公路桥梁工程中预应力桥梁混凝土结构检测与修补

公路桥梁工程中预应力桥梁混凝土结构检测与修补

张鑫

西安建信市政工程质量检测有限公司

摘要：近年来,国内外因为桥梁质量问题而引发的安全事故不在少数,由此所造成的社会经济损失和人员伤亡更是数不胜数。在这种社会背景下,人们逐渐的认识到桥梁质量的重要性,加大了对路桥工程质量检测工作力度。本文针对桥梁结构检测的重要进行分析,结合实际工程提出了有关工作要点和修复修理方法,以便同行工作参考。

关键字：公路;桥梁工程;混凝土结构

1、工程概况

某高速公路是该省市最为重要的道路工程之一,它贯穿于整个城市,是连接省内国道与外省高速道路的必要通道之一。对预应力混凝土结构检测与修补设计桥梁全长60米，共分为三跨，桥垮布置为15m+30m+15m。设计中本桥采用等截面箱梁形式。该设计先进行荷载内力计算,并以此为基础进行作用效应组合；然后进行预应力筋束的布置一起预应力损失的计算；最后，梁桥进行检测修补，看是否满足设计要求。整个线路呈现出东西走向,全长为56km,在工程施工建设中是以双向六车道、四车道标准进行施工设计的,设计车辆速度为100km/h。在本工程项目中,由于该高速公路地处山地、丘陵地道,使得桥梁工程较多,共有桥梁55坐,在桥梁工程施工建设中,整个桥梁工程结构有预应力连续梁、预应力混凝土空心板梁、组合箱梁、现浇混凝土连续梁等。

2.桥梁外观检测方法与检测内容分析

2.1、检测方法分析

根据我国《公路桥梁养护技术规范》、《公路桥涵施工技术规范》的标准和要求,对桥梁工程施工现场的实际情况进行归纳,使得其外界桥梁检测工作能够得到顺利进行,同时采用手持式激光测距仪、裂缝显微镜以及裂缝观察仪器等设备来进行严格的裂缝检测,对于路桥中存在的裂缝、麻面、凹槽等问题要深入的研究,判定缺陷产生的原因、类别以及受损程度,并且对其损害位置进行严格的控制和管理。

2.2、检测内容

在当今的路桥检测工程项目中,以外观检测方法进行监测的主要柏涵以下几方面内容,其具体工作流程如下:

2.2.1、桥梁上部结构的监测工作

在当前的道路桥梁工程施工建设中,整个上部结构主要包含有承重构件和一般部件、支座等结构。其中承重构件、一般部件在检查的过程中主要是检查主体结构是否出现了裂缝、孔洞、露筋、麻面、蜂窝以及混凝土剥落等现象。而在支座的检查工作中包含了对支座装置的整体性、完整性检查,支座上下钢板修饰性检查、支座橡胶体检查、位置变形、移位、脱空检查以及支座结构的伸缩检查等。

2.2.2桥梁下部

桥梁下部结构的检查工作中,主要包含了对桥梁墩台检查和护坡检查。其中墩台检查主要检查墩台结构是否存在裂缝、露筋、蜂窝等表面缺陷和混凝土质量问题;在墩台台身检查工作中包含了结构裂缝、位移状况、冲刷隐患、掏空隐患等;而对于护坡的检查的工作包含了松动、破损、位移以及植物生长情况等。

3公路桥梁工程中预应力的设计与布置

本设计采用作用效应组合弯矩值来进行设计，此项估算是非常粗略的。

σ_pe=0.5×1860=930(MPa)

1. 仅在上缘布置预应力钢束

取第15号单元梁截面（支座）为例，计算如下：

（1） 按正常使用状态计算：

查截面特性，I=1.929(m⁴)，A=6.183(m²)，y₁=0.59(m)，y₂=1.01(m)，W_s=3.269(m³),W_X=1.910(m³),K_S=0.309,K_X=0.529,e_S=0.44(m),e_X=0.88(m),M_max=-16152.72(KN•m);M_min=-16851.30(KN•m)

其中：

=12(向上取整)

=116（向下取整）

（2） 按承载能力极限计算时有：

受压区高度为： =0.057

=7

通过上面计算可知，取12束钢筋。

2. 仅在下缘布置预应力钢束

以30号单元梁截面为例（中跨跨中）

（1） 按正常使用阶段计算有：

查截面特性，有I=1.929(m⁴)，A=6.183(m²)，y₁=0.59(m)，y₂=1.01(m)，W_s=3.269(m³),W_X=1.910(m³),K_S=0.309,K_X=0.529,e_S=0.44(m),e_X=0.88(m),

M_max=16312.81(KN•m);M_min=15487.36(KN•m)

=29

当由下缘不出现拉应力控制时：

=9

（2） 由承载能力极限状态计算得：

受压区高度为： =0.058

=7

计算可以得30号截面需10根钢束。

综上，支座处为最不利处，根据计算需布置12根12ф15.2的预应力钢绞线，跨中部分根据计算所得，需10根12ф15.2的预应力钢绞束，故本设计最终选取布置总数为12根预应力钢束。

本设计中的桥梁跨径分别为14.5m和30m，故可计算出集中荷载标准值P_K1和P_K2，根据规范《公路工程技术标准JTGB 01-2003》6.0.3，计算剪力效应时集中荷载乘以1.2的系数。

计算弯矩时，P_K1=kN=163.5kN

P_K2=kN=240kN

计算剪力时，P_K1=163.5×1.2kN=196.2kN

P_K2=240×1.2kN=288kN

在计算最大、最小弯矩和最大、最小剪力时不考虑荷载横向分布的影响，且两车道的横向折减系数为1。

两车道的均布荷载标准值为：q_K=7.875×2×1=15.75kN/m

两车道集中荷载标准值

计算弯矩时： P_K1=163.5×2×1=327kN （14.5m跨）

P_K2=240×2×1=480kN （30m跨）

计算剪力时： P_K1=196.2×2×1=392.4kN （14.5m跨）

P_K2=288×2×1=576kN （30m跨）

汽车荷载作用下的弯矩图如图所示：

图1汽车荷载作用下弯矩图

汽车荷载作用下梁产生的内力：

表2 汽车荷载作用下梁产生的内力见下表

人群荷载

人群荷载为 3.0kN/m人群荷载作用下的弯矩图如图所示：

图2人群荷载作用下弯矩图

人群荷载作用下梁产生的内力：

表3人群荷载作用下梁产生的内力见下表

支座沉降

通过迈达斯软件对桥梁支座处支座沉降分析，梁的内力图如下图所示：

图3支座沉降产生的弯矩图

支座沉降下梁产生的内力：

表4 支座沉降下梁产生的内力见下表

温度梯度

将温度梯度范围分成 段，使用迈达斯进行分析，得到梁单元内力分布图如图所示：

图4 温度梯度产生的弯矩图

温度梯度下梁产生的内力：

表5 温度梯度下梁产生的内力见下表

4公路桥梁工程中预应力桥梁混凝土结构检测与修补

在目前的工程施工建设中,对于梁底的横向、竖向以及腹板等裂缝问题都需要进行深入的控制和总结,在目前的工作对于裂缝的宽度、横向、腹板等需要进行严格的控制,并使得这些裂缝能够得到有效的控制。在裂缝的控制中,当裂缝的宽度小于0.15mm的时候,采用环氧树脂为主的裂缝处理措施,是通过以环氧树脂为主体,并且以复合性固化剂为基础,以改性剂为辅材进行控制,从而使得裂缝周边的输送、不密实部位得到有效的控制。在工作的那个中对于固化剂、改性剂的选择必须要结合,并且采用腻子、刮刀等工具进行填涂,并且在应用中需要进行严格控制,且沿着裂缝进行刮涂,使得其厚度也不大于3mm。同时,在处理的过程中还需要严格结合工程技术要点进行,当裂缝宽度超过0.15mm的时候,我们需要将其严格控制,并加贴纤维布，相比普通的混凝土桥梁，还需要检测预应力施工内容。如预应力钢筋的原材料检测。

参考文献:

[1]赵春红，混凝土钢筋锈蚀检测技术研究[J]，中国公路，2016(5)：66-68．

[2]张变瑞，公路桥梁混凝土中钢筋腐蚀检测方法探讨[J]，山西建筑,2017,(14):6-7.