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墜石受損大橋的加固設(shè)計(jì)

2015-05-08　

 　　 1 項(xiàng)目概況

 　　某大橋走向與河道基本平行，主線與橋下被交路多次相交，由于被交路外側(cè)邊坡地勢(shì)陡峻，在盡量減少對(duì)自然山體破壞的指導(dǎo)思想下，該路段采用橋梁跨越，通過(guò)調(diào)整跨徑減少對(duì)被交路的干擾。該橋采用裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，左幅橋縱向布置為4×30m；右幅橋縱向布置為6×25m+20m+4×30m。下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式橋墩，柱式臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g。

 　　2009年3月3日，因長(zhǎng)達(dá)三周的陰雨惡劣氣候?qū)е略摌蛩幝肪€左側(cè)山體頂面的數(shù)顆巨石失穩(wěn)，并相繼從約65m高度的山頂沿坡面（坡度約70º）墜落，對(duì)路線左幅路基、右幅箱梁、內(nèi)側(cè)波型梁護(hù)欄底座、外側(cè)防撞護(hù)欄造成重大沖擊損傷。

 　　左幅為路基，墜落到路基上的較大墜石共有4個(gè)，其中最大一塊呈圓柱體，周長(zhǎng)約18m，高度約150cm，水平距離內(nèi)側(cè)波型梁護(hù)欄底座1.20m，因墜石自重及其巨大沖擊造成路基沉陷深度最大達(dá)55cm，路基外側(cè)擋墻開裂，局部塌陷。

 　　右幅某大橋墜石散落于第5跨橋面，其中較大的共有三塊，其中最大一塊重約90t（圖2中A墜石）。

 　　2 橋梁病害分析

 　　箱梁是橋梁重要承重構(gòu)件，也是本次地質(zhì)災(zāi)害中受損最為嚴(yán)重的受力構(gòu)件。經(jīng)調(diào)查，受損箱梁為第5跨內(nèi)側(cè)兩個(gè)梁體（即第3、4號(hào)梁），其中第3號(hào)梁病害最嚴(yán)重，受損部位主要位于頂板、腹板，以及箱梁第3、4號(hào)梁間的濕接縫處。

 　　（1）濕接縫

 　　A墜石在橋面上第一撞擊點(diǎn)位于第5跨第3、4號(hào)箱梁跨中區(qū)的頂板與濕接縫接縫處，該處已經(jīng)砸穿，雨天有漏水現(xiàn)象（見(jiàn)圖3）。

 　?。?）腹板

 　　第5跨第3、4號(hào)箱梁的腹板損傷嚴(yán)重，3號(hào)梁出現(xiàn)大量發(fā)散裂縫，裂縫形狀有水平向、豎向、斜向，斜向裂縫最長(zhǎng)達(dá)296cm，裂縫最大寬度為0.9mm，均為墜石產(chǎn)生的受力裂縫（見(jiàn)圖4）。

 　　墜石受損大橋的加固設(shè)計(jì)圖3 墜石在第一撞擊區(qū)濕接縫病害

 　　墜石受損大橋的加固設(shè)計(jì)圖4  內(nèi)側(cè)第二片箱梁腹板斜向裂縫

 　?。?）橋面

 　　右幅橋面尚未攤鋪瀝青面層，第5跨橋面鋪裝受墜石撞擊后損傷嚴(yán)重，撞擊損傷概貌如圖5、6所示。

 　　墜石受損大橋的加固設(shè)計(jì)圖5橋面鋪裝撞擊損傷現(xiàn)場(chǎng)

 　　墜石受損大橋的加固設(shè)計(jì)圖6  濕接縫處橋面鋪裝及頂板砸穿

 　　3 荷載試驗(yàn)

 　　為了了解結(jié)構(gòu)體系在試驗(yàn)荷載作用下的實(shí)際工作狀態(tài)，為科學(xué)地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)在受損后使用階段的工作狀況提供強(qiáng)度、剛度和變形等方面的資料，本次對(duì)比荷載試驗(yàn)選擇受損的第5跨和相鄰未受損的第4跨進(jìn)行了對(duì)比荷載試驗(yàn)，為下一階段的加固設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

 　　本橋在試驗(yàn)荷載作用下?lián)p傷跨第5跨跨中截面應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)最高為1.2，撓度校驗(yàn)系數(shù)最高為0.95，而相鄰跨第4跨跨中截面應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)最高為0.9，撓度校驗(yàn)系數(shù)最高為0.87。

 　　預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)一般為0.7～0.9，但不得超過(guò)1.05。本橋損傷跨結(jié)構(gòu)應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常值范圍，橋梁實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)偏離理論設(shè)計(jì)，承載力已經(jīng)沒(méi)有安全儲(chǔ)備。橋梁撓度校驗(yàn)系數(shù)也較高，橋梁實(shí)際剛度小于理論設(shè)計(jì)剛度，存在安全隱患。

 　　4 橋梁加固設(shè)計(jì)方案

 　　由于箱梁跨中墜石部位裂縫超限，考慮到對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的影響，本次維修加固設(shè)計(jì)采用兩種加固方案。

 　　方案一：在箱梁側(cè)面粘貼整體鋼板，恢復(fù)腹板的整體性。

 　　方案二：在箱梁底面張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束或預(yù)應(yīng)力碳纖維板。

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