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    过火大桥加固工程

    2020-11-02    作者:admin  阅读:267次

    一、项目概略

      桥梁长度2081.018m;桥梁规划荷载:轿车-超20级,挂车-120,桥面全宽:24.5m,规划车速:80km/h。

      2008年2月7日清晨因为桥下堆积物失火,76号墩处墩身及箱梁外表产生较为严峻的损害。

      二、结构现状2008年2月7日清晨大桥桥下第十五联76号墩处产生火灾,火灾持续时间约1小时,选用冷水救活。根据检测陈述及火灾后现场勘测成果,大桥现在结构现状如下:

      1、B道(左幅)结构现状

      (1)上部结构

      箱梁受大火影响,底板及翼缘板混凝土大面积脱落,抗裂钢筋网已彻底与混凝土剥离。腹板处钻芯取样实验成果表明,混凝土强度满意标准要求。经检测,箱梁底板最大损害厚度为70mm,翼板最大损害厚度为80mm,腹板最大损害厚度为50mm;

      (2)下部结构

      76号墩柱呈现较多竖向裂缝,最大裂缝宽度0.4mm,混凝土环向大面积脱落,混凝土未脱落处敲击呈空鼓声,经检测,76号墩B道墩柱混凝土强度满意标准要求,最大损害深度90mm;

      (3)支座运用状况

      经仔细查看,B道76号墩墩顶支座部分损坏,已无法满意桥梁运营的正常运用要求。

      2、A道(右幅)结构现状

      (1)上部结构

      大桥箱梁受大火影响,部分呈现混凝土脱落、掉块、钢筋显露现象。腹板处钻芯取样实验成果表明,混凝土强度满意标准要求。经检测,箱梁底板最大损害厚度为24mm,翼板最大损害厚度为80mm,腹板最大损害厚度为21mm;

      (2)下部结构

      76号墩柱部分有竖向裂缝,最大裂缝宽度0.08mm,敲击部分呈空鼓声。芯样实验成果表明,墩柱混凝土强度满意标准要求,最大损害厚度为60mm。

      (3)支座运用状况

      经仔细查看,A道76号墩墩顶支座未见异常状况,可满意桥梁运营的正常运用要求。

      过火大桥加固工程

      三、加固前结构验算1、验算意图

      经过对大桥第十五联进行结构验算剖析,把握桥梁结构在火灾后的实践承载才干状况,为业主的决议计划及加固规划供给根据。

      2、验算内容

      根据竣工图材料及桥梁检测陈述中桥梁的实测尺度,对大桥第十五联进行验算,首要验算内容如下:

      (1)正常运用极限状况下箱梁的应力验算;

      (2)承载才干极限状况下箱梁的极限承载才干验算;

      (3)箱梁翼缘板承载才干验算;

      (4)箱梁顶升验算。

      3、首要材料及其规划参数

      (1)上部结构核算选用空间杆系核算程序3DBSA2006进行核算,核算内容包含成桥状况下的结构自重、预应力、混凝土缩短徐变、支座逼迫位移(按错墩沉降,沉降量为0.8cm考虑)、活载、结构均匀温度效果(箱梁全体升温按15℃计,全体降温按20℃计)、竖向日照温差(±5℃计)等效果的核算,以及施工阶段核算。荷载组合按《公路桥涵规划通用标准》规则进行组合。

      (2)验算荷载

      ①规划速度:80公里/小时

      ②规划荷载:轿车-超20级挂车-120

      (3)材料参数

      纵向预应力锚下操控应力1395MPa

      孔道误差系数0.0015

      一端锚具回缩0.006m

      钢束松懈率0.035

      松懈系数0.300

      预应力孔道摩擦系数0.25

      支座不均匀沉降0.008m

      混凝土抗压弹性模量3.5×104MPa(50号)

      钢绞线的弹性模量1.95×105MPa

      (4)截面折减状况

      根据实践状况,对76号墩前后侧各6m规模箱梁截面进行折减,梁底板下缘混凝土折减7cm,翼板下缘混凝土折减8cm,腹板外侧混凝土折减5cm。

      (5)荷载组合

      共核算了三种荷载组合。

      组合Ⅰ:恒载+轿车荷载+支座沉降;

      组合Ⅱ:恒载+轿车荷载+支座沉降+全体升温+正温度梯度;

      组合Ⅱ:恒载+轿车荷载+支座沉降+全体降温+负温度梯度;

      组合Ⅲ:恒载+挂车荷载+支座沉降。

      (6)结构单元离散图

      过火大桥加固工程

      图4-1结构单元离散图

      4、验算成果

      火灾后76号墩顶承载力为13748kN·m<15740×0.9=14166kN·m,承载力不满意要求。

      主梁在76号墩顶处应力为-0.47MPa(拉应力),满意原规划部分预应力混凝土A类构件要求。

      支座顶升进程中(顶升行程按20mm核算),主梁在76号墩顶处将产生0.75MPa的拉应力,将对受力产生晦气影响。

      四、加固规划计划现在因为B道受大火影响损坏较A道相对严峻,一起又正值春运时期,根据2008年2月9日由业主掌管的专家会议精神,决议先对A道进行暂时加固处理,保证大桥的车辆通行,然后再对B道进行加固修理处理,待B道加固施工完结后,通车后再对A道进行加固处理,现在A道暂时加固工程现已完结,根据既有病害状况及结构验算状况对大桥加固计划规划如下:

      1、B道加固计划

      (1)上部结构

      大桥火灾后箱梁加固首要为箱梁的原结构截面尺度补强及箱梁的结构受力加固,原结构截面尺度补强意图在于经过运用高强材料将箱梁失效混凝土置换的方法康复受损箱梁截面受压区高度,到达截面补强的意图。一起考虑到截面后期补强,截面应力从头散布,新增混凝土只承当活载内力,为保证加固施工进程箱梁顶升及后期运营大桥的安全,本次加固规划根据结构验算成果对箱梁进行了结构受力加固,结构受力加固拟选用在受损箱梁顶板增设预应力钢束或在顶板处张贴钢板两种计划对箱梁进行加固。

      截面补强计划一:

      首要将底板、翼板松懈部分混凝土凿除,在底板栽培钢筋,从头挂钢筋网,然后再运用环氧混凝土将受损部位混凝土修正。

      鉴于火灾后大桥76号墩处箱梁承载才干缺乏,一起因为替换支座的需求,大桥需在76号墩处将箱梁顶升1~2cm,为支座顶升进步安全储藏,保证大桥加固施工进程中的安全,本次加固规划选用在76号墩墩顶增设体外预应力束的方法以进步箱梁极限承载才干。

      B道箱梁首要施工工艺如下:

      1)搭设暂时支架

      在76号墩25m规模内搭设合座支架,运用木楔将箱梁与支架抵紧,将箱梁76号墩处内力减小。因为76号墩处处于软土地基地段,支架搭设前应对地基进行处理,主张选用打入式钢管桩做为合座支架根底;

      2)原结构外表处理

      首要割除原箱梁显露钢筋网,除掉外表松懈混凝土,将箱梁残缺面凿毛处理,为保证后期环氧混凝土浇筑质量,在凿除箱梁外表松懈混凝土的根底上,将箱梁新鲜混凝土多凿除2~3cm;

      3)植钢筋,焊接新的钢筋网

      根据规划图纸,在翼板、腹板及底板方位栽培钢筋,栽培钢筋选用HRB335φ16螺纹钢筋,打孔直径20mm,植入深度23cm。因为底板处混凝土较薄,植筋时可将底板混凝土打穿,在箱梁内将植钢与焊锚垫板衔接。

      植筋完结后,根据规划图纸,将箱梁原钢筋网片康复,在钢筋切断处将新的钢筋网片与原钢筋焊接,新植钢筋应勾住新增钢筋网底(外)层钢筋,新增钢筋与植筋的衔接可运用扎丝绑扎,制止新增钢筋网与植筋直接焊接。

      4)浇筑混凝土

      按要求制造细骨料环氧混凝土,混凝土浇筑进程可考虑分段浇筑,浇筑进程应密切留意混凝土浇筑质量,防止蜂窝、麻面及空泛的呈现。

      截面补强计划二:

      将底板处混凝土外部凿除,将底板钢筋割除,并预留出满意搭接长度,再立模绑扎新的底板钢筋网,最终浇筑高性能混凝土。详细施工工艺如下:

      1)原结构外表处理

      根据规划图纸在规划方位按先内侧,后外侧的次序将底板混凝土凿除,凿混凝土东西应选用小型东西,制止运用大型东西或微爆炸的方法凿除顶板混凝土,防止凿除混凝土进程对箱梁产生过大搅扰。

      2)绑扎钢筋网

      按规划要求将底板上、下两层钢筋网康复,钢筋绑扎及衔接应满意《公路桥涵施工技能标准》(JTJ041-2000)要求。

      3)浇筑混凝土

      按要求制造细骨料混凝土,混凝土浇筑进程可考虑分段浇筑,浇筑进程应密切留意混凝土浇筑质量,防止蜂窝、麻面及空泛的呈现。

      箱梁加固计划一:

      增设箱梁顶板预应力钢束

      a.首要撤除原桥面沥青混凝土铺装层,根据规划图纸在梁顶精确放样、开设槽口,一起将槽品处原箱梁顶板钢筋割除,并预留出满意的搭接长度;

      b.按规划要求安置预应力钢绞线,新增预应力钢束安置于箱梁顶板顶层钢筋上缘,设备预应力锚具,焊接新增预应力齿板钢筋;

      c.浇筑预应力齿板混凝土,混凝土选用C50细骨料环氧混凝土,浇筑进程中应采纳有用办法保证混凝土浇筑密实。

      d.齿板混凝土强度到达规划强度90%后,顺次按先短束后长束的次序张拉预应力;

      e.康复张拉槽口钢筋,浇筑张拉槽口及顶板钢束槽口混凝土,混凝土选用C55细骨料环氧混凝土

      f.康复桥面沥青混凝土铺装层。

      箱梁加固计划二:

      箱梁顶板张贴钢板

      1)原主梁梁底处理

      a.对主梁梁底进行抹浆处理前,应首要按规划要求对裂缝进行灌缝或关闭处理。

      b.将原结构外表的松懈混凝土及浮渣、污物等予以铲除。

      2)原结构粘钢外表的处理

      a.用修正材料将粘钢(16Mn)外表修正平坦。

      b.被张贴混凝土外表应打磨平坦,除掉表层浮浆、油污等杂质,直至彻底显露结构断面。

      c.将混凝土外表整理洁净并坚持枯燥。

      d.钻制涨锚螺栓预留孔。

      3)钢板防腐

      钢板防腐涂装工序:

      a.钢板人工打磨除锈;

      b.钢板涂刷底漆3道;

      c.钢板设备;

      d.设备查看,对设备进程中构成的底漆破损进行补漆;

      e.钢板涂刷面漆4道。

      4)张贴钢板

      a.制造界面胶。

      b.将界面胶均匀涂改于所要张贴的部位。

      c.张贴钢板,使张贴界面充沛触摸。

      d.在跨中钢板底部设备涨锚螺栓,并对钢板进行加压固定,关于端部钢板可采纳架起暂时支撑的方法进行加压固定。

      (2)下部结构

      待梁体顶升结束,上部结构箱梁恒载悉数转移至暂时支架上后,将76号墩柱松懈混凝土悉数凿除,重植钢筋,挂钢筋网,运用增大截面法对受损墩柱进行加固处理;

      B道墩柱首要施工工艺如下:

      1)原结构外表处理

      为了使新、老混凝土能够很好地结合,并一起参加受力,在加固前应首要将原结构外表松懈混凝土除掉,一般以显露新鲜混凝土为宜,并将混凝土结合面进行凿毛处理,在凿毛进程中选用人工凿毛的方法进行,在凿毛作业完结后,用高压水或无油压缩空气将外表的尘埃及油污整理洁净,枯燥后待用。

      2)植筋

      待完结混凝土残缺区域修补,在竖向新增一排HRB335φ16螺纹钢筋,新增钢筋的下端植入承台。根据规划图纸,在墩身植入HRB335φ12螺纹钢筋。制止在素混凝土区域及缺点修补未完结时进行植筋操作。

      植筋锚固深度根据GB50367-2006之12.2.3公式核算确认,制止按短期拉拔实验值或厂商技能手册推荐值选用,其间竖向HRB335φ16螺纹钢筋钻孔直径规划值d=20㎜,植筋深度:33㎝,横向HRB335φ12螺纹钢筋钻孔直径规划值d=15㎜,植筋深度18㎝。

      3)绑扎D8冷轧带肋钢筋网

      按规划要求绑扎钢筋网,应保证D8冷轧带肋钢筋网有满意的保护层厚度。

      4)浇筑高性能混凝土

      应按规划图纸进行立模,然后再浇筑混凝土,并振捣密实。

      在浇筑混凝土进程中,可考虑竖向分层浇筑,为防止混凝土产生离析,应防止从高空抛落。在混凝土浇筑完结后,应留意做好维护。

      (3)支座处理

      因为B道76号墩墩顶支座待梁体顶升结束后,替换新的支座。一切工序完结后,将箱梁回落至新替换支座。详细施工工艺如下:

      1)顶升支架根底设置

      因为大桥第十五联处于软土地基路段,顶升支架根底无法设置于地基上,且根据竣工图材料,76号墩承台桩基规划中已考虑了暂时支架的分量,故76号墩支座替换顶升支架起置于承台上,保证顶升施工的安全进行。

      2)搭设顶升支架

      在梁底与钢管混凝土支架中心设备顶梁的千斤顶,千斤顶自身不触摸梁底部位,为了保证顶起进程中不致损害梁底,在梁底和千斤顶触摸处用厚约2厘米的橡胶板垫实,保证软触摸密合。在根底和梁间由4根直径100cm钢套筒,内填C25混凝土构成支撑架,用于箱梁顶升。

      3)设备千斤顶及观测设备

      顶升施工拟选用4台400吨液压千斤顶,千斤顶安放在支架立柱上部的千斤顶支座上,千斤顶上下均垫铺2层δ=20mm钢板。一起,因为箱梁有横坡所以在千斤顶顶面与支架之间支垫楔型钢板,保证千斤顶安稳。

      观测设备选用灵敏度较高的百分表来操控顶升高度。百分表设在箱梁底板墩顶方位,内外侧各设置一个,顶升时若两个百分表读数误差较大,则当即中止顶升,待查明原因后,方可继续进行顶升作业。

      4)顶升梁体

      a.试顶:支撑架、千斤顶设备结束,即开端试顶;试顶首要是为了消除支撑自身的非弹性变形或沉降,在主梁还没有正式起时即可中止,并停放1小时进行调查无任何改变后才干开端全体顶升。

      b.全体顶升:试顶完结后,在专业人员的统一指挥下一切千斤顶渐渐用力全体顶起梁体使其离开原支座约1.5厘米马上中止,并当即在支架与梁间增设若干个钢筋混凝土预制块构成暂时固定点,以添加触摸点和面积,进步顶升体系的安稳性,保证桥梁全体安全。

      5)支座替换

      梁体顶升结束后,将原支座撤除,支座方位用高标号环氧树脂砂浆找平,设备新的支座,最终渐渐落架,去掉混凝土块和千斤顶,撤除暂时支撑。

      (4)桥面排水康复

      根据规划图纸,将火毁的桥面排水管康复。

      2、A道加固计划

      (1)上部结构箱梁

      凿除箱梁松懈部分混凝土,将显露钢筋外表整理洁净,再运用环氧砂浆对残缺部位进行修正;

      (2)下部结构墩柱

      凿除松懈部分混凝土,将显露钢筋外表整理洁净,再运用环氧砂浆对残缺部位进行修正;

      3、箱梁及墩身外表涂装处理

      为满意加固后结构物的耐久性及漂亮要求,在大桥第十五联加固完结后,对箱梁及墩身涂装一层港工混凝土耐久性涂装层,使加固后的桥梁外观上与原结构漂亮共同,一起也进步了近海桥梁混凝土结构的耐久性。

      五、加固后结构验算1、承载才干极限状况核算

      箱梁组合内力、承载力包络图(不计一般钢筋)

      过火大桥加固工程

      图6-1箱梁组合内力、承载力包络图

      2、正常运用极限状况组合应力求

      过火大桥加固工程

      图6-2正常运用极限状况组合应力求

      从上面能够看出加固后76号墩顶承载力为15530kN·m>17010×0.9=15309kN·m,承载力满意标准要求。

      76号墩顶最小应力为0.64Mpa(压应力),满意原规划部分预应力混凝土A类构件要求。

      3、箱梁顶升验算

      为了替换76号墩支座,将76号墩支点顶升依照2cm考虑,在(恒载+支座顶升2cm)箱梁应力核算成果如下图。

      从下图能够看出,支座顶升2cm状况下76号墩顶应力为0.29(压应力)MPa,满意标准要求。

      过火大桥加固工程

      图6-3支座顶升应力求

      4、验算定论

      (1)箱梁加固前,考虑火灾影响箱梁承载力略有缺乏,加固后满意标准要求,详细数据见下表:

      
    工况

       Mj(kN-m)

       Mu(kN-m)

       Mu/Mj

      
    加固前

       14166

       13748

       0.97

      
    加固后

       15309

       15530

       1.01

      

      (2)箱梁加固前考虑火灾影响,76号墩顶最小应力为-0.47Mpa(拉应力),加固后箱梁76号墩顶最小应力为0.64MPa(压应力),箱梁顶升中箱梁墩顶最小应力为0.29MPa(压应力),均满意原规划部分预应力混凝土A类构件要求。

      六、施工次序大桥加固工程施工次序如下:

      1、B道加固施工

      (1)搭设暂时支架,将76号墩处箱梁暂时支承;

      (2)箱梁结构受力加固;

      (3)将76号墩处箱梁顶升1.5cm,卸载76号墩身内力,梁底夹塞暂时垫块;

      (4)76号墩墩柱加固施工;

      (5),撤除已损坏的76号墩顶支座,设备新支座;

      (6)箱梁底板、腹板及翼板加固修理施工;

      (7)对B道进行荷载实验。

      2、A道加固施工

      (1)敞开B道交通,关闭A道交通;

      (2)箱梁底板、腹板及翼板加固修理施工;

      (3)76号墩墩身加固施工;

      (4)敞开A道交通。

      3、第十五联箱梁及墩身、盖梁防腐涂装施工