大桥桥梁病到害与维修.doc

《大桥桥梁病到害与维修.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大桥桥梁病到害与维修.doc（73页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、爪村滦河大桥桥梁病害与维修摘 要本文首先简明扼要地论述了旧桥加固的意义、桥梁检测技术以及对旧桥评价的原则，并简要介绍了国内外有关旧桥加固的方法与技术及其在工程实际中的应用，然后介绍作者的研究工作。本文主要结合爪村滦河大桥突发病害和应急维修的设计与施工情况，首先介绍了该桥的简况，病害情况，通过运用桥梁博士软件对桥梁结构复核计算，得出桥梁的受力薄弱环节。对这些环节进行维修加固设计，根据原桥情况及交通量确定该桥维修加固的荷载标准为汽一超20级，挂一100。采取维修加固的主要方法是：对墩顶湿接头和横隔板进行补强，对支座改单排为双排，该横隔板钢板焊接为湿接，加强桥面铺装。在最短的时间内保证桥梁恢复通车，

2、其经济效益和社会效益十分明显。本文不仅具有一定的理论意义，而且有实用价值，可供其他同类旧桥加固工程作借鉴。关键词：桥梁维修加固，T型梁，检测，设计，总结目 录第一章 绪 论 - 3-19 第一节 公路旧桥加固的意义-3-9 第二节 公路旧桥检测、评定与加固技术-9-18 第三节 本文所做的工作-18-19 第二章 桥梁工程概况-19-32 第一节 检测依据和内容 - 20-21 第二节 主要检测结果 - - -21-32 第三章 原桥结构复核计算-33-46 第四章 桥梁维修设计 -47-68第一节 设计依据及采用的规范-47-48 第二节 原桥结构复核计算结果-48-49 第三节 结构设计计

3、算结果-49-66 第四节 施工控制-66-67 第五节 养护建议-68 第五章 该桥维修工程的几点体会-68-69 参考文献-70-71 第一章.绪 论第一节 公路旧桥加固的意义公路日益成为经济运输的大动脉,良好的路况才能提供安全、快速的运输条件。而桥梁更是确保公路畅通的瓶颈，其承载能力和通行能力是公路运输发展的重要指标。近几年来，一方面公路交通量急速增长，大型重载车辆越来越多，需要更高标准的桥梁;另一方面原有的公路桥梁因使用期长，破损等原因难以满足现在公路运输的发展需求，这两方面形成矛盾。公路桥梁造价昂贵，在公路运输中发挥着重要作用，因此，人们在桥梁建设过程中，总是采取各种措施，千方百计确

4、保工程质量。尽管如此，公路桥梁长期在自然环境(大气腐蚀、温度、湿度变化)和使用环境(荷载作用与频率的增加、材料与结构的疲劳)的作用下，总会逐渐产生损坏现象，这是一个不可逆的过程。桥梁和其他建筑物一样，其“生命周期”亦不外乎经历以下三个阶段:建造、使用和老化。在桥梁运营期间，由于车辆，特别是超重车辆行驶，以及外界各种因素的作用和影响导致桥梁结构迅速产生病害、出现缺陷，严重影响到桥梁正常使用。为了保证交通畅通，就需要对桥梁进行维修、加固和改造。20世纪50、60甚至70年代建设的桥梁，已经运营30-5O年，这些桥梁已不适应当今经济快速发展的需要，病害和缺陷累累，因此加固、维修便成为一个十分突出的函

5、待研究解决的课题。我国在20世纪60一70年代修建的桥梁，设计荷载标准较低，而且这部分桥梁中一大部分仍在服役，已不适应交通量日益增长的需要，因此，旧桥维修、加固任务十分繁重。实践证明，采用适当的加固技术和拓宽措施，对恢复和提高旧危桥的承载能力及通行能力，延长桥梁的使用寿命，以满足现代化交通运输的需要，是可行的。这样一能节省大量投资，收到良好的社会经济效益，二是通过维修和改造旧危桥，是消除交通安全隐患，提高公路通行能力和服务水平的有效途径，亦是检验公路部门管养水平的重要标准。美国从1950年至1994年建设的大于6m的桥梁中，被定级为结构性缺陷的桥梁占13.9%之多。在其他一些国家如法国、挪威和

6、德国，缺损桥梁比例分别达到39%, 37%和26。我国在近20年建造了大量的公路桥梁，同时，大量的桥梁因使用期较长，交通量激增等原因而出现不同程度的损坏，危桥数量呈增长趋势。旧桥加固、维修工作应当说是一项技术上可行、经济上合理的举措。但也存在许多实际困难，如:旧桥原始资料难以查找、缺乏资金和成熟技术支持，使得旧桥维修加固工作难以开展。究其原因，一是对旧桥维修加固持有不同认识，一些人认为“维修加固老的，不如建座新的”，费力不讨好、体现不出政绩;二是维修加固旧、危桥比建新桥繁杂、技术难度大，而设计费和施工造价都偏低，由于旧桥维修加固就像给危重病人动手术，风险很大，且利润不高，而每座桥的情况又是千差

7、万别，通用性差，使得有能力的勘察、设计、施工单位不愿介入，于是造成维修加固、改造旧桥成为有行无市的局面。然而，随着我国高速公路建设和发展，逐步建成全国干线、高速公路网络，其中原有的公路将发挥从干线到支线、再到各地分散物流的重要作用。因此，研究延长既有桥梁使用寿命的方法，力求加以充分利用，使有限的建设资金用于当前急需的工程，这是一项十分重要的任务，应当提到各级公路管理部门的议事日程。所以，在今后一段时间，大力开展旧危桥维修加固、改造利用工作，将是全国各级公路交通部门义不容辞、光荣而艰巨的任务。为了使旧危桥的维修加固改造工作顺利展开，应当采取行之有效的技术措施，防止那些不切合实际的做法，这就需要认

8、真总结过去的旧桥维修加固的实践经验，认真研究旧桥维修加固、维修技术，扎扎实实，对症下药。二、旧桥检测、评价和加固技术研究的重要意义旧桥维修加固改造技术，是针对正在使用的旧桥进行检测、评价、维修、加固或改造等技术对策的总称。据日本有关统计资料表明，对于结构建筑物(包括公路桥梁)承载能力和使用性能进行检测、评价，在投入使用后一般有两次高峰期，一是投入使用后约20年，称为小周期，二是约60年左右，称为大周期。小周期对结构进行检测的目的是:确保结构建筑物处于完好的技术状态;大周期是对结构建筑物进行鉴定，判定其使用状态，以便作出相应的对策。近十几年来，我们进行旧桥检测、评价和加固技术的研究，主要是针对2

9、0世纪50一80年代修建的公路桥梁，其中大部分是钢筋混凝土梁桥和双曲拱桥，目的是对这些桥梁使用状况作出符合客观实际的判断，从而制定出相应的技术加固或改造措施。自20世纪70年代以来，我国着手对旧维修桥加固改造技术进行研究。在“六五”计划期间，对公路旧桥的检测、评价和维修加固方法进行了广泛的研究和工程实践，并取得了良好的社会效益和经济效益。“七五”期间，交通部适时地将“旧桥检测、评价、加固技术的应用”列为1989一1990年科技进步“通达计划”项目，交通部科技情报所具体组织推广。此举极大地推动了公路旧桥维修加固、改造技术研究，因此，在公路梁桥和拱桥等旧桥承载力的检测、评定、加固改造技术和施工工艺

10、等都取得了许多宝贵经验，推荐出不少座旧桥加固、改造成功的范例。 三、旧桥加固、改造与桥梁建设可持续发展 桥梁是公路的主要组成部分，修路架桥总是相伴相随，对当地和周边地区经济发展起着十分显著的作用。尽管建设桥梁时，充分考虑了当时当地远景经济发展和社会诸多方面的需求，采取时代最先进技术和材料，但仍然难以摆脱历史的局限性。随着科技进步、社会工业化水平提高，车辆载重量增大，车速相继提高，人们对道路服务水平也提出新的要求。但是，早期建设的桥梁，标准低和承载力不足，逐步阻碍交通畅通，成为公路交通“瓶颈”。特别是大型、重型车与日俱增，致使公路交通安全与畅通受到严重影响，为此，维修、加固、改造、拓宽改建，提高

11、现有桥梁的通行能力和服务水平，以缓解日趋紧张的交通压力，从而使桥梁建设可持续发展问题日显重要和突出。因此，我们在考虑公路桥梁建设的有关问题时，应当充分认识和正确理解在国民经济的可持续发展中公路桥梁的地位和作用。既要实现公路桥梁的建设目标安全、畅通、高效益和低成本，又要对新建成的桥梁加强维修保养，预防发生病害，及时根治缺陷，确保其持续安全运营，维持较高服务水平和通行能力，并满足交通持续增长的需要。这就是说，新建桥梁和旧桥加固改造二者不可偏废。公路桥梁建设可持续发展，不仅是建设新建项目，同时对已建成的桥梁来说，意义也很深远的。截至1998年底，全国共有公路桥梁210822座，其中临时性桥梁3053

12、座，危桥4105座，而且位于国、省道上的临时性桥梁和危桥数目分别达到405座和1253座，占临时性桥梁和危桥总数的13%和31%。交通部公路科学养护与规范化管理纲要(1991至2000年)中提出:“到本世纪末，基本消灭国省干线公路上的危桥，并初步达到通行国际标准集装箱车辆的标准”。历史已进入21世纪，目前来看，要达到纲要上制定的这个目标，还有相当的差距。综上所述，在短时间内重建国、省道上的危桥，不仅需要大量投资，必然影响到重点工程建设，这有悖于桥梁建设的可持续发展。即使世界上最发达的国家，现在也竟相投入人力和物力，从事旧桥加固技术研究，在兴建新桥的同时，仍然十分重视旧桥的使用价值。据美国联邦公

13、路管理局(FHWA)统计，目前美国每年约有5000座桥梁退化为缺损桥梁，联邦桥梁维修基金也相应增加到每年30亿美元。欧洲桥梁管理(BRIME)项目统计表明，目前欧洲各国每年用于桥梁维护的费用占既有桥梁重建费用的0.5 1.0;而就美国纽约交通局所辖桥梁而言，这个比例高达8.5 。所以，交通部要求各级交通主管部门在公路建设中要积极贯彻“建养并重”方针，切实纠正“养路不养桥”的倾向，将桥梁检查、维修、加固和改造工作列入议事日程，及时发现桥梁病害和出现的缺陷，并及时采取相应措施予以消除，确保桥梁安全运营，这是防患于未然的最实际的措施。从国民经济发展总体考虑，通过对旧桥维修加固、改造与利用，是维护公路

14、交通正常运营的积极措施，任务虽然艰巨，但其意义和影响是深远的。因此，应当引起各级公路主管部门充分重视，积极引进和开发旧桥维修加固、改造的先进技术、材料和设备，合理确定加固、改造方案，使旧危桥仍可能长期发挥作用，让有限资金发挥更大的效益，使我国桥梁建设真正步人“建养并重”的可持续发展道路。根据80年代和近年来几次公路调查结果，我国己有相当数量的桥梁发生了不同程度的损坏、老化，危桥的数量逐年增长。据不完全统计在2000年底全国约有危桥5000座，13万延米。这些桥梁不能正常使用，必须限重、限载通行，有些桥梁甚至不得不关闭交通。 随着我国交通建设的大发展，整体预制装配式桥梁的建设也日益进步。其中T型

15、梁桥以其构造简单，技术成熟在我国应用最为广泛。由于交通量、车辆荷载的增加和周围环境不利因素的影响以及结构本身的自然老化，桥梁结构在其生命周期内必然发生结构状态的退化，其功能将逐渐减弱，这是一个不可逆转的客观规律。为确保公路交通的正常运行，必须保证桥梁的承载能力、通行能力及良好的工作状况。要做到这一点，需要做的工作很多。首先要对现有桥梁病害进行调查、检测、，然后再进行有效的维修。第二节公路旧桥检测、评定与加固技术一、 旧桥检测技术公路旧桥检测技术主要包括两个内容，即桥梁检查和荷载试验评定技术桥梁检查是进行桥梁养护、维修与加固的前期工作，是决定维修与加固方案可行和正确与否的可靠基础。其目的在于:通

16、过对桥梁的技术状况、缺陷和损伤进行全面、细致、深入地现场检查，查明缺陷或潜在缺陷和损伤的性质、所在部位、严重程度及发展趋势，弄清产生缺陷、发生损伤的原因，以便能分析、评价缺陷和损伤对桥梁质量及承载能力产生的影响，并为桥梁加固和改造设计提供具体技术资料。自20世纪50年代中期，我国已展开了对混凝土结构现场无破损或半破损检测方法的研究，70年代以后发展尤为迅速。目前已广泛用于工程测试，并已制定了若干项目的技术规程。在工程实践中，还经常采用实桥荷载试验来评定旧桥的承载能力和安全度，并由此确定出加固或改建的方案。特别是对于那些缺乏原始设计资料和图纸的旧桥，用荷载试验方法来确定能否提高承载能力就是切实可

17、行的方法。荷载试验评定是对桥梁结构物进行直接加载测试的一项科学试验工作，可直接了解桥梁在试验荷载作用下的实际工作状态及一些理论上难以计算部位的受力状态，判别桥梁结构的安全承载能力和使用条件;也可以确定一些理论上无法考虑的因素，如所用材料的相对匀质性、不同龄期的不同力学特性和修建质量等，对结构受力的影响。此外，荷载试验还常常有助于发现在一般性桥梁检查中难以发现的隐蔽病害。所以，目前我国仍然普遍采用荷载试验评定方法来鉴定旧桥的质量与可靠程度，并确定其实际承载能力及其运用条件。在旧桥要承受设计中没有考虑到的承载能力时，实桥荷载试验亦是有效手段。实桥荷载试验提供了将结构作为一个整体，考虑了许多因素，如

18、所用材料的相对匀质性，不同龄期混凝土的不同力学特性，修建的质量等等。试验部位的确定，应在理论研究分析后，考虑桥梁的类型、复杂性以及薄弱环节而决定的。原则上说，试验部位的选择，应选择在能够全部地反映桥梁纵横向性能的部位，以便于能够通过试验或检测获得符合实际的、需要的数据。二、旧桥评价原则为了选定技术上可行、经济上合理的桥梁加固、改造方案，首先必须对桥梁技术状况、各种缺陷、病害进行全面细致的检查与检测;在检查、检测的基础上，对旧桥工程现状、承载能力作出正确的评价，这是旧桥加固、改造工作的重要环节之一。1985年，交通部颁布的系列“公路桥涵设计规范”，由按允许应力设计方法发展为按极限状态设计方法进行

19、设计。极限状态设计方法分为两类:一是承载能力极限状态法;二是正常使用极限状态法。“公路桥涵设计规范”规定的设计方法，不仅是桥梁设计与计算的基本原则和标准，也是对旧桥承载能力评定、加固和改造设计的基本原则和标准。旧桥评价一般包括使用功能、结构承载力和使用价值等三个方面:1旧桥使用功能评价在桥梁有效使用期内，对旧桥的评价首先是评价其使用功能，评价的具体内容如下:（1）设计技术标准:包括原设计荷载标准、桥面净空、桥下净空、孔径、基础埋置深度等等，是否满足运营要求;（2）)桥涵各部构造完好程度:各部构造能否保持正常使用，如桥面平整度、伸缩缝、泄排水设施、支座、栏杆、人行道等构件的完好状况。上、下部承重

20、结构质量状况，有无裂缝、腐蚀、风化、疲劳等破损现象及挠曲、沉陷等位移变形现象，以及对桥梁整体正常使用功能的影响程度;(3)桥梁养护状况及意外事故的分析:是否经常对桥梁进行检查、养护;养护难易程度，经常性养护费用及养护材料、机具设备消耗情况;有无发生过意外事故，发生事故的机率，处理发生事故难易程度等，并对影响桥梁使用功能进行分析，并作出评价。2.旧桥结构承载能力评价在对桥梁使用功能评价的基础上，通过对上、下部结构作静、动载计算分析，或对静、动载试验结果分析，对桥梁结构承载能力作出切合实际进行评价，也是对旧桥使用功能作实质性的分析评定。3.旧桥使用价值评价在对旧桥作出上述1、2两项评价之后，从技术

21、可能性、经济合理性的角度出发，对旧桥在设计运营期间内的使用价值作出评价。当分析结果表明:如果对旧桥加固、改造加以利用的总效益大于建新桥的总效益时，则认为对旧桥进行加固、改造利用是必要的、可行的，然后提出评价报告，申请列人旧桥加固、改造工程计划。三旧桥加固、改造技术在“六五”和“七五”期间，关于旧桥加固、改造技术的研究和应用课题，自列入了交通部重点科研项目计划后，经过一系列试验研究和旧桥加固、改造工程的实践，取得了可喜的成果，积累了丰富的经验。在旧桥加固改造工程中，尽管每座旧桥梁的情况各不相同，具有各自不同的特点，但也存在一定的共性。我们应遵循桥梁加固、改造工作的共性，结合具体桥梁的特殊性，在实

22、践中发挥积极性和创造性，不断进取和探索，采用最先进技术和材料，在旧桥利用、加固、改造工作中，创造和总结出多种切实可行的方法，为开辟一条新路打下了坚实基础，使旧桥继续发挥固有的使用功能，以保证公路交通畅通无阻。在20多年实践中，前人创造和总结出多种切实可行的旧桥加固、改造技术和方法，归纳起来，对有缺陷、病害的桥梁常用的加固、改造技术和方法有:减轻J恒载、加固临界杆件、提供新补充杆件、改善原结构受力体系等增大桥梁承受活载的能力。此外，对下部结构稳定、支座和车行道伸缩缝适当清洁、改善几何形状、加强安全性设施(如改善人行道、栏杆柱及扶手)，这对改善服务性能和延长现有结构使用寿命，也都起着重要作用。（一

23、）旧桥上部结构加固、改造技术和方法1. 桥面补强层加固法在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层，一般先凿除旧桥面，使其与原有主梁形成整体，达到增大主梁有效高度和抗压截面强度、改善桥梁荷载横向分布能力，从而达到提高桥梁的承载能力的目的。2. 增大截面和配筋加固法当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时，通常采用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗弯强度，从而提高桥梁的承载力。该法广泛用于梁桥及拱桥拱肋的加固。3锚喷混凝土加固法借助高速喷射机械，将新混凝土混合料连续地喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上，凝结硬化而形成钢筋混凝土，从而增大桥

24、梁的受力断面和补强钢筋，加强结构的整体性，使其能承受更大的外荷载作用。4粘贴钢板(筋)加固法当交通量增加，主梁出现承载力不足，或纵向主筋出现严重腐蚀的情况时，梁板桥的主梁会出现严重的横向裂缝。采用粘结剂及锚栓，将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位，使其与结构形成整体，以钢板代替增设的补强钢筋，达到提高梁的承载能力的目的。这种加固方法的特点是:(1)不需要破坏被加固的原结构的尺寸;(2)施工工艺简单，施工质量较容易控制;(3)施工工期短。5.改变结构受力体系加固法这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系，达到提高桥梁承载能力的目的。如:在简支梁下增设支架或桥墩，或把简支梁与简支梁纵向

25、加以连接，由简支变连续梁，或在梁下增设钢板架等加劲或叠合梁等，以减小梁内应力，达到提高梁的承载力目的。改变结构体系的方法有多种，但往往都需要在桥下操作，或设置永久设施，因而减少桥下净空，或施工时会影响通航，所以必须考虑通航及桥梁排洪能力。该法由于加固效果较好，目前，也是国内外用来解决临时通行超重车辆的一种加固措施。重车通过后，临时支承可能随后拆除，故对通航影响不大，不影响河道排洪能力。用临时支架加固时，改变了原简支梁的受力体系，支点处将产生负弯矩，故必须进行受力验算。6.体外预应力加固法对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁或板，采用对受拉区施以体外预加力加固，可以抵消部分自重应力，起到卸载的作用，从

26、而能较大幅度地提高梁的承载能力。体外预应力加固法优点是:(1)在自重增加很小的情况下，能够大幅度改善和调整原结构的受力状况，提高承重结构的刚度、抗裂性能;(2)由于承重结构自重增加小，故对墩台及基础受力状况影响很小，可节省对墩台及基础的加固;(3)对桥梁营运影响较小，可在不限制通行的条件下加固施工;，4)预应力加固法既可作为桥梁通过重车的临时加固手段，又可作为永久性提高桥梁荷载等级的措施。7增设纵梁加固法(拓宽改建)在墩台地基安全性能好，并具有足够承载能力的情况下，可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁，新梁与旧梁相连接，共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使原有梁中所受荷载得以减

27、少，由此使加固后的桥梁承载能力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或两侧时，则兼有加宽的作用。为保证新旧混凝土能够共同工作，必须注意做好新旧梁之间的横向连接。横向连接的连接方法，如:企口铰接、键槽联接、焊接及钢板铰接等，使新增主梁与旧梁牢固联接，可提高主梁之间的横向连接刚度，有利于荷载的横向分布。8拱圈增设套拱加固法当拱式桥梁的主拱圈为等截面或变截面的砖、石或混凝土等实体板拱时，且下部构造无病害，同时桥下净空与泄水面积容许部分缩小时，可在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈，即紧贴原拱圈底面上，浇筑或锚喷混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一个新拱圈。(二)旧桥下部结构加固、改造技术与方法

28、1扩大基础加固法桥梁基础扩大底面积的加固，称为扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或埋深太浅，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降变形过大时，采用扩大基础底面积的加固，主要由地基变形计算来加以选定。2增补桩基加固法当桥梁墩台基底下有软卧层，或墩台基础未下至坚硬岩层时，墩台发生沉陷;当桥梁墩台采用桩基础，而桩的深度不足，或由于水流冲刷等原因使桩发生倾斜。这些病害都直接影响桥梁结构的正常使用和服务年限。对此，采用增补桩基加固法是一种常用而且有效的方法。这种加固方法是:在桩式基础的周围补加钻孔桩，或打人钢筋

29、混凝土预制桩，扩大原承台，以此提供基础的承载力，增强基础的稳定性。3钢筋混凝土套箍或护套加固法当桥梁墩台由于基础埋置深度不够，或因施工质量控制不严等原因，导致墩台开裂破损时，有时会出现贯通裂缝，可采用钢筋混凝土围带或钢箍进行加固。加固时一般在墩身上中下分设三道围带，其间距应大致相当于桥墩侧面的宽度。每个围带的宽度，则根据裂缝的情况和大小而定，一般约为墩台高度的1/10，厚度采用10一20cm。当墩台损坏严重，如有严重裂缝及大面积表面破损、风化和剥落时，则可采用围绕整个墩台设置钢筋混凝土护套的方法(穿裤子)进行加固。4桥台新建辅助挡土墙加固法由于桥台台背水平土压力过大，引起桥台倾斜，应设法采取平

30、衡桥台后壁的土压力处理，在台背之后加建一挡墙，以抵御过大的土压力。5墩台拓宽方法利用旧桥基础，靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分，以便安装加宽的上部结构。此种情况为只加宽墩台上部的盖梁，墩台身和基础则不需予以加固。采用此法加宽墩台时，旧桥墩台基础必须完好、稳定，且需经过承载力验算后才能采用。否则，应在老桥的墩台旁，重新浇筑拓宽部分的墩台及基础。第三节 本文所做的工作在利用前人研究成果的基础上，作者对爪村滦河大桥应急维修加固工程做了以下工作:(1)在查阅原桥设计图纸和现场调查资料的基础上，进行桥梁应急维修加固前后承载能力极限状态下控制截面的强度验算，正常使用极限状态验算，并分析各种裂缝产生的原因;(2)

31、用计算机方法，利用桥梁博士软件对大桥主要结构部位进行力学分析;(3)按照力学分析结果，并结合当地交通情况采用应急维修设计方案；(4)对维修加固施工过程进行总结。第二章.桥梁工程概况平青乐公路爪村滦河大桥（西桥）于1996年修建，横跨滦河，上部结构为3125m的预应力混凝土T形连续梁（如图1所示）。全桥长度为775m，共两联，北联16跨，南联15跨。桥面宽度为净-11（行车道）+20.5m防撞护拦。下部结构为框架式桥台，双柱式墩，钻孔桩基础。固定支座为普通板式橡胶支座，活动支座为定向滑板橡胶支座，梳行钢板伸缩缝。桥面铺装采用双层，上层为5cm沥青混凝土，下层为58cm的30号防水混凝土。设计荷载

32、等级为汽-超20级，挂-120（当时规范采用的设计标准）。预制T梁及墩顶湿接头现浇混凝土标号均为C40，桥墩、盖梁混凝土标号为C25，桩、承台、系梁混凝土标号为C20。图1 爪村滦河大桥总体布置（单位：cm）采用先简支后连续的方法施工：首先将预制T梁安装在桥墩临时支座上(联端放置永久支座)，墩顶负弯矩区T梁顶面配32粗钢筋，焊接中横隔板钢板、墩顶横隔板钢筋以及负弯矩钢筋，然后浇筑墩顶横隔板、纵向湿接缝及预制T梁横向湿接头混凝土，最后拆除临时支座，浇筑防撞护栏和桥面铺装。每个预应力T梁配有4根42s5 钢束（边梁为49s5），桥梁横截面如图2所示。图2 T梁横断面示意（单位：cm）第一节 检测依

33、据和内容受迁安市交通局委托，交通部公路工程检测中心于2007年4月22日对该桥进行了检测。主要情况如下： (一)检测依据(1) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85，简称85规范)；(2) 公路桥涵设计通用规范（JTJ 021-89)(3) 交通部公路桥梁承载能力检测评定规程（报批稿）(4) 竣工资料、养护资料及其它相关技术资料(二)检测内容本次检测的内容主要包括三个方面：历史与现状调查、一般检查、特殊检查。所有桥跨均进行一般检查；鉴于该桥上部结构形式为预应力混凝土T梁，各桥跨在病害特征上应具有一定的相似性，选择病害最严重的、有代表性的桥跨进行特殊检查，跨数不少于3跨

34、，特殊检查的主要内容是主梁混凝土强度测试。第二节 主要检测结果1 上部结构病害检查通过对全桥31跨上部结构进行全面的外观检查，掌握了桥梁的的主要病害表现及严重程度，其上部结构主要病害如下：1）T梁纵向湿接头斜向开裂裂缝从湿接头底部斜向延伸到T梁翼板，宽度在1mm以上，多数裂缝已经发展成裂口，如照片1所示。部分湿接头的内部钢筋已被剪断，如照片2、3所示。最严重的1号墩顶湿接头钢筋完全剪断，导致T梁下落，致使T梁翼板与腹板趋近分离状态，如照片4、照片5所示。 照片1 湿接头斜向开裂 照片2 湿接头钢筋剪断 照片3 湿接头主钢筋断裂 照片4翼板横隔板斜向开裂 照片5 T梁下落 照片6 湿接头开裂此病

35、害为全桥通病，只是严重程度大小不一。除0号台、16号墩（墩顶为伸缩缝，无湿接头）以及31号台之外，所有湿接头均斜向开裂，裂缝呈倒八字形，与支座中心线对称，如照片6所示。2）T梁跨中区域竖向裂缝 T梁跨中区域有竖向裂缝，裂缝多数在T梁马蹄底面贯穿，向上延伸至翼板，宽度均在0.1mm以内。北联的开裂情况较南联严重，抽取北联的5跨进行裂缝检查，绘制裂缝图，如图2、3所示。图2 T梁裂缝示意图(一)图3 T梁裂缝示意图(二)733）现浇桥面板渗水泛白现浇桥面板与预制T梁翼板之间的结合面渗水泛白，此病害也较为普遍（如照片7所示）。这是由于现浇桥面板系在T梁架设之后施工的，虽然两者之间有预留钢筋头，但结合

36、面仍属受力相对薄弱的区域，在车辆荷载的反复作用下，易疲劳开裂。同时，部分桥跨也出现了沿桥面板纵向中心线开裂渗水的现象（如照片8所示）。分析其原因，是由于桥面板中心线是两T梁肋之间横向弯矩最大的地方，亦是受力薄弱截面。另外，桥面铺装为58cm钢筋混凝土+5cm沥青混凝土，没有防水措施，且与主体承重结构无连接措施。在重载交通的作用下出现裂缝后，雨水沿着桥面裂缝渗透到T梁翼板（即桥面板）。 照片7 现浇桥面板砼结合面渗水 照片8 现浇桥面板沿纵向中心线开裂渗水本桥中梁间的桥面板出现开裂渗水的现象较边梁的现浇桥面板渗水现象稍多。在全桥31跨中，约有50的桥跨跨出现桥面板开裂渗水现象。4）T梁翼板底缘开

37、裂渗水部分T梁翼板底部沿拐角折线(如图4所示)开裂渗水。翼板拐角处形成小范围的应力集中，当桥面超载车辆的作用比较频繁时，有可能致使此处产生纵向裂缝，如照片9、10所示。图4 翼板开裂位置示意图 照片9 T梁翼板拐角纵向开裂 照片10 T梁翼板拐角及现浇桥面板中线纵向开裂5）T梁梁端渗水泛白此病害较为普遍，因为梁端湿接头及T梁梁端大多开裂，在梁端主拉应力的作用下，横隔板与T梁相接处以及横隔板与T梁翼板的相接处 大多开裂，而墩顶区域作用着较大的负弯矩，此区域未配置预应力钢筋，桥面必然开裂，雨水沿着桥面裂缝渗下，形成如照片11、12所示的现象。 照片11 T梁梁端渗水泛白 照片12 T梁梁端渗水泛白

38、6）湿接缝翼板横向开裂渗水 梁端湿接缝顶缘属于负弯矩峰值区域，且湿接缝为普通钢筋混凝土构件，易横向开裂、渗水，如照片13、14所示。 照片13 湿接缝翼板横向开裂渗水 照片14 湿接缝翼板横向开裂渗水7）现浇桥面板与预制T梁翼板的接缝处露筋此病害多发生在梁端附近，T梁与现浇桥面板连接钢筋局部暴露，如照片15、16所示。 照片15 现浇桥面板与T梁接缝处露筋 照片16 现浇桥面板与T梁接缝处露筋8）中横隔板连接钢板开焊全桥约有1020的中横隔板的连接段出现了表面混凝土脱落、钢板开焊的现象。有的暴露出来的钢板是自身沿中线开裂，有的是焊接不当引起焊缝脱开，如照片17、18所示。 照片17 横隔板钢板

39、开焊 照片18 横隔板钢板焊接不当9）端横隔板斜向开裂全桥端横隔板，除0桥台、16墩、31台的端横隔板外，绝大多数产生斜向裂缝，严重出现混凝土层状剥离现象，如照片19、20所示。 照片20 横隔板斜向裂缝 照片21 横隔板斜向裂缝端横隔板斜向开裂主要还是因为它是与T梁湿接头一起现浇的，受梁端的负弯矩和剪力的作用，湿接头没有配抗剪钢筋，所以巨大的主拉应力部分转移到横隔板上，故出现接近于45的斜向裂缝。2 下部结构及其它1）板式橡胶支座老化开裂总体来说，本桥的板式橡胶支座表观状况尚好，少数支座出现了明显的老化开裂现象。如照片22、23所示。 照片22 边支座老化开裂 照片23 中支座老化开裂2）支

40、座周围混凝土未清理，限制支座自由变形个别滑板支座和板式橡胶支座周围堆积了沙土，或混凝土未清理，限制了支座的自由变形，对T梁的受力产生不利影响。如照片24、25所示。 照片24 板式橡胶支座被阻塞 照片25 滑块支座被阻塞3）防震挡块螺栓缺失 本桥的防震挡块是后安装的钢构件。检查中发现少数防震挡块的螺栓、螺母有所缺失，如照片26、27所示。 照片26 防震挡块螺母缺失 照片27 防震挡块螺栓安装不正确4）盖梁竖向开裂盖梁总体状况良好，55的盖梁有少量自上向下发展的竖向裂缝，裂缝长0.23m1.30m，宽度均在0.2mm以下。如图5所示两个开裂较严重的裂缝图。图5 盖梁裂缝示意图5）墩柱环向开裂部

41、分墩柱有环向裂缝，环向裂缝间距几乎相等，形似顺箍筋裂缝。有的能依稀见到内部箍筋的形状，应是混凝土保护层过薄所致。如照片28、29所示。 照片28 墩柱砼保护层过薄 照片29 墩柱环向裂缝6）墩柱网状裂缝及竖向裂缝部分墩柱出现网状裂缝和竖向裂缝，如照片30、31所示。 照片30 墩柱网状裂缝 照片31 墩柱竖向裂缝3 混凝土强度检测抽取具有典型病害特征的3跨进行混凝土强度测试。采用超声回弹综合法检测，总共测试了8片T梁，结果如表1所示，8片梁中有三片未达到设计强度C40。表1 混凝土强度检测结果（单位：MPa）位置强度推定值是否达到设计强度第6跨2梁43.96是第6跨3梁43.19是第6跨4梁3

42、1.67否第4跨4梁41.79是第4跨5梁38.43否第4跨6梁41.45是第2跨3梁39.41否第2跨4梁42.29是第三章 原桥结构复核计算结构复核针对桥梁上部结构，计算内容包括承载能力极限状态下控制截面的抗弯或抗剪强度验算和正常使用极限状态下T梁混凝土的正应力、主应力以及T梁的活载挠度验算等。一 计算简况由于该桥分两联，这两联分别为16孔和15孔连续梁，连续梁采用先简支后连续施工方法。计算模型选取5跨连续梁并按照实际施工顺序成桥的模式，并以中间一跨（第三跨）的计算结果近似代替一联所有桥跨的结构状态。同时，按照最不利的原则以中梁为分析对象，计算图示如图6和图7所示，其中中间一跨（第三跨）的

43、单元编号为6190。图6 计算跨和分析跨(单位：cm)图7 结构单元离散图复核计算依据公路桥涵设计通用规范（JTJ 021-89)和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ 023-85，简称85规范)。主梁混凝土标号为C40，自重取25kN/m3，预制构件和现浇构件混凝土龄期均取28天，预应力钢束由1570级s5的高强钢丝构成，编束根数为42，张拉控制力为1164MPa，锚具回缩变形12mm，成孔面积3422mm2，两端张拉。施工阶段分为4个：1)架设预制主梁，即多跨简支梁状态；2）现浇墩顶纵向湿接缝；3）拆除临时支座，完成体系转换，形成连续梁体系；4）桥面铺装等二期恒载；5）收缩徐

44、变1000d。荷载主要考虑：1）主梁自重，由程序自动计入；2）中横隔板重量以集中荷载形式施加，端横隔板与其T梁梁肋按实际断面形状一起考虑。3）二期恒载：7.95kN/m；4）预应力，按85规范考虑相应阶段的预应力损失；5）系统温差：升温20C，降温15C，日照温差为桥面板5C；6）活载：汽-超20级，挂-120汽车冲击系数1.16，汽车荷载按双车道布置。荷载横向分布系数按修正的偏心受压法计算，计算结果如下：跨中：汽-20，0.54；挂-120，0.294；支点：汽-20，0.76；挂-120，0.571。荷载组合：荷载组合I：结构恒载 + 汽-超20 荷载组合II：结构恒载+ 汽超20+温度+混凝土收缩徐变荷载组合：结构恒载+挂-120 二 计算结果1 承载能力极限状态下控制截面的强度验算1)跨中正弯矩最不利荷载组合下，跨中最大正弯矩为，抗力为，即荷载效应小于抗力效应，跨中正弯矩满足承载能力极限状态的要求。2）支点附近剪力支点附近剪力验算截面为纵桥向距支点1/2梁高处、普通钢筋弯起处