1工程概况
某高架桥共分为40联,全桥共分为8联,每联为(5-30)m；上部结构：主要为预应力混凝土等截面连续箱梁,截面形式为单箱双室截面,外腹板采用倾斜腹板,梁高为1.9m,箱梁顶板宽为12.25m,底板宽为6.2m,翼缘悬臂长度为2.325m，箱梁底设置盆式橡胶支座，每联之间设置160型伸缩缝；下部结构：预应力等截面连续箱梁桥墩主要采用1.2m×1.2m(1.2m×1.4m)方柱式倒花瓶型墩身,其中过渡段采用1.2m×1.2m(1.4m×1.8m)方柱式倒花瓶型墩身,基础均采用直径为1.6m的钻孔灌注桩基础(摩擦桩和支撑桩)，柱间设置系梁,过渡墩均设置限位装置。
2桥梁病害现状调查
2.1外观病害调查
在桥梁检测过程中发现,墩顶限位器处混凝土出现劈裂、混凝土剥落病害的墩柱共计28个,占全桥的13.7%。桥墩墩顶混凝土剥落位置均发生在墩顶限位器沿纵桥向收缩方向,出现病害的桥墩墩顶限位器钢箱与梁底钢箱在纵桥向(连续箱梁收缩方向)已经完全顶死,墩顶限位器钢板已鼓突变形,混凝土剥落面积平均为(0.5×0.5)m2,剥落深度平均为0.2m,混凝土剥落位置外露钢筋极少。
全桥大约有25%的过渡墩墩顶限位钢箱钢板(纵向位置)完全开焊,钢板脱落,以第2合同段内过渡墩最为突出,但该类过渡墩限位器处混凝土未发现劈裂、脱落病害。具体病害详见图1～图6。
图1右幅G15-2号墩限位器处混凝土破损
图2右幅G164-2号墩限位器处混凝土破损
图3右幅G199号墩限位器处混凝土破损
图4右幅G199-2号墩限位器处混凝土破损
图5左幅G199-1号墩限位器处混凝土破损
图6右幅G58-1号墩限位器钢板开焊
2.2支座位移测量
现场盆式支座未发现位移标线,采用测量支座顶板钢板和钢盆锁孔之间的相对位移来推算支座滑移量。现场测试温度为10℃,其测量结果如表1所示。具体病害见图7、图8。
2.3限位器间隙测量
由于该桥大部分桥墩限位钢箱和梁底基本紧贴,本次检测仅选取现场有测试空间的桥墩来测试梁底限位钢箱和墩顶限位钢箱的相对位移,测试温度为10℃,其测量结果如表2所示。
测试结果表明：右幅192、196、199号桥墩支座水平位移较大,最大值为75mm,全部实测支座水平位移平均值为50mm。
表1支座位移测量表
序号支座位置位移方向测量值(mm)1右幅G15-1墩柱大桩号侧大桩号452右幅G15-2墩柱大桩号侧大桩号303右幅G19-2墩柱小桩号侧小桩号504右幅G192-1墩柱小桩号侧小桩号705右幅G192-2墩柱小桩号侧小桩号756右幅G196-2墩柱大桩号侧大桩号757右幅G199-1墩柱小桩号侧小桩号608右幅G199-2墩柱小桩号侧小桩号709左幅G19-1墩柱大桩号侧大桩号5510左幅G192-2墩柱大桩号侧大桩号4011左幅G192-1墩柱大桩号侧大桩号3512左幅G196-2墩柱大桩号侧大桩号3013左幅G196-1墩柱大桩号侧大桩号2514左幅G199-2墩柱小桩号侧小桩号3515左幅G199-1墩柱小桩号侧小桩号55
图7右幅196-2墩柱大桩号侧支座位移
图8右幅192-2墩柱小桩号侧支座位移
2.4墩顶钢筋检测
对现场墩顶混凝土剥落位置调查可知：该桥过渡墩墩身主筋未伸入墩顶支座垫石内,垫石内未设置箍筋,仅配置了钢筋网,具体详见图9～图12和表3中测量数据。
测试结果表明：支座垫石平均高度为25cm,第一支箍筋距垫石顶面的平均距离为33cm,现场调查墩顶限位钢箱的预埋钢板M4大小为40cm×50cm(宽×高),顶面与墩顶垫石齐平,墩顶限位钢箱预埋钢板M4仅有17cm锚固在墩顶配有箍筋区域,即M4的锚固钢筋N2仅有一支(最多两支)进入墩顶有箍筋区域混凝土内。
表2限位器间隙测量表(单位：mm)
序号墩柱号梁间距ABCDEFGHIJKL1右幅G15-1160------2217690---2右幅G19-13右幅G19-22902217598---18180102------22175105------4右幅G204-15右幅G204-2150------4217885------20-----30--6左幅G19-17左幅G19-229015180105---2917595------------30175928左幅G199-2200------------9右幅G196-2260------------测量示意图
图9右幅G135-1小桩号侧
图10右幅G15-2大桩号侧
图11墩顶箍筋探测示意图
图12墩顶限位器原设计图纸
表3墩顶箍筋测试结果表
序号测试位置A(cm)B(cm)1右幅G15-2墩柱大桩号侧30402右幅G19-1墩柱小桩号侧19263右幅G19-2墩柱小桩号侧30314右幅G192-1墩柱小桩号侧27345右幅G192-2墩柱小桩号侧30356右幅G196-2墩柱大桩号侧25357右幅G199-2墩柱小桩号侧27428左幅G19-1墩柱大桩号侧17269左幅G199-2墩柱小桩号侧203010左幅G199-1墩柱小桩号侧2736
2.5温度调查
根据施工单位上报的资料显示：部分连续箱梁施工时间在7、8月份,属于当地年度最高气温月份,当月日平均最高温度为29.5℃。
发现桥墩混凝土破坏时间均在12月份,属当地年度最低气温月份,当月日平均最低温度为-15.5℃。
3病害成因分析
(1)产生破损的桥墩,其上部连续箱梁浇筑时间多为7、8月份,当时平均日最高温度为29.5℃,发现破损的时间为12月至1月份,属当地最低气温月份,其平均日最低温度为-15.5℃。混凝土收缩温差为45℃,连续箱梁纵向收缩长度大于设计值,导致梁体限位钢箱与墩顶限位钢箱纵桥向顶死,该处产生较大的水平力,继而引起墩顶限位器钢箱钢板开焊或限位器处的混凝土脱落。
(2)施工误差导致墩顶限位钢箱和梁底钢箱间隙小于设计值50mm,影响墩顶限位钢箱在梁底限位钢箱内自由伸缩。
(3)产生破损的桥墩,支座垫石平均高度为25cm,第一支箍筋距垫石顶面的平均距离为33cm,垫石内未布置箍筋和主筋,而墩顶限位钢箱的预埋钢板M4大小为40cm×50cm(宽×高),顶面与墩顶垫石齐平,墩顶限位钢箱预埋钢板M4仅有17cm锚固在墩顶配有箍筋区域,即M4的锚固钢筋N2仅有一支(最多两支)进入墩顶有箍筋区域混凝土内,墩顶混凝土难以抵抗纵向较大的水平力产生的拉应力,势必开裂。
4维修方案
(1)对全桥过渡墩的限位装置,将墩顶限位钢箱纵桥向的外侧限位钢板部分切割掉,释放其对箱梁位移的限制。
(2)凿除墩顶已经劈裂、剥落的混凝土,植筋挂钢丝网,采用C40小石子混凝土进行修补。
参考文献
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