箱梁底板病害防治措施

1、贵阳市黔春桥2 85m T 型刚构的设计肖春，李旭彪(中国市政工程西北设计研究院有限公司贵州分院，贵州贵阳，550004)摘要：本文主要介绍了贵阳市黔春桥285mT 型刚构的桥跨布置、结构设计、结构计算及设计施工中应注意的问题等，为同类桥梁的设计提供参考。关键词 ： T 型刚构；桥跨布置；曲线桥；预应力；悬浇施工概述黔春大桥位于贵阳市北京西路上，平面呈近东西向设置，依次跨越黔春大沟、在建黔春路、川黔铁路。全桥分为左、右 2 幅，沿左、右幅桥桥梁中 心 线 的 跨 径 布 置 均 为 5 35m（ 简 支 转 连 续 装 配 式 箱 梁 ）+2 85m（ T 型 刚 构 ）。图1桥型布置图如 图

2、 1 所 示 ，黔 春 大 沟 宽 约 10m，与 道 路 中 心 线 夹 角 约 76 o；在 建 黔 春 路宽 13m，与 北 京 西 路 道 路 中 心 线 夹 角 76 o；川 黔 铁 路 桥 下 共 5 股 铁 轨 ，净 宽 约29m， 与 北 京 西 路 夹 角 约 80 o。 结 合 桥 位 处 地 形 起 伏 较 大 、 岸 坡 稳 定 性 较 差 等特 点 ， 经 与 铁 路 管 理 、 城 市 规 划 等 部 门 协 商 ， 将 主 桥 桥 型 确 定 为 2 85m T 型刚构，上部结构采用悬浇施工。本桥于 2009年 1月开工，2009年 12 月 31 日建成通车，如

3、图 2 所示。图2主桥成桥照片收稿日期：作者简介：肖春（1982 ），男，湖北武汉人，工学硕士，工程师，从事桥梁工程设计工作。1地质水文条件场区位于贵阳岩溶盆地西侧，属剥蚀、侵蚀性低山河谷斜坡地貌类型。桥址区地形总体为东西两侧高中间低，中部为黔春大沟，为区内地形最低地段。左右两侧为斜坡地形，坡度 20 50不 等。环境地形标高为 1078.50 1129.00m ， 地 形 高 差 达 50.0m 以 上 。桥址区内未见崩塌、地面塌陷、土洞、液化土体等不利于建筑的地形、地貌及地质构造。虽拟建大桥跨越滑坡、边坡，但已支护处理。6#桥墩位于黔春路西侧滑坡体后沿、7#桥台位于川黔铁路西侧边坡坡顶。各

4、墩台基础以泥岩、泥灰岩和砂岩夹泥岩为持力层。场区为地震基本烈度 6度区。场地所处环境类别为类湿润、半湿润区，场地内地下水对混凝土、混凝土中钢筋及钢结构具有弱腐蚀性。黔春大沟污水对混凝土无腐蚀性,对砼中钢筋及钢结构具弱腐蚀性。技术标准1、 道 路 类 别 ： 城 市 主 干 路 I 级 ， 设 计 车 速 ： 60km/h 。2、平 曲 线 ：道 路 中 心 线 位 于 半 径 R=1500m 的 圆 曲 线 上 ，左 幅 主 桥 中 心 线位 于 半 径 R=1510m 的 圆 曲 线 上 ， 右 幅 主 桥 中 心 线 位 于 半 径 R=1490m的圆曲线上 。3、安全等级：一级，重要性系

5、数 1.1 ；桥梁结构设计基准期 100 年；环境类别为 II 类。4、 设 计 荷 载 ： 公 路 -I 级 ， 人 群 ： 3.5kN/m 2 。5、 桥 面 纵 坡 ： 主 桥 前 半 部 分 的 纵 坡 位 于 R=30000m 的 竖 曲 线 上 ， 后 半 部分的纵坡为 3.732% 。6、桥面横坡：主桥车行道均为单向 1.5%横坡，人行道为单向2%横坡。7、桥 宽 ：主 桥 分 为 左 、右 2 幅 ，单 幅 桥 宽 15m=2.5m （ 人 行 道 ） +12m（ 车行 道 ） +0.5m （ 防 撞 护 栏 ）。8 、 桥 下 净 空 : 黔 春 路 净 高 5m， 川 黔

6、铁 路 净 高 8 米 。9、 地 震 动 峰 值 加 速 度 ： 0.05g （ 按 6 度 设 防 ）。10、河道通航标准：黔春大沟不通航。结构设计4.1上部结构箱 梁 0# 段 长 12m（ 包 括 6# 墩 两 侧 各 外 伸 3m），每 个 主 墩“ T”构 纵 桥 向 划分 为 16 个 对 称 梁 段 ， 边 跨 现 浇 段 长 12.42m 。 梁 段 数 及 梁 段 长 度 从 根 部 至 跨中 分 别 为12m(0# 段 ) ， 6 3.5m ， 5 4m， 5 4.5m ， 3.0m(合 龙 段 ) ， 累 计 悬 臂总长69.5米。1#16#梁段采用挂篮悬浇施工，悬浇梁

7、段最大控制重量22116KN(1#段 ) ， 挂 篮 设 计 自 重 800KN 。1 ） 箱 梁 宽 ： 箱 顶 宽 15.0m ， 底 宽 8.0m ， 悬 臂 长 度 3.5m 。2）箱梁高及梁底变化曲线：箱梁高度（梁高以箱梁中心线计）在主墩与 箱 梁 相 接 的 根 部 断 面 梁 高 为 8.0m ，现 浇 段 和 合 拢 段 梁 高 均 为 3.2m 。其 余 梁底 下 缘 按 1.5 次 抛 物 线 变 化 ， 变 高 梁 段 长 度 66.5m 。3）顶、底板厚度顶 板 厚 度 ： 除6# 墩 身 范 围 内 的0# 梁 段 为0.5m 、 5# 、 7# 墩 顶 梁 端 支

8、承 截面 为 0.7m外 ，其 余 为 0.28m 。箱 梁 顶 面 设 单 向 1.5% 的 横 坡 ，顶 板 斜 置 ，底 板平置，横坡通过调整左、右侧腹板高度实现。底 板 厚 度 ： 6# 墩 身 范 围 内 的 0# 梁 段 为 1.2m ， 合 拢 段 为 0.32m ， 根 部 至 合拢 段 按 1.5次 抛 物 线 由 1.2m渐 变 至 0.32m ， 5# 、 7# 墩 顶 梁 端 支 承 截 面 0.72m ，边 跨 现 浇 段 从 0.32m 渐 变 至 0.72m ， 按 直 线 变 化 。 为 保 持 箱 内 干 燥 ， 在 箱 梁根 部 区 段 底 板 上 设 直

9、径 10cm 排 水 孔 。 为 方 便 运 营 期 间 人 员 及 机 具 进 入 箱 梁 ，在 7# 桥 台 侧 主 梁 现 浇 段 的 底 板 设 直 径 0.8m 的 人 洞 ， 由 于 5# 主 墩 较 高 不 在 5# 主墩侧底板设置人洞。（ 4 ）箱 梁 腹 板 厚 ： 6# 墩 身 范 围 内 的 0# 梁 段 为 1.0m ，1# 8# 梁 段 为 0.7m ， 10# 梁 段 16# 梁 段 为 0.5m ， 9# 梁 段 腹 板 厚 度 为 0.7 0.5m 按 直 线 渐 变 ， 合 拢段 为 0.5m ， 边 跨 现 浇 段 18# 19# 梁 段 为 0.5 0.7

10、m按 直 线 渐 变 。 0# 16# 等悬浇梁段的腹板上均设抗剪齿口。在各节段截面高度1/2位置腹板设直径10cm 通 气 孔 。5 ） 横 隔 板 ： 在 0# 梁 段 设 横 隔 板 ， 横 隔 板 顶 、 底 面 厚 度 均 为 1.0m 。 为方 便 后 期 维 护 ，在 横 隔 板 上 设 1.5 2m 人 洞 以 方 便 运 营 期 间 人 员 及 机 具 进 出 。图 3箱梁构造图图 4箱梁横断面布置4.2箱梁预应力布置主桥箱梁为三向预应力构件，纵向钢束分为顶板悬浇束、腹板悬浇下弯束、边跨顶板连续束、边跨底板连续束共 4种型式。顶板悬浇束均采用 M15-22 ，0#8#梁段腹板

11、悬浇下弯束锚具均采用 M15-22 ，9#16#梁段均采用 M15-19 ，边跨顶板连续束及边跨底板连续束均采用 M15-22 。纵向钢束均采用两端张拉。为确保结构在运营期出现病害而有补救措施，顶板悬浇束及边跨底板连续束均设置 1束备用束，规格均为 M15-22 。备用钢束不张拉也不灌浆，锚头3进行防护，长期保留，运营出现异常情况再启用备用束。顶 板 的 横 向 预 应 力 采 用 BM15-3 扁 锚 体 系 ， 间 距 为 0.5m 。 采 用 为 保 证 0# 梁段横隔板不出现裂缝，0#梁段横隔板横向预应力采用 BM15-2 扁锚。横 向预应 力 张 拉 控 制 应 力 均 为 1395

12、MPa ， 均 采 用 单 端 张 拉 方 式 ， 张 拉 端 与 锚 固 端 交错布置。0# 8# 梁 段 竖 向 预 应 力 采 用 BM15-2 体 系 ， 张 拉 控 制 应 力 为 1395MPa ， 采用 梁 顶 一 端 张 拉 方 式 ， 在 墩 梁 固 结 处 竖 向 预 应 力 埋 入 墩 柱 的 最 大 长 度 为 5m。9#梁段现浇段的竖向预应力采用 JL32 精轧螺纹钢筋，YGM32锚具，张拉控制 应 力 为 0.9 930=837MPa ，采 用 梁 顶 一 端 张 拉 方 式 ，精 轧 螺 纹 钢 筋 可 作 为 挂篮的后锚支点。施工时对不少于 5%的精轧螺纹钢筋设

13、测力环，并用扭矩扳手做扭力测定，且竖向预应力采用二次张拉工艺完成。横、竖向预应力一般滞后纵向预应力 2个节段张拉。端横梁为普通钢筋混凝土构件。4.3下部结构Z5# 、 Y5# 分 联 墩 均 采 用 实 心 独 柱 花 瓶 墩 ，墩 高 均 为 41.5m ，墩 底 为 2.5 4m 矩 形 截 面 ， 承 台 厚 度 为 3.0m ， 单 个 桥 墩 共 4 根 桩 径 1.8m 的 扩 底 桩 ， 桩 底直 径 增 大 至 2.5m 。Z6# 、 Y6# 桥 墩 均 采 用 双 肢 薄 壁 墩 ， 墩 身 为 1.4 8m 的 实 心 矩 形 截 面 ， 墩高 均 为 12m，承 台 厚

14、度 为 5.0m ，单 个 桥 墩 采 用 6 根 桩 径 2.3m 的 扩 底 桩 ，桩 底直 径 增 大 至 3.0m 。Z7# 、 Y7# 桥 台 均 采 用 U 型 桥 台 ， 承 台 厚 度 均 为 2.5m ， 单 个 桥 台 采 用 2 3=6 根 桩 径 1.8m 桩 基 。主桥各墩台桩基均为人工挖孔桩，均按嵌岩桩设计。4.4主要材料C55 砼：T型刚构箱梁C40 砼：6#主墩墩身GPZ(II)8DX/SX支座：5#墩及 7#桥台处梁底支座聚丙烯腈纤维网：在箱梁 0#9#节段需在混凝土中掺入聚丙烯腈纤维网，用 量 为 1kg/m 3 。带 肋 钢 筋 网 ： 为 防 止 箱 梁

15、 底 板 裂 缝 ， 在 箱 梁 0# 6# 节 段 底 板 设 6mm 带肋 钢 筋 网 ， 间 距 10 10cm 。4.5上部结构施工方法主桥 1#16#节段采用挂篮悬浇施工，现浇段采用支架施工，5#桥墩处支 架 高 约 40m， 为 保 证 支 架 的 稳 定 ， 搭 设 支 架 时 将 支 架 与 5# 桥 墩 墩 柱 连 接 。结构分析45.1计算说明左、右幅桥均位于曲线上，左幅桥桥面中心线的的半径为1510m ， 右 幅桥 桥 面 中 心 线 的 曲 线 半 径 为 1490m 均 较 大 ， 因 此 左 、 右 幅 桥 均 按 直 桥 计 算 。纵桥向按全预应力构件设计，箱梁横

16、向框架按 A类预应力构件设计。5.2纵桥向有限元荷载工况采 用 桥 梁 博 士 V3.2 对 主 桥 进 行 施 工 、运 营 期 间 的 静 力 计 算 ，采 用 MidasCivil2006 v7.20 进 行 静 力 复 核 及 动 力 计 算 。 主 要 荷 载 工 况 如 下 ：（ 1 ） 预 应 力 砼 自 重 为26KN/m 3， 钢 筋 砼 自 重 取25KN/m 3 ， 沥 青 砼 自 重 取24KN/m 3 。 将 端 横 梁 、 0# 梁 段 横 隔 板 自 重 作 为 集 中 力 加 载 于 主 梁 上 。 对 可 能 的过 桥 管 线 重 量 取 为 10KN/m 。

17、2）汽车荷载为公路I 级，单幅桥按三车道计算，考虑车道折减。3）汽车制动力及冲击力按公桥规1计算。（4）根据公预规（ JTGD62-2004）2第条计算箱梁在腹板两侧上、下翼缘的有效宽度。5 ） 钢 束 的 孔 道 摩 阻 系 数 和 偏 差 系 数 k 分 别 取 值 0.17 、 0.0015 。6）收缩徐变：收缩徐变时间 10 年，环境相对湿度 80%，收缩徐变影响力按公预规（JTGD62-2004）2计算。7 ） 各 墩 台 不 均 匀 沉 降 均 按 2cm 考 虑 。8）按升温 24、降温 18考虑。（ 9 ）桥 面 沥 青 混 凝 土 铺 装 层 厚 度 为 7cm ，按 照 公

18、 桥 规 （ JTG D62-2004） 1 表 4.3.10-3，桥面板局部升温 17.6 ，局部降温 6.2 。5.3纵桥向应力计算结果16.516.58.88.8-0.5-0.5-0.510.810.8(a)上缘截面最大与最小正应力(b ) 下 缘 截 面 最 大 与 最 小 正 应 力图 5 主梁单元正常使用极限状态荷载短期效应组合应力表如图 5 所示，主梁各单元正常使用极限状态荷载短期效应组合主梁单元上 缘 最 大 正 拉 应 力 为 0.5MPa ， 由 于 梁 端 及 墩 梁 固 结 处 受 力 较 复 杂 ， 可 认 为 拉应力满足要求；下缘均无正拉应力，满足规范要求。17.7

19、17.711.211.2(a)上 缘 截 面 最 大 与 最 小 正 应 力(b ) 下 缘 截 面 最 大 与 最 小 正 应 力5图 6 主梁单元正常使用极限状态荷载标准值组合应力表如图 6 所示，正常使用极限状态荷载标准值组合主梁单元上缘最大正压应 力 为 17.7MPa ， 下 缘 最 大 正 压 应 力 为 11.2MPa ， 均 小 于 17.8MPa ， 满 足 规 范要 求 。设计及施工需注意事项6.1箱梁底板病害防治措施近年来，一些连续刚构桥在施工过程中出现底板纵向裂缝、底板钢束崩出、底板混凝土劈裂等破坏形式，主要原因在于底板钢束为曲线，张拉时较大的向下径向力易对底板产生破坏

20、5。为保证底板不出现纵向裂缝，对底板进行横向计算，除考虑自重、二期恒载、车辆荷载、人群荷载、收缩徐变、整体升降温、箱梁内外温差等作用外，还考虑了底板预应力钢束径向力的作用，计算结果显示底板上、下缘截面的纵向裂缝宽度均满足规范要求。为保证施工期间底板钢束不崩出，设置了底板防崩钢筋，如图 7 所示。防 崩 钢 筋 采 用 直 径 12mm 的 R235 钢 筋 ， 纵 向 间 距 20cm ， 布 置 于 梁 高 变 化 段 的底 板 。为保证底板混凝土不出现劈裂破坏，在底板设置复合箍筋以加强底板的抗 剪 能 力 及 整 体 性 ， 如 图 8 所 示 。 施工过程中未出现底板纵向裂缝、底板钢束崩出、底板混凝土劈裂等破坏。图7底板防崩钢筋构造图8底板复合箍筋构造6.2临时合龙束的张拉力的控制主梁合龙过程中， 若顶、底板临时合龙束的张拉力过大， 可能会对合龙段劲性骨架造成强度或稳定