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预应力连续箱梁桥梁拼接效果浅析

作者: 发布时间:2020-01-20 13:59:10 阅读: 43 次

 要:本文以广佛高速公路上的一座预应力连续箱梁桥梁为例,对其扩建后的新旧桥拼接并经过接近十年时间的运营效果进行了分析,通过外观检查和荷载试验的方法,从工程技术角度评价结构拼接的效果,验证新旧桥拼接的有效性,以便为其它高速公路的桥梁扩建提供有益的借鉴。

关键词:桥梁拼接 荷载试验

广佛高速公路修建于1989年,原设计为双向四车道的汽车专用道路,1997年对该路段进行了扩建,对原有路基和桥梁进行扩宽至双向六~八车道,成为我国条扩建的高速公路。2007年再次对该路段的雅瑶至谢边段进行了扩建,对原有双向六车道路基和桥梁进行扩宽至双向八车道。广佛高速公路桥梁在1997年拓宽后,桥梁上部结构之间并没有立即进行拼接,而是采用了预留纵缝的方式,通过连续铺设沥青混凝土桥面的方式将纵缝覆盖。但扩建工程完工后,由于新旧结构明显的挠度差使行车安全性降低,并由此发生过车祸。为改善桥面的平顺性,保证车辆运营的舒适性和安全性,20032004年结合全线大修工作,对包括湖洲大桥在内的大部分1997年扩建桥梁新旧桥上部结构进行了拼接。

湖洲大桥主桥为广佛高速公路上的一座桥梁。上部结构采用等截面预应力连续箱梁,跨径组合为40m+50m+50m+40m。湖洲大桥新旧桥拼接是通过桥面板半刚性连接将新旧桥悬臂板连接起来并做桥面连续,将挠度差在新旧桥两悬臂间消除,以解决新旧桥连接处的纵缝问题及啃边现象。新旧桥拼接后至今已经过近十年时间的运营,本文就以广佛高速公路湖洲大桥主桥为例,对其新旧桥拼接10年后的效果进行分析。

二、拼接方式

湖洲大桥主桥结构为(40+50+50+40m连续箱梁,通过翼缘板板半刚性连接将新旧桥悬臂板连接起来并做桥面连续,将挠度差在新旧桥两悬臂间消除,以解决新旧桥连接处的纵缝问题及啃边现象。

三、分析思路

本次评估工作的对象是湖洲大桥主桥1997年扩建后新旧桥的拼接措施,重点是验证拼接方式的有效性,同时也对拼接后(可能)引起的不利因素进行分析。本次工作的思路和方法如下:

1)对拼接后桥梁的检测资料进行收集,初步分析拼接后结构状态的变化情况;

2)对桥梁拼接部位进行详细检查,了解其在后期运营阶段有无失效损坏情况。

3)对桥梁进行荷载试验,对比判断经过多年运营后的有效性及结构受力状态的变化情况。

4)综合以上各方面检测结果,对拼接形式的有效性进行评价。

三、工作内容

1)资料收集分析:首先对设计、施工资料及近年来的检测资料进行收集整理,并对资料进行详细对比分析。

2)表观检查:主要检查结构本身的状况、拼接带状况以及翼缘板根部是否存在开裂现象,桥面状况是否正常,对应新旧桥连接部位有无反射裂缝产生。

3)荷载试验:湖洲大桥主桥荷载试验分整体试验和局部专项试验。

四、外观检查

试验过程中对连接处进行仔细检查。检查结果如下:

12#3#桥箱内病害与2011年检查结果相比只有箱内腹板分层浇筑处水平裂缝宽度明显增大,更大宽度已达0.4mm2011年更大宽度为0.1mm)。目前,该桥箱梁部分纵向裂缝已进行了修补。

2、连接处已粘贴纤维布,表观状况基本正常,新旧桥翼缘板根部状况正常,未见开裂破损等状况。

3、拼接处对应桥面状况基本正常,未见纵向开裂等状况。

4、个别盆式支座存在钢构件锈蚀、旧桥双向活动支座横向偏移量过大、旧桥纵向活动支座横向顶死、个别限位挡板顶裂等现象。

五、荷载试验

1、整体试验内容如下:控制截面应变和挠度测试,与上次评定试验进行对比;

局部专项试验内容:a. 连接处混凝土的应变分布,从应变分布的均匀性、连续性,对结构的连接情况进行评价;b.连接处新旧结构的挠曲线测试,从变形分布的均匀性、连续性,对结构的连接效果进行评价;c. 接缝新浇筑混凝土与原结构混凝土的连接处应变分布情况测试,对结构的连接效果进行评价;d. 结构连接后结构翼缘悬臂根部的应变测试,从最不利荷载工况下该处混凝土是否出现开裂,对结构的连接效果进行评价;e.翼缘连接处模拟铰工作状态测试;f.重轮作用下连接处新桥翼缘局部应力状态。

2、本次评价测试项目及测点布置工作主要从以下几个方面进行:

1)连接处混凝土的应变分布,从应变分布的均匀性、连续性,对结构的连接情况进行评价;

2)连接处新旧结构的挠度测试,从变形分布的均匀性、连续性,对结构的连接效果进行评价;

3)接缝新浇筑混凝土与原结构混凝土的连接处应变分布情况测试,对结构的连接效果进行评价;

4)结构连接后结构翼缘悬臂根部的应变测试,从最不利荷载工况下该处混凝土是否出现开裂,对结构的连接效果进行评价;

5)结构控制截面应力测试,与上次评定试验进行对比;

6)翼缘连接处模拟铰工作状态测试;

7)重轮作用下连接处新桥翼缘局部应力状态;

3、根据以上测试内容,本次试验的荷载工况分为:

1)主控截面(边跨0.4L截面)承载能力加载,包括新旧桥翼缘悬臂根部应变最不利情况加载;

2)主控截面单车沿横向加载;

3)连接处新桥翼缘局部重轮加载;

4、本次荷载试验评定仅就边跨0.4L截面,并与前次测试结果进行了对比,以分析目前新旧桥连接的状态。通过分析本次静载试验的数据可知:

1)从各试验工况下的实测挠度分布可知,新旧混凝土变形连续,无明显突变,说明新旧结构连接可靠,无明显挠度差;

2)根据新旧混凝土沿纵向布置测点的实测应变可知,在各试验工况下,新旧混凝土的应变基本一致,说明新旧结构连接可靠,沿纵向无错动现象;

3)新旧混凝土连接处为连接部位的薄弱环节,各测点实测应变均较小(更大实测拉应变52,换算混凝土应力为1.82MPa),未出现受力裂缝,说明新旧混凝土连接可靠;

4)新旧桥翼缘根部在最不利试验工况下,实测应变很小,均未出现开裂,试验状态符合设计要求;

5)从结构接缝处的挠度实测情况及翼缘下缘应变测点的应变实测情况可以推断,连接状态接近于半刚性铰状态。

6)本次试验结果与前次试验结果重复性好,实测新旧桥下缘应变与2003年试验实测数据较为接近,这说明经过近十年的运营结构的连接状态未发生改变。

综上所述,湖洲大桥主桥采用半刚性拼接方式进行新旧桥连接,经过近十年的运营,目前新、旧桥梁体外观状况基本正常,翼缘板根部未出现开裂现象,拼接缝对应桥面未出现明显破损、开裂,从外观检查可初步判断其拼接缝工作状态基本正常。新旧桥纵缝连接状态与2003年时的连接状态无明显差异,连接状态可靠。