首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 桥梁工程论文 > 探析城市桥梁L形盖梁的病害及维修加固处理措施

探析城市桥梁L形盖梁的病害及维修加固处理措施

2021-02-08 215 上传者：管理员

摘要：受桥下道路、地形及附近构筑物等影响，在桥梁布跨时经常采用不等跨径形式来跨越不同的障碍物。对于桥梁轴线两侧跨径不相等的桥梁，通常轴线两侧主梁的梁高也不同，因此在公用墩处设置L形盖梁也是不可避免的。近些年，该种L形盖梁连续出现倾斜、堵塞及裂缝等病害，严重时影响桥梁安全运营。结合实际桥梁工程，阐述了L形盖梁典型病害成因并采用有限元方法进行验证，最终提出相应的维修加固措施，相关经验可为该类桥梁的维修加固设计提供借鉴。

关键词：
L形盖梁
城市桥梁工程
桥梁病害
桥梁结构
维修加固
加入收藏

随着我国交通运输业的不断发展，人们对便捷、快速的交通设施的需求越来越大，近些年我国政府加大了对道路交通设施建设的投入，道路桥梁的建设也进入了新的阶段。在道路相交的节点处，一般会设置立交桥。在立交桥设计阶段，桥梁布跨一般会考虑桥下道路、地形及附近构筑物等相对位置关系，在桥梁结构比较经济的情况下，采用不等跨径布置来跨越不同的障碍物，因此造成同一墩位两侧主梁跨径、梁高及横断面形式不相同的情况，在这种公用墩处设置L形盖梁也是不可避免的[1]。在这种桥墩两侧主梁梁高差别较大的情况下，一般主梁顶端会设置伸缩缝使两侧结构受力分离，例如一侧为预应力混凝土箱梁，另一侧为预制空心板。桥梁在施工过程中容易在L形盖梁处留下建筑垃圾，影响梁高较高的主梁伸缩功能，在后期运营及养护过程中，更换伸缩缝时也存在掉落建筑垃圾的可能性，进一步恶化主梁的伸缩功能，从而造成L形盖梁出现倾斜、堵塞、支座破坏及裂缝等病害。桥梁经过多年的运营，在交通荷载及自然条件作用下，这些病害进一步加剧，最终直接影响道路交通运行的安全性和耐久性，严重时需对桥梁进行维修加固。笔者结合工程实际，分析L形盖梁典型病害成因，并提出相应的维修加固措施，希望可以为类似桥梁的病害处置提供借鉴。

1、工程概况

某立交桥位于广东省佛山市桂丹路上，上跨G325国道，桥梁全长361.20m。桥梁跨径组合为：10×16m（预应力混凝土空心板）+（20+32+28+20)m（预应力混凝土连续箱梁）+6×16m（预应力混凝土空心板）。桥梁上部结构由预应力混凝土空心板和预应力混凝土连续箱梁组成，下部结构为柱式墩接钻孔灌注桩基础。空心板处采用板式橡胶支座，预应力混凝土箱梁处采用盆式橡胶支座，桥面铺装为钢筋混凝土铺装。伸缩缝采用型钢伸缩缝，设置在预应力混凝土箱梁与空心板主梁相接处。桥梁横断面及立面示意图见图1。

在桥梁运营及养护过程中发现，L形盖梁处出现了倾斜、裂缝及支座脱空等病害，其中较为严重的是倾斜病害。经检测发现，桥梁10轴L形盖梁向空心板主梁侧倾斜，墩柱倾斜角度约0.9°～1.5°。与相邻盖梁进行对比发现，倾斜盖梁最大顶端位移从2015年的13.5cm发展到2016年的16.0cm，并还在继续加剧，同时伴随着支座滑移、桥墩出现大量横向裂缝且数量有增多趋势。为解决桥梁10轴L形盖梁现有病害，需要对该立交桥10轴桥墩进行维修加固。

2、病害成因分析

根据桥梁10轴L形盖梁及墩柱倾斜现状，分析病害的产生可能由2种受力模式导致，见图2。

对于上述2种受力模式，由于近几年该桥墩附近无较大穿越工程，可以排除第2种受力情况。进一步分析第1种受力模式发现，裂缝理论开展位置应该出现在墩柱底附近，查阅相关检测报告发现，10轴墩底附近确实存在环向裂缝。其主要原因为桥梁该处盖梁为L形且两侧主梁形式不一致，主梁纵向伸缩刚度差别大，两侧主梁温度变形差异较大，同时盖梁间存在杂物（垃圾及混凝土），阻碍了桥梁的正常伸缩，因此导致下部结构盖梁的附加推力也不一致（见图3），周而复始的温度变化，导致盖梁向一侧推移，最终引起墩柱开裂。

3、有限元分析验证

采用有限元方法分析在现有位移情况下桥墩的实际受力状态，见图4。盖梁、墩柱、系梁及桩基采用梁单元模拟，桩基侧向约束采用M法[2]进行计算。从结果可以看出，当盖梁顶端出现2.7cm位移时，桩基钢筋开始进入塑性阶段，目前盖梁顶最大位移为16.0cm，因此桩基钢筋已经发生较大塑性变形，钢筋塑性变形较大位置发生在系梁底面以下1～4m范围内。经挖探核实，系梁以下该区域内确实存在较密集环向裂缝，与有限元分析结果相互印证。

4、维修加固处理措施

结合桥梁现有病害治理经验，对该类病害的维修加固处理措施分2部分，一部分为现况已倾斜墩柱的维修加固，另一部分为耐久性维修，相关措施见图5。

4.1 现况已倾斜墩柱维修加固措施

依据检测报告并结合有限元分析结果，针对该立交桥已倾斜的桥墩采取了以下维修措施：

1）搭设临时作业支架，清理盖梁与主梁间建筑垃圾，恢复主梁的伸缩功能；

2）在立交桥L形盖梁墩柱两侧新建桩基础及C40钢筋混凝土支顶承台；

3）在支顶基础上设置支顶设备、支撑立柱和顶升千斤顶[3]，支顶设备与现状主梁间设置I55C型工字钢（3拼），工字钢顶与主梁接触面间采用1cm的橡胶垫片，使工字钢与主梁底密贴；

4）解除主梁与盖梁之间的位移限制，L形盖梁两侧主梁顶升，使墩柱及盖梁变形尽量恢复；

5）桥墩变形稳定后，安装可调高支座并废除原支座，对该轴L形盖梁顶另外一侧空心板支座进行更换处理；

6）对地下桩基裂缝进行探查，若存在裂缝应采取相应封闭措施；

7）墩柱及盖梁一部分变形恢复后，在桩基顶部和桥墩表面植筋，在新建承台的基础上进行墩柱加大截面加固；

8）对相关构造（构筑）物进行了拆除及恢复，例如导行道路结构、隔离带构造以及伸缩缝等。