危桥加固方案示例

1、 宁高公路秦淮河大桥宁高公路秦淮河大桥右线主跨箱梁加固方案右线主跨箱梁加固方案宁高高速公路机场互通N匝道桥（简称秦淮河大桥）主跨跨越秦淮河，24号墩至27号墩之间为30m+45m+30m的3孔变截面变宽度预应力混凝土连续梁桥，斜桥正做，上、下行分离。主墩采用圆柱Y型实体墩，基础为钻孔灌注桩。桥梁立面布置图和平面示意图如图1-1、图1-2所示。秦淮河大桥设计荷载为汽车超20级，挂车120。预应力混凝土连续箱梁截面为单箱双室截面，25号墩顶处箱梁截面高度2.5m，25号墩至26号墩间的45米跨跨中箱梁截面高度1.3m。箱梁采用50号混凝土。秦淮河大桥箱梁施工采用满堂支架现浇混凝土的施工工艺。于19

2、97年10月20日进行了左幅桥箱梁混凝土浇筑；1997年12月底进行了右幅箱梁混凝土浇筑。全桥于1998年4月完成主体工程，同年9月全桥通车。一、工程概况一、工程概况图1-1图1-2二、前期工作的回顾二、前期工作的回顾1999年年3月，月，发现秦淮河大桥右幅预应力混凝土箱梁45m跨跨中区段有向下变形向下变形、桥面下凹桥面下凹的现象，有关单位召开了专家会议。 2000年年8月，月，开始进行对箱梁进行详细检查及变形观测。 2001年年2月月18日，日，在机场路管理处翠屏山宾馆又召开了研讨会，决定以后每3个月用桥梁检测车检测一次，并对箱梁裂缝进行定量观测。 20012001年年7 7月月，中交第二公

3、路勘察设计院受托进行设计验证设计验证并提交相关报告 20012001年年9 9月月6 6日日，成立了领导小组和专家组，并决定由东南大学根据制订的监测方案进行定期检查与监测工作。 20012001年年9 9月月起，秦淮河大桥预应力混凝土连续箱梁定期现场监测工作共进行了7次。2001年9月至2002年1月是每月监测测量1次；2002年1月至6月是每3个月监测1次。 20032003年年7 7月月1 1日日，东南大学交通学院桥梁与隧道研究所组织力量进入中跨右幅箱梁右室内进入中跨右幅箱梁右室内，对南京方向半跨的箱梁内表面裂缝进行了检查，并提交箱梁裂缝状况检查报告 。 以上工作内容为：定期现场监测与详细

4、检查工作定期现场监测与详细检查工作包括桥面（箱梁）变形、箱梁控制截面的混凝土应变、包括桥面（箱梁）变形、箱梁控制截面的混凝土应变、桥面高度、箱梁伸缩缝处水平变形、箱梁混凝土裂缝桥面高度、箱梁伸缩缝处水平变形、箱梁混凝土裂缝检查及外观缺陷检查、支座现状检查、箱梁混凝土的检查及外观缺陷检查、支座现状检查、箱梁混凝土的回弹测试等回弹测试等 ；另外，还包括设计验算。可以看出，有关各方针对本桥出现的问题作了大量细致而详尽的工作。l箱梁外部l箱梁内部三、前期相关工作的结果与结论三、前期相关工作的结果与结论 箱梁外部箱梁外部1、右幅箱梁混凝土外观缺陷 腹板斜裂缝除右幅箱梁左腹板上有个别斜裂缝外，右幅箱梁的裂

5、缝主要是箱梁右腹板斜裂缝。右幅箱梁中跨（45m跨）1/4L和3/4L区域内的裂缝示意图参见图2-1。在距25墩约10-16米处有大约8条主要斜裂缝，分布较规则、间距不大，与顶板线成大约45度角，向支座方向延伸；在距26号墩约12m处也有相应的斜裂缝，形态与前述斜裂缝相似。斜裂缝基本上出现在箱梁底板附近位置，并斜向延伸至上翼板下。腹板下部的水平裂缝水平裂缝主要位于箱梁底板与腹板的交界上方约30cm位置上，沿箱梁纵向呈水平发展，各桥跨均有，其中以边跨30m的箱梁最明显，裂缝宽度约为0.10.15mm。底板混凝土裂缝箱梁底板表面所观察到的裂缝总体上以顺桥向为多，且基本上在45m跨箱梁的1/4跨以及3

6、/4跨处区域内，很不规则。其中，有顺桥向发展的裂缝还在有的地方横向发展。普通钢筋锈蚀仅在边跨距27号墩约4.2m处的箱梁底板表面观察到底板表面顺桥向有干涸的白色水泥迹和褐色的铁锈迹2、左幅箱梁混凝土外观缺陷左幅箱梁混凝土外观缺陷左幅箱梁混凝土的外观缺陷主要是底板混凝土剥落。图2-1 箱梁内部箱梁内部 东南大学交通学院桥梁与隧道研究所在进行箱梁检查时，箱内干燥，没有观察到桥面水渗漏入箱的现象，也没有检查到雨水渗漏的水迹，本次箱梁内裂缝检查，以大号手电筒及箱内已挂有的白炽灯为照明基本条件，用皮尺测量裂缝的位置并且对典型的裂缝用裂缝宽度读数显微观测镜观测最大裂缝宽度。检查的目的主要是通过进入右幅箱梁

7、段的右室检查内表面裂缝分布状况。 在箱梁顶板下混凝土表面裂缝检查中，发现在顶板齿板前端混凝土表面存在着纵向裂缝，位于齿板前的中央，最大的裂缝宽度为0.28mm。 在接近14跨处发现一条从中肋板顶部向顶板中央的裂缝，其它边肋处齿板距边肋距离太近无法观察。裂缝分布状况见图2-2，凡以“+”表示的即为齿板前端的裂缝，其它则为顶面下表面混凝土裂缝。 图中括号内前面数字表示裂缝起始端至墩顶横隔板内表面距离，后面数字表示裂缝起始端至中肋内表面的距离。从2001年9月26日至2002年6月15日近9个月的定期现场监测工作，现对箱梁混凝土的主要外观缺陷发展情况汇总如下：右幅箱梁右腹板表面的斜裂缝较多，为了突出

8、重点，监测重点选择了其中的10条裂缝。监测的主要内容是这10条裂缝的长度和宽度（固定观测点），同时还注意是否有新的斜裂缝或其它受力裂缝出现。右幅箱梁主要的外观缺陷是右腹板上的斜裂缝，虽然目前没有进一步发展，但是涉及到秦淮河大桥的安全性、实用性。 主要结论：主要结论：1、秦淮河大桥预应力混凝土箱梁在中跨某些截面秦淮河大桥预应力混凝土箱梁在中跨某些截面上的混凝土拉应力及主拉应力值尽管在设计规范允上的混凝土拉应力及主拉应力值尽管在设计规范允许的范围内，但是偏大，同时右幅箱梁在施工过程许的范围内，但是偏大，同时右幅箱梁在施工过程中没有预压支架，由此可能导致箱梁的横向扭转变中没有预压支架，由此可能导致箱

9、梁的横向扭转变形，进而使这些截面上的混凝土拉应力及主拉应力形，进而使这些截面上的混凝土拉应力及主拉应力进一步增大而超过限值，造成右幅箱梁跨中部位的进一步增大而超过限值，造成右幅箱梁跨中部位的横向沉陷以及箱梁右腹板混凝土的斜裂缝。横向沉陷以及箱梁右腹板混凝土的斜裂缝。 2、秦淮河大桥右幅箱梁腹板裂缝和桥面凹陷秦淮河大桥右幅箱梁腹板裂缝和桥面凹陷在目前的交通量和交通组成条件下基本处于在目前的交通量和交通组成条件下基本处于稳定状态，除少数的裂缝宽度有所增大（最稳定状态，除少数的裂缝宽度有所增大（最大变幅在大变幅在0.1 mm左右）外，重点观测的大部左右）外，重点观测的大部分腹板斜裂缝在监测期间没有重

10、大的发展，分腹板斜裂缝在监测期间没有重大的发展，也没有明显的新裂缝出现。也没有明显的新裂缝出现。 3、研究认为，观测到的箱梁相对变形情况，即、研究认为，观测到的箱梁相对变形情况，即箱梁的相对变形表现为边跨下挠，中跨上拱的现象箱梁的相对变形表现为边跨下挠，中跨上拱的现象是由在观测过程中的温度在箱梁高度上的不均匀是由在观测过程中的温度在箱梁高度上的不均匀分布引起的。右幅箱梁刚度由于斜裂缝的出现而有分布引起的。右幅箱梁刚度由于斜裂缝的出现而有所降低，所以其相对变形比左幅箱梁要大。所降低，所以其相对变形比左幅箱梁要大。 4、箱梁混凝土的回弹测试表明箱梁混凝土的强、箱梁混凝土的回弹测试表明箱梁混凝土的强

11、度符合设计要求。度符合设计要求。5 5、 设计验证报告设计验证报告认为，认为， 秦淮河大桥的设计基本秦淮河大桥的设计基本能满足能满足设计规范设计规范，可以保证正常使用，但在中跨，可以保证正常使用，但在中跨的抗弯、抗剪设计中预留安全储备较小。鉴于右幅桥的抗弯、抗剪设计中预留安全储备较小。鉴于右幅桥已经发现裂缝及挠度过大等问题，建议对裂缝进行封已经发现裂缝及挠度过大等问题，建议对裂缝进行封闭处理，并对其进行长期观测。闭处理，并对其进行长期观测。6、边跨箱梁的实测挠度均小于计算值。在工况、边跨箱梁的实测挠度均小于计算值。在工况3和工和工况况4作用下，箱梁中跨作用下，箱梁中跨1/4截面和跨中的挠度已超

12、出计截面和跨中的挠度已超出计算挠度，实验得到的校验系数已经超过算挠度，实验得到的校验系数已经超过10%，相对残，相对残余变形也超过余变形也超过20%，不能满足，不能满足大跨径混凝土桥梁实大跨径混凝土桥梁实验方法验方法的相关规定。的相关规定。四、箱梁加固方案四、箱梁加固方案根据相关的监测资料，本桥主要问题为本桥主要问题为：在L/4到跨中区域箱梁腹板出现斜裂缝，在底板出现纵向裂缝；跨中挠度较大。因而，我们的加固思路为全面提高桥梁的刚度和抗裂能力，以保证桥梁在正常使用状态具有足够的刚度、强度和耐久性，在此思路下，提出以下两个加固方案。方案一、粘贴钢板和施加纵向体外预应力加固方案、粘贴钢板和施加纵向体

13、外预应力加固方案 （推荐方案）（推荐方案）鉴于桥梁当前的状况，拟先对于宽度大于0.2mm的裂缝进行灌浆封闭裂缝，然后在L/4到跨中区域腹板外侧粘贴钢板，以提高抗剪能力，改善箱梁主应力水平和斜截面强度；同时在中跨箱梁跨中范围施加体外预应力钢束，以提高桥梁结构的刚度和抗裂能力。对于底板纵向裂缝的处理，可以采用在底板上缘外贴两层碳纤维布进行裂缝封闭和加固处理。另外，建议加厚桥面铺装层，以改善箱梁由于日照温差所引起的应力。该方案的优点：1。粘贴钢板不需要破坏箱梁的外形。2。施工工艺简单，施工质量易于控制。3、对受拉区施加预应力，可以抵消部分自重应力，起到卸载作用，从而能较大幅度提高梁的承载能力，在自重

14、增加很小的情况下可大幅度改善和调整原结构的受力和变形状况，提高结构刚度、抗裂性。 4、由于自重增加小，故对墩台及基础受力状况影响很小，节省加固投资。同时施工工期短，也较经济。该方案的缺点：为了提高粘结质量及耐久性，需要安装锚固螺栓，这一点对已建预应力箱梁的施工增加了施工难度。粘结钢板加固工艺流程：A、在混凝土和钢板上钻孔以备安装膨胀锚固螺栓。B、被粘混凝土和钢板粘合面表面处理。C、建筑结构胶配置并涂敷。D、粘结E、安装膨胀锚固螺栓并加压。F、常温固化。G、防锈处理。体外预应力加固的施工工艺体外预应力加固的施工工艺： 1、体外预应力筋锚固端的定位及施工。锚固点是确保体外预应力加固工艺成功的关键，应先按设计放样，然后下料组装，并与原结构牢固结合，使其能承受预应力。 2、放置预应力筋。放置安装过程是：A：预应力筋下料；B：镦锚板处的锚头安装。C：穿筋