板上各鉆一孔，直徑為38mm，將工字形加固鋼梁架設(shè)于T梁底部，用10根高強(qiáng)螺栓將其固定。
然后在鉆孔中、T梁底部灌注微膨脹混凝土，將高強(qiáng)螺栓下部工字鋼梁下的外露部分用電焊劃去螺絲扣后彎曲，以防止工字鋼梁丟失、損壞或工字鋼梁滑動(dòng)，以避免影響工字鋼梁的傳力作用。
每跨架設(shè)五根鋼梁，從而將每跨五片T梁聯(lián)成一體，當(dāng)橋梁受載時(shí)，五片T梁能共同受力，從而減少了單片T梁受力的大小，加強(qiáng)了單片T梁的承受能力，保護(hù)了T梁。
全橋有44跨架設(shè)了槽鋼橫梁，共計(jì)220根。當(dāng)鋼梁架設(shè)完成后，橋梁受力明顯改善，當(dāng)重車上橋時(shí)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，T梁變形減小，未出現(xiàn)單片或少量T梁單獨(dú)變形情況，從而保護(hù)了橋面輔裝混凝土，瀝青混凝土路面無大損害，使橋面整體性得到了很大改善，較重的車輛通行時(shí)感覺振幅明顯減小，說明加固取得了成效。一年來，經(jīng)過多次觀察，未見異常，效果很.
