有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在橋梁加固中的應(yīng)用
2015-07-06
1 引言
有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固體系是采用錨固于梁體上的高強(qiáng)度鋼絲或小直徑粗鋼筋，對(duì)梁體施加預(yù)應(yīng)力，然后噴注具有一定抗拉性能的復(fù)合砂漿，依靠噴注的高性能復(fù)合砂漿，將預(yù)應(yīng)力鋼筋與被加固梁體粘結(jié)為一體，從而對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的一種預(yù)應(yīng)力加固體系。用于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系的預(yù)應(yīng)力鋼筋，可采用2股或3股鋼絞線、高強(qiáng)螺旋肋鋼絲、小直徑精軋螺紋鋼等國(guó)產(chǎn)鋼材。復(fù)合砂漿的高抗拉性能是控制結(jié)構(gòu)抗裂性，保護(hù)后加預(yù)應(yīng)力鋼筋免于銹蝕的前提。
2 工程概況
某上跨天橋上部結(jié)構(gòu)為6×25m預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)為柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，橋梁寬度為7.0m（凈寬）+2×0.5m（防撞護(hù)欄），汽車荷載等級(jí)公路—Ⅱ級(jí)。每孔上部橫向由2片預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁組成，梁高140cm，梁寬345cm，橋面橫坡為雙向1.5%。受超高超限車輛剮撞，造成天橋第4孔箱梁梁底被撞漏，混凝土脫落，普通鋼筋多斷裂，預(yù)應(yīng)力鋼束受損嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)鑒定和分析，受損箱梁已經(jīng)喪失了絕大部分承載能力，結(jié)構(gòu)已處于不安全的狀態(tài)，必須對(duì)天橋進(jìn)行改建或重建。
綜合各方案的橋型結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)公路運(yùn)營(yíng)的時(shí)效性影響等方面的優(yōu)缺點(diǎn)，提出如下?lián)屝薹桨福簩?duì)原第3、4孔預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進(jìn)行拆除，更換為2×25m封閉式鋼箱梁，充分考慮公路后期養(yǎng)護(hù)需要，加強(qiáng)對(duì)天橋病害的監(jiān)控，做好觀測(cè)記錄，制定科學(xué)、完善的施工組織方案和交通組織方案，確保公路行車的安全暢通。
第3、4孔上部箱梁拆除后，第2、5孔箱梁由中跨變?yōu)檫吙?，根?jù)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，最不利荷載組合下，下緣最小正應(yīng)力出現(xiàn)在第2、5跨靠近跨中處為-2.36Mpa，大于規(guī)范要求的-1.855Mpa，跨中混凝土拉應(yīng)力不滿足規(guī)范要求，因此需要對(duì)原第2、5孔預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進(jìn)行加固措施。
3 加固設(shè)計(jì)方案
3.1 加固方案的比選
在對(duì)第2、5孔預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁進(jìn)行加固設(shè)計(jì)時(shí)，提出2種預(yù)應(yīng)力加固方案。
3.1.1 對(duì)箱梁進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固方案
通過(guò)增設(shè)體外預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行加固，預(yù)應(yīng)力束布置在距箱梁跨中底板底面0.2米的位置，采用水平鋼束，通過(guò)齒板轉(zhuǎn)向并錨固。共增設(shè)2束ES2 15-3的體外預(yù)應(yīng)力鋼束，錨下張拉控制應(yīng)力為1023MPa。
3.1.2 對(duì)箱梁進(jìn)行有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固方案
通過(guò)增設(shè)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼束進(jìn)行加固，預(yù)應(yīng)力束布置在箱梁底板底面位置，采用水平鋼束，通過(guò)鋼齒板轉(zhuǎn)向并錨固。共布設(shè)8根1×3 -10.8-1860- GB/T524-2003的單束鋼絞線，錨下張拉控制應(yīng)力為1116MPa。鋼束張拉結(jié)束后噴注高性能抗拉復(fù)合砂漿，將預(yù)應(yīng)力筋與梁體粘結(jié)為一體，構(gòu)成有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)。
3.1.3加固方案的確定
體外預(yù)應(yīng)力加固所需設(shè)備簡(jiǎn)單，人力投入少，施工工期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯，能夠較大幅度的提高橋梁承載力。但在進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力加固施工時(shí)，首先需要在箱梁頂板開孔，然后在箱梁內(nèi)部植筋，增設(shè)齒板和減震器，進(jìn)行體外預(yù)應(yīng)力鋼束張拉，最后還要對(duì)頂板開口進(jìn)行封閉。施工主要工序要在箱梁內(nèi)部進(jìn)行，而箱梁內(nèi)部本身凈空只有100cm左右，施工空間過(guò)于狹小，人員和設(shè)備不好操作。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固施工可操作性大，施工難度較小，結(jié)構(gòu)自重增加很少，卻能大幅改善和調(diào)整原結(jié)構(gòu)的受力狀況，提高承重結(jié)構(gòu)的剛度和抗裂性能，加固效果較好。
經(jīng)過(guò)造價(jià)和結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，最終確定采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系加固箱梁的方案。
3.2有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固施工
3.2.1 施工流程
在箱梁底板定位→ 測(cè)定箱梁底板鋼束、鋼筋位置→ 鋼齒板放樣→ 植筋孔鉆孔及孔內(nèi)處理→ 植入錨筋→ 粘貼、錨固鋼齒板→ 穿布體外預(yù)應(yīng)力鋼束→ 張拉并錨固體外預(yù)應(yīng)力鋼束→ 噴注高性能抗拉復(fù)合砂漿→ 表面平滑處理。
3.2.2施工工藝及要點(diǎn)
3.2.2.1 測(cè)定箱梁底板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道位置：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙所示鋼齒板在梁底具體位置，先用鋼筋保護(hù)層儀測(cè)定底板鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道在該處的位置（同時(shí)對(duì)照原設(shè)計(jì)竣工圖），用記號(hào)筆標(biāo)明。
3.2.2.2鋼齒板放樣：根據(jù)實(shí)際探明的鋼筋、預(yù)應(yīng)力管道在鋼齒板范圍內(nèi)的位置，按設(shè)計(jì)圖紙所給出齒板的位置及尺寸進(jìn)行平面放樣（如有沖突，可適當(dāng)調(diào)整）。精確放出鋼齒板錨栓的具體位置，植筋孔應(yīng)位于底板鋼筋網(wǎng)及預(yù)應(yīng)力管道的空隙內(nèi)，確保鉆孔不會(huì)損傷底板預(yù)應(yīng)力管道和鋼筋。梁體上鉆孔準(zhǔn)確定位后，應(yīng)將其位置反饋至粘貼鋼板加工，并據(jù)此在鋼板上定位鉆孔。
3.2.2.3鉆孔及孔內(nèi)處理：采用專用電錘或振動(dòng)小的施工工藝，以保證不損傷結(jié)構(gòu)，鉆孔施工垂直于錨栓部位的結(jié)構(gòu)混凝土。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙布置，在錨栓鉆孔位置用電錘鉆深度不小于設(shè)計(jì)要求深度，直徑約為20毫米的盲孔，用壓縮空氣清除孔內(nèi)浮塵。注意孔內(nèi)浮塵的清理必須由孔底向孔口清理（硬質(zhì)排氣管插入孔底，再后拔1～2厘米）。檢查鉆孔深度和直徑，并用需要植入的螺栓試插，種植錨筋孔深及孔徑必須滿足設(shè)計(jì)要求。
