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5、鋼筋混凝土及預應力混凝土連續(xù)梁及懸臂梁橋
連續(xù)梁橋及懸臂梁橋的截面形式常包括T形、I形和箱形。跨徑30米以上的橋梁大多采用箱形截面,并普遍采用變高度的不等跨梁設計。等高度的鋼筋混凝土連續(xù)梁一般適用于跨徑在30米以下的橋梁,而變高度的鋼筋混凝土連續(xù)梁或懸臂梁則通常適用于跨徑在50米以下的橋梁。對于跨徑偏大的此類橋梁,若仍采用鋼筋混凝土材料,不僅會消耗大量材料,而且橋面負彎矩區(qū)還容易出現(xiàn)橫向裂縫。
對于等高度的預應力混凝土連續(xù)梁,其一般跨徑在60米以下;而變高度的預應力混凝土懸臂梁,其跨徑大多在100米以下,但也有超過100米的情況。同樣,連續(xù)梁的跨徑大多在200米以下,但超過200米的情況也并不罕見。這類橋梁在跨越障礙物或作為城市立交橋時較為常見,不論跨徑大小,均有可能出現(xiàn)各種病害。
常見病害及完善措施:
1)鋼筋混凝土及預應力混凝土懸臂梁
(1)懸臂梁牛腿端下?lián)线^大,常伴有墩頂橋面開裂。這主要是由于懸臂部分剛度不足、尺寸偏小、超重車影響或縱向預應力損失較大等原因造成。完善措施包括增加懸臂部分的剛度、優(yōu)化尺寸設計、限制超重車通行以及加強縱向預應力等。
(2)懸臂梁牛腿處局部裂縫。這主要是由于配筋不足、高度偏小、溫度影響或掛梁與牛腿連接不順等原因造成。完善措施包括增加配筋、優(yōu)化尺寸設計、考慮溫度影響以及加強掛梁與牛腿的連接等。
(3)懸臂梁的錨固孔跨徑過大時,在尺寸偏小或配筋不足的情況下,可能出現(xiàn)跨中下?lián)匣蚩缰辛旱棕Q向裂縫。完善措施包括合理控制錨固孔跨徑、增加尺寸和配筋等。
(4)預應力筋錨固齒板后的斜向裂縫。這主要是由于齒板附近應力集中過大、普通鋼筋配置偏少或預應力束錨固過于集中等原因造成。完善措施包括優(yōu)化齒板設計、增加普通鋼筋配置以及分散預應力束錨固等。
(5)箱梁頂、底板縱向裂縫。這主要是由于頂、底板橫向彎矩過大、無橫向預應力、箱梁橫向彎曲空間效應、板厚偏小或橫向配筋不足等原因造成。完善措施包括增加橫向預應力、優(yōu)化板厚和配筋設計等。
(6)箱梁頂、底板梗腋處的縱向裂縫。這主要是由于該處有大量預應力縱向鋼束通過、局部應力過大或箱梁的正剪力滯效應考慮不足等原因造成。完善措施包括優(yōu)化預應力鋼束布置、考慮剪力滯效應以及增加局部配筋等。
(7)箱梁腹板中部的豎向裂縫。這主要與混凝土收縮、箱梁內(nèi)外溫差或腹板水平筋不足等原因有關。完善措施包括加強混凝土養(yǎng)護、控制箱梁內(nèi)外溫差以及增加腹板水平筋等。
(8)箱梁腹板上的斜裂縫。這主要是由于縱向或豎向預應力不足、損失過大、箱梁內(nèi)外溫差過大、箱梁的抗彎或抗扭剛度不足等原因造成。完善措施包括增加預應力、優(yōu)化箱梁尺寸和配筋設計以及加強施工質(zhì)量控制等。
(9)箱梁腹板上的水平裂縫。這主要是由于箱梁橫向彎曲空間效應與內(nèi)外溫差應力使腹板內(nèi)側(cè)或外側(cè)產(chǎn)生較大的豎向應力等原因造成。完善措施包括增加箱梁橫向剛度、考慮內(nèi)外溫差應力以及加強豎向預應力等。
(10)懸臂施工時各分段接縫或合攏段接縫出現(xiàn)裂縫。這主要是由于施工接頭處理不好或預制拼裝接縫不密實等原因造成。完善措施包括加強施工接頭處理、確保預制拼裝接縫密實以及加強接縫處的防水和防銹等。
(11)在箱梁較寬時,容易出現(xiàn)橫隔板或橫梁跨中產(chǎn)生豎向裂縫。這主要是由于橫隔板或橫梁中施加的橫向預應力不足或損失過大等原因造成。完善措施包括增加橫向預應力、優(yōu)化橫隔板或橫梁尺寸和配筋設計等。
2)鋼筋混凝土及預應力混凝土連續(xù)梁
跨中下?lián)线^大往往伴隨著跨中梁底橫向開裂、墩頂處橋面開裂或腹板斜裂縫等問題。這主要是由于抗彎剛度不夠、梁高偏矮、腹板偏薄、縱向預應力不足或損失過大等原因造成。完善措施包括增加梁高和腹板厚度、加強縱向預應力以及優(yōu)化配筋設計等。
其他病害與鋼筋混凝土及預應力混凝土懸臂梁的相同,針對這些病害,以下是根據(jù)當前技術加以完善的加固方法:
(1)對于懸臂梁牛腿端下?lián)线^大:
· 最有效的方法是補加預應力。利用變高度梁的特點,在鋪裝層中精心布置通長無粘結(jié)預應力索,并確保其牢固錨固在牛腿上。為增強橋面與箱梁頂板的連接,應通過植入高質(zhì)量、數(shù)量充足的錨筋來有效傳遞橋面預應力。對于單箱多室截面并具備足夠箱高的情況,可在中腹板頂部兩側(cè)布置通長體外束,并特別注意其對錨固孔可能產(chǎn)生的影響,確保加固效果的同時不影響結(jié)構(gòu)安全。
(2)對于牛腿處裂縫:
· 常規(guī)做法是在裂縫兩側(cè)粘貼塊形鋼板或鋼板條以增強結(jié)構(gòu)強度。若箱內(nèi)牛腿處具備操作空間,可考慮采用從外部鉆斜孔后穿預應力筋進行張拉錨固的方法,這種方法能夠更直接地針對裂縫進行加固,提高加固效率。
(3)對連續(xù)梁跨中和懸臂梁錨固孔跨中下?lián)线^大:
· 體外預應力加固是一種非常有效的方法。根據(jù)變高度梁的特點,在箱內(nèi)腹板兩側(cè)精心布置直線形或折線形體外預應力束進行加固。對于等高度連續(xù)梁,建議采用折線形布束加固,以更好地適應梁的變形并提高加固效果。
(4)對預應力錨固齒板附近的裂縫:
· 一般采用灌縫處理后粘貼薄鋼板或碳纖維等復合材料進行加固。這些材料具有高強度、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點,能夠有效提高結(jié)構(gòu)的承載能力并延長使用壽命。
(5)墩頂處橋面橫向裂縫:
· 可采用鑿除原有鋪裝層混凝土后,在頂板面增設縱向普通受拉鋼筋或無粘結(jié)預應力筋的方法進行加固。預應力鋼束應牢固錨固在現(xiàn)澆層中,以確保加固效果。此外,也可在箱內(nèi)腹板兩側(cè)的截面重心軸以上設置體外預應力索進行加固,以提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
(6)對連續(xù)梁跨中梁底橫向裂縫或分段接頭橫向裂縫:
· 常采用縱向粘貼鋼板或碳纖維等復合材料進行加固。這些方法能夠迅速提高梁的承載能力并減少裂縫的進一步發(fā)展。對于分段拼裝接頭裂縫,若屬于非受力引起,可采用灌膠封閉的方法進行處理。
(7)對箱梁頂、底板縱向裂縫:
· 常采用橫向粘貼鋼板或其它纖維復合材料進行加固,或增設橫向聯(lián)系以提高結(jié)構(gòu)的整體性。若頂板底面縱向開裂主要是由于頂板橫向跨度過大且未設橫向預應力所致,可考慮在頂板上面的鋪裝層中增設橫向預應力筋,并在鋪裝層與頂板間植入大量錨筋來傳遞橋面預應力,以增強結(jié)構(gòu)的承載能力。
(8)對箱梁頂、底板梗腋處的縱向裂縫及腹板豎向裂縫:
· 可采用封閉、灌縫或粘貼纖維復合材料等方法進行加固。這些方法能夠迅速減少裂縫對結(jié)構(gòu)的影響,提高結(jié)構(gòu)的耐久性。
(9)對腹板上的斜裂縫:
· 可采用在腹板上粘貼鋼板或纖維復合材料進行加固,或適當增加腹板厚度以提高其承載能力。此外,也可在縱向或豎向施加預應力等方法進行加固,以更好地適應梁的變形并提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
(10)對腹板上的水平裂縫:
· 可采用在腹板上粘貼豎向鋼板或纖維復合材料進行加固,或增加橫向聯(lián)系如增設橫隔板等方法提高結(jié)構(gòu)的整體性。此外,也可施加豎向預應力進行加固,以進一步提高結(jié)構(gòu)的承載能力。
(11)對箱梁內(nèi)的橫隔板或橫梁跨中豎向開裂:
· 可在橫隔板兩側(cè)補加橫向體外預應力并穿出箱壁進行錨固。這種方法能夠迅速提高橫隔板的承載能力并減少裂縫的進一步發(fā)展。此外,也可增設橫隔板以增強抗橫向彎曲及扭轉(zhuǎn)的能力,提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
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