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1、广东虎门大桥辅航道桥加固实例广东虎门大桥辅航道桥位于广东省东莞市，桥孔径布置为150+270+150m预应力混凝土连续刚构，单幅桥箱梁为单箱单室截面，箱梁顶面宽15m，箱宽7m，顶板悬臂宽度4m，主梁根部梁高为14.8m，在跨中位置梁高5m，其间梁高按抛物线变化。箱梁采用三向预应力结构，纵横向预应力采用钢绞线束施加，竖向预应力采用精轧螺纹粗钢筋施加。主桥下部结构为双薄壁墩身，群桩基础。自从1997年建成运营至今，出现了一些病害，病害主要表现在跨中底板出现横向裂缝和下挠以及边跨和1/4中跨附近出现较少量的腹板斜裂缝。下面就这两个主要病害进行分析。1、跨中出现下挠和开裂（1）对收缩徐变的认识由于原
2、设计对收缩徐变认识不够，实际上混凝土的收缩徐变可能要大，那么跨中下缘混凝土的储备会减少，会促使底板产生横向裂缝和跨中下挠。（2）施工过程中桥面调平层混凝土加厚通过检测，梁体在施工过程中有较大的超方，桥面混凝土调平层厚度比设计的厚度平均增厚8cm多，这部分增厚的调平层会使跨中下挠3.6cm，而其引起的收缩徐变又会使跨中下挠10.3cm，此部分荷载在跨中产生拉应力，也会使跨中应力储备减少。（3）温度荷载的影响不同的温度梯度变化对于跨中下缘应力储备也是不同的。综合以上三点，通过计算分析，跨中下缘在（恒载+预应力+收缩徐变+活载+降温负温差）组合下，中跨跨中下缘有2.3MPa的拉应力，这也表示跨中混凝
3、土已开裂。另外计算分析可知，铺装加厚与收缩、徐变的估计不足以及铺装加厚引起的收缩、徐变共使跨中产生3.6+2.8+10.316.7cm的下挠值。由于跨中下挠也会加剧箱梁的开裂，而箱梁开裂引起下缘混凝土失效，结构形心轴上移，又会加速箱梁的下挠，跨中开裂与跨中下挠是互相影响的，这也从理论上分析了辅航道桥出现主要病害的根本原因。2、现状桥主拉应力考虑桥面铺装混凝土加厚和原设计对收缩、徐变的估计不足，在不考虑竖向预应力情况下各截面最大主拉应力为2.1MPa，考虑竖向预应力后的主拉应力为0.59MPa，腹板主拉应力值并不大；另外从全桥腹板斜裂缝分析来看，虽然裂缝在整个桥跨结构的纵向分布形态中有一定的对称
4、性，但在箱梁上、下游腹板上的对应关系并不显著。因此腹板出现少量斜裂缝不是设计原因，而是竖向预应力的有效应力没有保证所致。二、 加固设计目标根据本桥现阶段的病害情况，通过方案比选和初步设计评审以及施工图评审，最终维护的目标主要确定在以下几方面：1在原有预应力钢绞线在维护后使用年限内损失10与不损失两种情况下，确保该桥满足结构极限承载力和正常使用的要求。2适当改善主桥的纵向桥面线形，维护目标是跨中挠度上升5-8厘米，缓和主梁明显的继续下挠现象，维持以后运营的桥面线形。3增大主梁最小压应力储备，跨中底板下缘增加不小于5MPa的压应力，除将跨中横向裂缝闭合外尚留有2Mpa的压应力。4对原有破坏的桥面铺
5、装进行更换处理。5对箱内垃圾进行清除，安装永久性照明设备、人梯以便日后检查。三、 加固措施1原管道检查（1）对顶板上层预应力管道根据布索情况，在靠近锚头处在凿除桥面铺装后凿开梁体混凝土进行通气检查。（2）对底板预应力管道在凿开封锚混凝土后进行通气检查。（3）对压浆不密实管道再进行压浆处理。（4）维护处理过程要加强对管道的保护。2增设体外索（纵向预应力钢束）在箱体内侧布置体外纵向预应力钢束来提高桥梁的承载力，使维护后的结构在原有预应力钢绞线锈蚀10后仍能达到汽车超20级、挂车120标准，并保证有一定的安全储备。3箱体裂缝处理裂缝宽度0.15mm的裂缝采用压浆法进行修补，裂缝宽度0.15mm的裂缝
6、采用封闭法进行修补。4蜂窝、麻面、空洞的处理将蜂窝、麻面、空洞周围凿毛并洗净，用干砸混凝土填充。5掉块、露筋（钢板）的处理将钢筋或钢板锈迹清除，并把松动的保护层凿去、洗净。如损坏面积不大，可用环氧砂浆修补，如破坏面积较大，喷注高标号水泥砂浆。6对桥面铺装的处理在检测时发现，实际的混凝土平均厚度比设计的厚8cm多，初审意见建议考虑减薄桥面厚度。通过认真研究，认为减薄桥面厚度可以起到减载的作用，但是减薄桥面厚度之后，主梁的挠度和应力增加；另外全桥的桥面厚度减薄会给施工带来比较大的困难，工期无法控制，对桥上交通的正常运营影响很大，因此只对主墩墩顶处一定范围的铺装进行处理。处理措施如下：A、桥面凿除在
7、主墩墩顶处（从0号块6号块约48m范围内）将原桥面铺装凿除。B、桥面防水在原箱梁顶面涂刷一层防水材料。C、桥面植筋用探测仪探出钢筋和纵向、横向预应力管道和竖向预应力钢束锚具位置后适当植筋，不能植筋的位置采用与梁体普通钢筋绑扎的连接方式。D、桥面内铺设钢筋网桥面内铺设间距10x10cm钢筋直径为12mm的钢筋网片，放置在植筋上面。E、桥面混凝土浇注在原桥面混凝土应能达到W6抗渗等级要求，具有防水功能。另外桥面铺装每立方米混凝土中掺入2.7kg（即3包）19mm长增强、混参型聚丙烯纤维网。四加固设计要点1、体外预应力布置采用的体外预应力钢束均为底板束。中跨共设7对2715.24mm（0.6英寸）钢
8、绞线束，边跨各设1对2715.24mm（0.6英寸）底板钢绞线束。底板束均通过齿板锚固于底板上并靠近底板布置。体外预应力钢束张拉力取钢绞线破断强度的65%，单根钢绞线张拉力为169.3KN。2、主要锚固构造底板束锚固构造：在箱梁内侧浇注新齿板，通过在箱梁底板凿出剪力槽，接触面种植钢筋，使结构共同受力。3、箱梁腹板裂缝处理及补强措施1裂缝宽度0.15mm的裂缝采用压浆法进行修补，裂缝宽度0.15mm的裂缝采用封闭法进行修补。2在后期运营过程中为抑制跨中裂缝继续发展，在桥梁中跨跨中两侧各11m范围内，腹板内、外侧和底板外侧粘贴碳纤维布进行补强，粘贴纤维方向与顺桥向一致。3为了抑制主拉应力斜裂缝，在
9、各边跨22号块到29号块40m范围，中跨合拢段每侧19号块到27号块45m范围，腹板内、外侧粘贴碳纤维布进行补强，粘贴纤维方向为竖直方向。五加固施工总体顺序维护施工顺序如下：1清除箱内垃圾，安装照明设备、人梯。2打掉原有横向预应力封锚混凝土，重新封锚。3对原有破坏的桥面铺装进行凿除，再种植钢筋，铺设桥面钢筋焊网，最后浇注桥面防水网状聚丙烯纤维混凝土。4箱内新旧混凝土接触面凿毛，凿毛面和凿除面清刷干净。5齿板纵向每60cm设置一道26x5cm的横向剪力槽，剪力槽间距为34cm，凿除面清刷干净。6齿板种植锚筋。7布设底板体外束齿板普通钢筋。8浇注底板体外束齿板。9等底板体外束齿板混凝土达到90设计强度后，张拉底板体外束，边跨体外预应力的张拉按照对称的原则进行，中跨体外束按照先长束、后短束的顺序进行。10压浆或封闭箱梁裂缝。11腹板、底板粘贴碳纤维布。12安装体外索防震定位装置。13外露钢构件防腐处理。
