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桥墩盖梁加固设计与施工

来源:未知发布时间:2020-10-15

 
  中小型桥梁工程一般采用预制装配组合梁结构形式,而在装配式桥梁中,盖梁是主要受力构件之一,发挥承上启下的作用。在桥梁工程长期运行中,盖梁可能会出现不同程度的病害,会对桥梁工程的正常使用产生危害,这就需要对盖梁进行加固处理。首先对桥墩盖梁的常见病害进行介绍,然后以某桥梁工程为研究对象,对桥墩盖梁加固设计要点以及施工方案进行详细探究。
 
  1桥墩盖梁常见病害及原因分析
 
  桥墩盖梁的常见病害主要有:(1)保护层剥落露筋;(2)挡块挤压开裂;(3)盖梁开裂露筋等。造成桥梁工程桥墩盖梁出现质量问题的因素有很多种,主要有以下几个方面:(1)桥墩盖梁设计不合理。(2)桥梁支座所承受的局部压力比较大,且所承受的冲击荷载比较大,在经过长时间运行后容易产生裂缝。(3)桥梁工程建设区域的地质条件往往比较复杂,地基不均匀沉降比较常见,或者其水平向位移所产生的附加应力大于结构抗拉能力,也会造成盖梁产生裂缝。(4)在分联墩处,如果伸缩缝破损,就会造成桥梁上部结构渗水,在裂缝位置,混凝土钢筋发生锈蚀,导致裂缝扩大。
 
  2桥梁工程实例
 
  在某桥梁工程项目建设中,下部结构为花瓶柱式桥墩,厚度为1.6m,采用C40混凝土施工。桥墩截面为长椭圆端型,墩顶的高度为1.5m,厚度为2.0m。在该桥梁工程使用中,由于其长期处于超载运行状态,因此盖梁端部的抗弯承载力降低,同时混凝土拉应力逐渐增加,这样就会导致盖梁出现裂缝。对此,需要对桥墩盖梁进行加固处理。
 
  3桥墩盖梁加固锚固方案选择
 
  综合考虑该桥梁工程桥墩盖梁的结构形式和施工难易度等因素,在盖梁加固中,可采用体外预应力加固方式。在具体的加固过程中,可以张拉体外预应力抵消部分结构内力,进而改善结构内力,减小结构变形,提高结构件的承载能力以及抗裂性能。该加固方案在盖梁主体结构外布置预应力,对于原结构所造成的损伤较小,并且加固施工简单,施工过程中不需中断交通。由于盖梁顶部承受负弯矩,可将预应力束布置在盖梁侧面的顶部位置。该桥梁工程盖梁加固方案如图1所示,在梁端设置锚梁用以锚固预应力钢绞线。
 
  4桥墩盖梁加固方案设计
 
  4.1钢锚梁构造。在该桥梁工程桥墩盖梁加固设计中,钢锚梁是主要的传力结构,通过钢锚梁,可以将钢绞线的预应力传递至盖梁,其结构形式如图2所示。锚梁由盖板、底板以及锚腹板组成,可以承受由预应力所产生的弯矩以及剪力。为了避免锚梁应力集中或者盖梁侧面应力集中,进而对混凝土结构造成损害,在锚梁两端设置牛腿板,以缓解应力集中现象。
 
  4.2计算分析。对于钢材料,选用Q345B,另外,采用φs15.2mm钢铰线,张拉控制应力为1209MPa。在对混凝土进行设计计算时,按A类体外预应力混凝土进行设计,而对于钢锚梁则采用标准组合设计。通过计算分析,在该盖梁加固设计中,选用2束12-Φs15.2mm钢绞线,在midasFEA有限元软件中构建截取1/2桥墩模型进行分析。采用实体单元模拟方式,将盖梁构建为六面体单元,墩柱采用四面体单元。对于钢锚梁与盖梁紧密贴合的部位,可采用节点设计处理方式,并根据程序对自由度进行自动协调控制。
 
  4.3计算结果。(1)钢锚梁计算。在锚梁钢结构的设计计算过程中,必须满足结构弹性阶段的强度要求以及稳定性要求,并应用容许应力法进行控制。其中,控制应力[σ]为196MPa,剪应力[τ]为120MPa,具体的计算结果如表1所示。通过对表1进行分析,并进行强度验算,各应力计算结果均低于控制应力,安全储备较高。(2)混凝土计算。在混凝土结构设计计算中,σst-σpc=1.8MPa,而混凝土法向拉应力略低,为2.05MPa。在持久状况下,混凝土法向拉应力为12.175MPa,σk则为13.35MPa,而主压应力为14.2MPa。混凝土结构的极限状态和持久状况均能够满足受力要求。
 
  5桥墩盖梁加固施工工艺
 
  (1)桥墩盖梁结构加固施工流程:对加固部位混凝土结构表面进行凿毛处理,现场测量放样,钻孔、清孔,植筋,安装钢锚梁,安装波纹管和锚具,对钢绞线进行张拉处理,对锚头以及钻孔进行封堵,在钢绞线外部浇筑混凝土,对钢锚梁做好防腐处理。(2)对钢板植筋孔,在钻孔前首先采用钢筋探测仪,对钢筋布置情况进行检测,并结合实际情况做好微调处理,然后再钻孔。(3)对于钢板的粘贴面,需要结合施工条件,用磨光砂轮机或者钢丝刷进行表面除锈,并打磨出一定的粗糙度,打磨出的纹路与钢板的受力方向相垂直。(4)钢绞线必须在桥墩盖梁两侧同步进行张拉,这样才能够保证钢锚梁受力的均衡性,提高加固效果。
 
  6结语
 
  综上所述,本文结合工程实例,对桥梁工程桥墩盖梁加固的设计方案以及施工要点进行了详细探究。在加固方案选定上,需要对钢锚梁、盖梁的受力情况进行分析,综合考虑桥梁工程实际情况选择合理的加固方案,并加强施工工艺管理,这样才能有效提升桥墩盖梁加固效果。
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