1 既有橋概況
攬軍路跨線橋為七孔等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，跨度布置為30 m+5×40 m+30 m。截面形式為單箱單室，箱梁頂寬12．74 1TI，底寬7 m，梁高1．8 m；箱梁頂板和底板厚25 cm；跨中處腹板厚40 cm，近支點附近腹板厚為60 cm。．本橋為縱橫雙向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。本橋于1997年完成設(shè)計，1998年竣工通車。結(jié)構(gòu)設(shè)計按交通部1985年橋梁設(shè)計規(guī)范執(zhí)行，設(shè)計荷載為汽一20，掛一10o。
本橋施工方法為逐段澆筑法。橋梁在1／4跨度處附近分段，分為跨中段和支點段共計13個施工節(jié)段，各段間設(shè)置12個2 m長后澆段。先澆筑各跨中和支點施工節(jié)段，預(yù)留預(yù)應(yīng)力孔道，分別張拉縱向預(yù)應(yīng)力，再澆筑各節(jié)段間后澆段 后澆段內(nèi)50％預(yù)應(yīng)力鋼束采用連接器接長張拉，另50％預(yù)應(yīng)力鋼束只通過不張拉，于下一節(jié)段張拉、接續(xù)；如此循環(huán)反復(fù)，從一端至另一端，直到全梁澆筑張拉完成。
2 橋梁現(xiàn)狀及檢測情況
2006年檢測部門對本橋進行全面檢測，發(fā)現(xiàn)如下病害。
1)左、右幅箱梁各孔后澆段邊緣均有橫向裂縫，裂縫寬度嚴重超限。
2)部分底板橫向裂縫已貫通底板和腹板。底板裂縫最大寬度為4 mm，腹板裂縫最大寬度為3 mm。
檢測結(jié)論：結(jié)構(gòu)基本處于線彈性工作狀態(tài)，梁體底板橫向裂縫對梁體縱向剛度產(chǎn)生了顯著影響，表現(xiàn)為跨中撓度隨荷載增長線性關(guān)系不明顯。該裂縫的出現(xiàn)導(dǎo)致梁體縱向整體剛度降低，使結(jié)構(gòu)殘余變形增大。這座連續(xù)梁橋已不滿足汽一20、掛一10o荷載標準的使用要求。
3 病害原因分析
根據(jù)以上病害分析，原因大致分為兩方面。
3．1 設(shè)計考慮不周
由于主孔箱梁后澆帶兩側(cè)預(yù)應(yīng)力鋼束錨固比較集中，錨下局部應(yīng)力集中，造成后澆帶向兩側(cè)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力。隨時間的增長，混凝土收縮、徐變逐漸加大，由于體系轉(zhuǎn)換引起的二次力也相應(yīng)增大，致使后澆帶兩側(cè)混凝土產(chǎn)生裂縫。
另外，由于后澆帶位于1／4跨度處，屬于正負彎矩轉(zhuǎn)換區(qū)，計算彎矩較小，設(shè)計未予充分重視。
3．2 施工造成的缺陷
施工單位對后澆帶的施工質(zhì)量未予充分重視。該處混凝土有明顯砂漿接茬痕跡，說明該處混凝土竣工即存在缺陷，導(dǎo)致裂縫發(fā)展較快，直接影響腹板，甚至頂板。
另外，由于后澆帶處波紋管和普通鋼筋布置較密，施工空間較小。施工困難，也是造成施工質(zhì)量較差的原因之一。
4．1 假定
按1985年橋梁設(shè)計規(guī)范對箱梁重新校核計算，采用汽一20，掛一10o級荷載。計算結(jié)果顯示在后澆帶兩側(cè)應(yīng)力差較大(圖1)，對于該截面來說，該處混凝土處于受拉狀態(tài)。由于當時技術(shù)手段落后，且認識不足，造成原設(shè)計梁體計算存在缺陷。
本次加固設(shè)計時，箱梁分析計算采用“橋梁博士V3．1”，箱梁梁體劃分為梁單元進行計算。
如果考慮縱向預(yù)應(yīng)力失效20％及以上時，則從理論分析結(jié)果看，本橋已經(jīng)處于大范圍超限狀態(tài)，與實際觀測情況不符。故本橋加固設(shè)計在計算中做了兩項假定：
1)既有預(yù)應(yīng)力按縱向束10％失效考慮；
2)混凝土等級由C50降低至C45(原1985規(guī)范混凝土等級相當于2004規(guī)范的C43級混凝土)。
體外預(yù)應(yīng)力摩阻損失µ取0．1，k取0。且不考慮混凝土徐變收縮引起的損失(橋梁已竣工8年，混凝土徐變收縮大部分已完成)。恒載除箱梁自重、鋪裝重量外，還考慮了增設(shè)的混凝土錨塊的重量。
4．2 加固設(shè)計的特點
1)針對梁體負彎矩區(qū)壓應(yīng)力較大，而在后澆帶兩側(cè)出現(xiàn)拉應(yīng)力的狀態(tài)，且全橋裂縫均位于底板(腹板及頂板裂縫均由底板裂縫展開)，故在箱內(nèi)底板頂面以上300舢處布置通長體外預(yù)應(yīng)力束。目的是通過體外預(yù)應(yīng)力在全截面上施加一個軸向力，補償既有橋底板各部位出現(xiàn)的拉應(yīng)力。
2)采用通長鋼束，取消了預(yù)應(yīng)力束轉(zhuǎn)向器，施工方便，工期較短。由于預(yù)應(yīng)力通過轉(zhuǎn)向器會產(chǎn)生一個合力，相應(yīng)該處必須設(shè)置錨塊，通過混凝土來分散產(chǎn)生的
應(yīng)力。取消轉(zhuǎn)向器，也省卻了過多的錨塊，只在每個梁端設(shè)置4組錨塊，大大節(jié)省了工程費用。
3)采用l9φJ 15．2規(guī)格鋼絞線，錨端張拉力約3 270 kN。每兩束鋼絞線布置在一個錨塊上，錨塊厚度為1 m，寬度為1．8 m，錨塊承受了相當大的拉力。對此，專門采用MIDAS實體單元對錨塊局部應(yīng)力進行分析。分析結(jié)果如圖2所示，在錨固點后部出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力。根據(jù)該應(yīng)力值，反推求出截面彎矩，并配置抵抗彎矩鋼筋。
5 教訓(xùn)及建議
1)由于設(shè)計施工對工程細節(jié)未給予充分的重視，造成工程的巨大損失。首先，設(shè)計對后澆段的設(shè)置未做細致的研究，施工又因施工條件限制而未做好質(zhì)量控制，致使梁體后澆段處裂縫大范圍發(fā)展，造成運營8年后，封閉交通處理病害。
2)逐段現(xiàn)澆法中預(yù)應(yīng)力布置是關(guān)鍵。預(yù)應(yīng)力束在同一截面50％錨固，50％通過的做法，易造成錨固區(qū)應(yīng)力集中，錨頭混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力。混凝土在長期拉應(yīng)力作用下，再加上混凝土收縮徐變的作用以及溫度的影響，使該處產(chǎn)生裂縫。故建議，如采用逐段現(xiàn)澆法施工，在同一截面適當減少預(yù)應(yīng)力錨固，增加通過束的比例，減小截面兩側(cè)較大的應(yīng)力差。另外，錨固束不宜集中布置在同一截面。
3)應(yīng)該特別指出，橋梁的使用及養(yǎng)護是必不可少的。橋梁的使用年限必須在正常設(shè)計、正常施工、正常養(yǎng)護的條件才能保證。該橋竣工8年來，從未進行過養(yǎng)護檢查，致使問題發(fā)現(xiàn)過遲。如及時發(fā)現(xiàn)問題，及時補救，可通過其他方式進行維護，把損失控制到最小。現(xiàn)在橋梁加固完成后，應(yīng)進行日常觀測。必要時應(yīng)限制通行重型車輛，以保證行車安全。
對以上幾點體會，希望設(shè)計人員引以為戒，認真地對待工程的細節(jié)，仔細進行分析計算，以指導(dǎo)施工。同時，希望施工技術(shù)人員不可忽視工程質(zhì)量，因為往往是細枝末節(jié)的問題引發(fā)較大的損失和浪費。目前，本橋加固工程已竣工。經(jīng)荷載實驗，與設(shè)計數(shù)據(jù)基本吻合，表明加固設(shè)計已達到了預(yù)期效果。
參 考 文 獻
[1]JTJ O23—85，公路鋼筋}昆凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[s]
