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摘要:本文在对某大桥典型过渡墩盖梁及墩柱详细检查、检测的基础上,通过计算分析得出其病害产生的原因,对同类工程具有一定参考价值。
关键词:过渡墩;盖梁及墩柱;裂缝;成因分析
一前言
佛山市某大桥主桥为连续箱梁结构,引桥为预应力简支空心板结构,下部结构均为双柱式正六边形截面Y形墩,设计荷载为汽超-20级、挂-120,该桥于1997年竣工。该桥在主桥与引桥交接处过渡墩(8#桥墩)盖梁及墩柱出现大量的竖向及斜向裂缝。原加固粘贴的钢板严重锈蚀且与砼有剥离的迹象。为准确掌握该盖梁及墩柱损坏的程度及分析裂缝产生的原因,在进行详细特殊检查的基础上进行了验算分析,得出病害产生的成因,对同类结构的设计具有一定的参考价值。
二病害描述
1、盖梁
盖梁共存在33条竖向裂缝、2条斜向裂缝;最大斜向裂缝宽度0.12mm(跨主桥侧立面2#裂缝),最大竖向裂缝宽度0.56mm(靠主桥侧立面18#裂缝),宽度大于等于0.15mm的裂缝总数为26条。裂缝较为发育,与2007年相比,盖梁竖向裂缝增长较快,裂缝分布区域扩大,由07年局限在墩柱顶部范围扩大到盖梁全范围,且裂缝宽度大多超出限值,多数裂缝贯穿盖梁高度。裂缝主要集中在靠主桥侧的立面上,靠引桥侧主要病害为露筋、砼破碎。盖梁两侧悬臂端钢板锈蚀剥落明显,靠引桥侧左侧混凝土敲击有空洞松脱迹象,钢板与混凝土间已脱空。盖梁裂缝展开图见图1~2所示。
图1盖梁裂缝展开圖(靠主桥侧)
图2盖梁裂缝展开图(靠引桥侧)
图3病害照片
2、墩柱
墩柱共存在18条竖向裂缝、9条斜向裂缝、15条斜向裂缝;最大竖向裂缝宽度0.3mm,最大斜向裂缝宽度1.1mm,最大横向裂缝宽度0.3mm,宽度大于等于0.15mm的裂缝总数为21条。裂缝较为发育,与2007年相比,裂缝增长较快,裂缝分布区域扩大,多处裂缝超出限值,最大裂缝宽度为1.1mm,部分裂缝贯穿墩柱截面。其中8-4柱裂缝发育比较严重,各墩柱有明显的温度龟裂现象。
三计算分析
1、复核验算
为分析该盖梁及墩柱的受力状态,对原结构进行了复核计算,计算结果表明该盖梁承受较大的剪力及扭矩作用,同时柱顶位置截面承受较大的负弯矩作用,盖梁剪扭效应明显,承载能力虽能满足要求,但富余度明显偏小,这与盖梁出现大量的竖向斜向裂缝相吻合。
表1桥墩盖梁验算结果汇总
2、结构检算
根据外观检查及无损检测数据,对理论计算的结构抗力和荷载效应分别进行修正,修正时引入桥梁检算系数和活载影响修正系数。
基于检测结构的承载能力鉴定表达式如下:
表2 考虑折减及修正系数后8#桥墩盖梁承载能力评定
计算结果表明,基于检测结果考虑结构抗力折减系数及活载修正系数后,支点截面已经不能满足抗剪及抗弯承载能力要求。说明盖梁其承载能力不断退化,这与裂缝较为发育,裂缝增长较快相吻合。
四成因分析
⑴ 支座布置不合理
8#桥墩布置由于受到桥下空间限制,两个Y字形墩的距离(墩中心线的距离)由中墩的12m被压缩到9.8m,造成8#盖梁主桥支座偏出柱顶1.1m(见图4),形成较大悬臂,使8#墩的墩柱和盖梁受力更加复杂。盖梁因此承受较大的支点负弯矩及剪力作用,而盖梁及墩柱设计对此考虑不足,其截面尺寸仍与其它桥墩一致,安全系数明显偏小。
图4横断面图(靠主桥侧)
⑵ 由于伸缩缝损坏,该桥墩盖梁及墩柱受雨水冲刷严重,干湿交替明显,同时砼保护层厚度(特别是Y形墩)不足,钢筋锈蚀导致锈胀、砼开裂,墩柱上的裂缝大多因为该原因产生。
⑶ 该盖梁虽经粘贴钢板加固,但由于加固范围过小(只局限在盖梁端部),同时钢板与砼未能较好粘结,承载能力提高有限,加固效果不明显,加固后裂缝仍较快增长。
五参考文献
[1] 《文庆大桥8#墩特殊检查检测报告》[R]. 北京:中交桥梁技术有限公司试验检测中心,2009.
[2] 《文庆大桥8#墩计算分析报告》[R]. 北京:中交桥梁技术有限公司试验检测中心,2009.
[3] 张树仁,郑绍珪,黄 乔,鲍卫刚.混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2006.
作者简介:
1.胡雪峰(1984-),男,广东中天市政工程设计有限公司,佛山,528000,桥梁工程硕士
2.刘子伟(1983-),男,广东中天市政工程设计有限公司,佛山,528000,桥梁工程硕士
2.董晓博(1983-),男,广东中天市政工程设计有限公司,佛山,528000,路桥工程师
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:过渡墩;盖梁及墩柱;裂缝;成因分析
一前言
佛山市某大桥主桥为连续箱梁结构,引桥为预应力简支空心板结构,下部结构均为双柱式正六边形截面Y形墩,设计荷载为汽超-20级、挂-120,该桥于1997年竣工。该桥在主桥与引桥交接处过渡墩(8#桥墩)盖梁及墩柱出现大量的竖向及斜向裂缝。原加固粘贴的钢板严重锈蚀且与砼有剥离的迹象。为准确掌握该盖梁及墩柱损坏的程度及分析裂缝产生的原因,在进行详细特殊检查的基础上进行了验算分析,得出病害产生的成因,对同类结构的设计具有一定的参考价值。
二病害描述
1、盖梁
盖梁共存在33条竖向裂缝、2条斜向裂缝;最大斜向裂缝宽度0.12mm(跨主桥侧立面2#裂缝),最大竖向裂缝宽度0.56mm(靠主桥侧立面18#裂缝),宽度大于等于0.15mm的裂缝总数为26条。裂缝较为发育,与2007年相比,盖梁竖向裂缝增长较快,裂缝分布区域扩大,由07年局限在墩柱顶部范围扩大到盖梁全范围,且裂缝宽度大多超出限值,多数裂缝贯穿盖梁高度。裂缝主要集中在靠主桥侧的立面上,靠引桥侧主要病害为露筋、砼破碎。盖梁两侧悬臂端钢板锈蚀剥落明显,靠引桥侧左侧混凝土敲击有空洞松脱迹象,钢板与混凝土间已脱空。盖梁裂缝展开图见图1~2所示。
图1盖梁裂缝展开圖(靠主桥侧)
图2盖梁裂缝展开图(靠引桥侧)
图3病害照片
2、墩柱
墩柱共存在18条竖向裂缝、9条斜向裂缝、15条斜向裂缝;最大竖向裂缝宽度0.3mm,最大斜向裂缝宽度1.1mm,最大横向裂缝宽度0.3mm,宽度大于等于0.15mm的裂缝总数为21条。裂缝较为发育,与2007年相比,裂缝增长较快,裂缝分布区域扩大,多处裂缝超出限值,最大裂缝宽度为1.1mm,部分裂缝贯穿墩柱截面。其中8-4柱裂缝发育比较严重,各墩柱有明显的温度龟裂现象。
三计算分析
1、复核验算
为分析该盖梁及墩柱的受力状态,对原结构进行了复核计算,计算结果表明该盖梁承受较大的剪力及扭矩作用,同时柱顶位置截面承受较大的负弯矩作用,盖梁剪扭效应明显,承载能力虽能满足要求,但富余度明显偏小,这与盖梁出现大量的竖向斜向裂缝相吻合。
表1桥墩盖梁验算结果汇总
2、结构检算
根据外观检查及无损检测数据,对理论计算的结构抗力和荷载效应分别进行修正,修正时引入桥梁检算系数和活载影响修正系数。
基于检测结构的承载能力鉴定表达式如下:
表2 考虑折减及修正系数后8#桥墩盖梁承载能力评定
计算结果表明,基于检测结果考虑结构抗力折减系数及活载修正系数后,支点截面已经不能满足抗剪及抗弯承载能力要求。说明盖梁其承载能力不断退化,这与裂缝较为发育,裂缝增长较快相吻合。
四成因分析
⑴ 支座布置不合理
8#桥墩布置由于受到桥下空间限制,两个Y字形墩的距离(墩中心线的距离)由中墩的12m被压缩到9.8m,造成8#盖梁主桥支座偏出柱顶1.1m(见图4),形成较大悬臂,使8#墩的墩柱和盖梁受力更加复杂。盖梁因此承受较大的支点负弯矩及剪力作用,而盖梁及墩柱设计对此考虑不足,其截面尺寸仍与其它桥墩一致,安全系数明显偏小。
图4横断面图(靠主桥侧)
⑵ 由于伸缩缝损坏,该桥墩盖梁及墩柱受雨水冲刷严重,干湿交替明显,同时砼保护层厚度(特别是Y形墩)不足,钢筋锈蚀导致锈胀、砼开裂,墩柱上的裂缝大多因为该原因产生。
⑶ 该盖梁虽经粘贴钢板加固,但由于加固范围过小(只局限在盖梁端部),同时钢板与砼未能较好粘结,承载能力提高有限,加固效果不明显,加固后裂缝仍较快增长。
五参考文献
[1] 《文庆大桥8#墩特殊检查检测报告》[R]. 北京:中交桥梁技术有限公司试验检测中心,2009.
[2] 《文庆大桥8#墩计算分析报告》[R]. 北京:中交桥梁技术有限公司试验检测中心,2009.
[3] 张树仁,郑绍珪,黄 乔,鲍卫刚.混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2006.
作者简介:
1.胡雪峰(1984-),男,广东中天市政工程设计有限公司,佛山,528000,桥梁工程硕士
2.刘子伟(1983-),男,广东中天市政工程设计有限公司,佛山,528000,桥梁工程硕士
2.董晓博(1983-),男,广东中天市政工程设计有限公司,佛山,528000,路桥工程师
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。