摘要:中小型橋梁工程一般采用預(yù)制裝配組合梁結(jié)構(gòu)形式，而在裝配式橋梁中，蓋梁是主要受力構(gòu)件之一，發(fā)揮承上啟下的作用。在橋梁工程長期運行中，蓋梁可能會出現(xiàn)不同程度的病害，會對橋梁工程的正常使用產(chǎn)生危害，這就需要對蓋梁進(jìn)行加固處理。首先對橋墩蓋梁的常見病害進(jìn)行介紹，然后以某橋梁工程為研究對象，對橋墩蓋梁加固設(shè)計要點以及施工方案進(jìn)行詳細(xì)探究。
關(guān)鍵詞:橋墩蓋梁;錨固方案;設(shè)計;施工
1橋墩蓋梁常見病害及原因分析
橋墩蓋梁的常見病害主要有:(1)保護(hù)層剝落露筋;(2)擋塊擠壓開裂;(3)蓋梁開裂露筋等。造成橋梁工程橋墩蓋梁出現(xiàn)質(zhì)量問題的因素有很多種，主要有以下幾個方面:(1)橋墩蓋梁設(shè)計不合理。(2)橋梁支座所承受的局部壓力比較大，且所承受的沖擊荷載比較大，在經(jīng)過長時間運行后容易產(chǎn)生裂縫。(3)橋梁工程建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)條件往往比較復(fù)雜，地基不均勻沉降比較常見，或者其水平向位移所產(chǎn)生的附加應(yīng)力大于結(jié)構(gòu)抗拉能力，也會造成蓋梁產(chǎn)生裂縫。(4)在分聯(lián)墩處，如果伸縮縫破損，就會造成橋梁上部結(jié)構(gòu)滲水，在裂縫位置，混凝土鋼筋發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致裂縫擴(kuò)大。(5)如果混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層不足，就會造成鋼筋表面發(fā)生炭化，鋼筋中的鐵離子會逐漸侵入至混凝土中，并與水和氧氣發(fā)生化學(xué)銹蝕作用，隨著銹蝕物體積的增加，會造成混凝土結(jié)構(gòu)膨脹，進(jìn)而開裂。(6)在橋墩蓋梁施工中，如果施工材料質(zhì)量較差，混凝土振搗不密實、不均勻，混凝土結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生麻面、空洞等質(zhì)量問題。
2橋梁工程實例
在某橋梁工程項目建設(shè)中，下部結(jié)構(gòu)為花瓶柱式橋墩，厚度為1.6m，采用C40混凝土施工。橋墩截面為長橢圓端型，墩頂?shù)母叨葹?.5m，厚度為2.0m。在該橋梁工程使用中，由于其長期處于超載運行狀態(tài)，因此蓋梁端部的抗彎承載力降低，同時混凝土拉應(yīng)力逐漸增加，這樣就會導(dǎo)致蓋梁出現(xiàn)裂縫。對此，需要對橋墩蓋梁進(jìn)行加固處理。
3橋墩蓋梁加固錨固方案選擇
綜合考慮該橋梁工程橋墩蓋梁的結(jié)構(gòu)形式和施工難易度等因素，在蓋梁加固中，可采用體外預(yù)應(yīng)力加固方式。在具體的加固過程中，可以張拉體外預(yù)應(yīng)力抵消部分結(jié)構(gòu)內(nèi)力，進(jìn)而改善結(jié)構(gòu)內(nèi)力，減小結(jié)構(gòu)變形，提高結(jié)構(gòu)件的承載能力以及抗裂性能。該加固方案在蓋梁主體結(jié)構(gòu)外布置預(yù)應(yīng)力，對于原結(jié)構(gòu)所造成的損傷較小，并且加固施工簡單，施工過程中不需中斷交通。由于蓋梁頂部承受負(fù)彎矩，可將預(yù)應(yīng)力束布置在蓋梁側(cè)面的頂部位置。該橋梁工程蓋梁加固方案如圖1所示，在梁端設(shè)置錨梁用以錨固預(yù)應(yīng)力鋼絞線。
4橋墩蓋梁加固方案設(shè)計
4.1鋼錨梁構(gòu)造。在該橋梁工程橋墩蓋梁加固設(shè)計中，鋼錨梁是主要的傳力結(jié)構(gòu)，通過鋼錨梁，可以將鋼絞線的預(yù)應(yīng)力傳遞至蓋梁，其結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。錨梁由蓋板、底板以及錨腹板組成，可以承受由預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的彎矩以及剪力。為了避免錨梁應(yīng)力集中或者蓋梁側(cè)面應(yīng)力集中，進(jìn)而對混凝土結(jié)構(gòu)造成損害，在錨梁兩端設(shè)置牛腿板，以緩解應(yīng)力集中現(xiàn)象。
4.2計算分析。對于鋼材料，選用Q345B，另外，采用φs15.2mm鋼鉸線，張拉控制應(yīng)力為1209MPa。在對混凝土進(jìn)行設(shè)計計算時，按A類體外預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行設(shè)計，而對于鋼錨梁則采用標(biāo)準(zhǔn)組合設(shè)計。通過計算分析，在該蓋梁加固設(shè)計中，選用2束12－Φs15.2mm鋼絞線，在midasFEA有限元軟件中構(gòu)建截取1/2橋墩模型進(jìn)行分析。采用實體單元模擬方式，將蓋梁構(gòu)建為六面體單元，墩柱采用四面體單元。對于鋼錨梁與蓋梁緊密貼合的部位，可采用節(jié)點設(shè)計處理方式，并根據(jù)程序?qū)ψ杂啥冗M(jìn)行自動協(xié)調(diào)控制。
4.3計算結(jié)果。(1)鋼錨梁計算。在錨梁鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算過程中，必須滿足結(jié)構(gòu)彈性階段的強(qiáng)度要求以及穩(wěn)定性要求，并應(yīng)用容許應(yīng)力法進(jìn)行控制。其中，控制應(yīng)力［σ］為196MPa，剪應(yīng)力［τ］為120MPa，具體的計算結(jié)果如表1所示。通過對表1進(jìn)行分析，并進(jìn)行強(qiáng)度驗算，各應(yīng)力計算結(jié)果均低于控制應(yīng)力，安全儲備較高。(2)混凝土計算。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中，σst－σpc=1.8MPa，而混凝土法向拉應(yīng)力略低，為2.05MPa。在持久狀況下，混凝土法向拉應(yīng)力為12.175MPa，σk則為13.35MPa，而主壓應(yīng)力為14.2MPa�；炷两Y(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和持久狀況均能夠滿足受力要求。
5橋墩蓋梁加固施工工藝
(1)橋墩蓋梁結(jié)構(gòu)加固施工流程:對加固部位混凝土結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行鑿毛處理，現(xiàn)場測量放樣，鉆孔、清孔，植筋，安裝鋼錨梁，安裝波紋管和錨具，對鋼絞線進(jìn)行張拉處理，對錨頭以及鉆孔進(jìn)行封堵，在鋼絞線外部澆筑混凝土，對鋼錨梁做好防腐處理。(2)對鋼板植筋孔，在鉆孔前首先采用鋼筋探測儀，對鋼筋布置情況進(jìn)行檢測，并結(jié)合實際情況做好微調(diào)處理，然后再鉆孔。(3)對于鋼板的粘貼面，需要結(jié)合施工條件，用磨光砂輪機(jī)或者鋼絲刷進(jìn)行表面除銹，并打磨出一定的粗糙度，打磨出的紋路與鋼板的受力方向相垂直。(4)鋼絞線必須在橋墩蓋梁兩側(cè)同步進(jìn)行張拉，這樣才能夠保證鋼錨梁受力的均衡性，提高加固效果。
6結(jié)語
綜上所述，本文結(jié)合工程實例，對橋梁工程橋墩蓋梁加固的設(shè)計方案以及施工要點進(jìn)行了詳細(xì)探究。在加固方案選定上，需要對鋼錨梁、蓋梁的受力情況進(jìn)行分析，綜合考慮橋梁工程實際情況選擇合理的加固方案，并加強(qiáng)施工工藝管理，這樣才能有效提升橋墩蓋梁加固效果。
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