两例变高度预应力箱梁桥底板崩裂修复方案与实施综合方案.ppt
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1、两例变高度预应力箱梁桥两例变高度预应力箱梁桥底板崩裂修复方案与实施底板崩裂修复方案与实施u1 底板崩裂事故简介底板崩裂事故简介u2 2 底板修复方案设计底板修复方案设计u3 3 底板修复实施底板修复实施u1 1 底板崩裂事故简介底板崩裂事故简介南京某特大桥与河流斜交角约为南京某特大桥与河流斜交角约为60,其中,其中主桥主桥(477547)m联为变截面预应力砼箱梁连联为变截面预应力砼箱梁连续刚构,截面形式为单箱单室,桥墩均为柱式墩,续刚构,截面形式为单箱单室,桥墩均为柱式墩,基础为钻孔灌注桩。基础为钻孔灌注桩。470047007500崩裂崩裂 无锡某桥无锡某桥(51+85+51m)三跨变截面预应
2、三跨变截面预应力砼连续箱梁,截面形式为单箱单室。力砼连续箱梁,截面形式为单箱单室。2005年年8月合拢后预应力张拉发生底板崩裂。月合拢后预应力张拉发生底板崩裂。合拢段北中跨跨中脱空区崩落区脱空区崩落区6.85m2.15m5.0m4.0m南22.4m3.6m9m1.9m东西u2 2 底板修复方案设计底板修复方案设计2.1 2.1 修复方案简介修复方案简介 南京桥修复设计主要在中跨南京桥修复设计主要在中跨7、8、9、10号梁段号梁段u 拆除前在拆除前在8、9号梁段腹板上先加设临时横向联系和纵向联系号梁段腹板上先加设临时横向联系和纵向联系u分次放张中跨合拢束,锯开中跨合拢束成单悬臂状态,并全部分次放
3、张中跨合拢束,锯开中跨合拢束成单悬臂状态,并全部凿除凿除u分批凿除分批凿除7、8、9号梁底板,分别浇注号梁底板,分别浇注u底板厚度增加为底板厚度增加为30cm(预应力孔道距底板下缘距离保持(预应力孔道距底板下缘距离保持13cm不变)不变)u在梁段交界位置增设横向肋板、底板加设钩筋、底板纵向在梁段交界位置增设横向肋板、底板加设钩筋、底板纵向16钢筋改为钢筋改为20u主桥中跨底板合龙钢束全部由主桥中跨底板合龙钢束全部由j15.24-19调整为调整为j15.24-18、顶板由、顶板由4束束j15.24-15调整为调整为2束束j15.24-9u全部中跨合龙钢束分两批进行张拉全部中跨合龙钢束分两批进行张
4、拉 2.2 2.2 设计对修复施工要求设计对修复施工要求 南京桥施工步骤南京桥施工步骤 安装安装8、9号梁段腹板临时纵、横向联系号梁段腹板临时纵、横向联系 放张中跨放张中跨第一批钢束第一批钢束 从合龙段中部箱梁上缘开始锯开,第一次从合龙段中部箱梁上缘开始锯开,第一次锯开深度为锯开深度为65cm 放张中跨合龙段全部预应力钢束放张中跨合龙段全部预应力钢束 继续锯开合龙段箱梁腹板与底板混凝土,直至全部锯开继续锯开合龙段箱梁腹板与底板混凝土,直至全部锯开 人工凿除中跨合龙段混凝土,恢复至边跨合龙后的单人工凿除中跨合龙段混凝土,恢复至边跨合龙后的单悬臂状态悬臂状态 人工凿除人工凿除7号梁段端部号梁段端部
5、2.5m范围底板、中范围底板、中跨跨8号梁段底板混凝土号梁段底板混凝土 浇筑浇筑7号梁段及号梁段及8号梁段号梁段2.5m底板混凝土底板混凝土人工凿除人工凿除9号梁段底板混凝土号梁段底板混凝土 浇筑浇筑8号号梁段及梁段及9号梁段底板混凝土号梁段底板混凝土浇筑合龙段混凝土浇筑合龙段混凝土张拉张拉第一批合龙钢束第一批合龙钢束灌浆,桥面上压重灌浆,桥面上压重张拉第二批合龙张拉第二批合龙钢束钢束 2.3 2.3 设计认为需解决的关键难题设计认为需解决的关键难题 底板崩裂修复工程的关键技术是在新浇筑的底板混底板崩裂修复工程的关键技术是在新浇筑的底板混凝土位于原有箱梁腹板之下的特殊工况下新老混凝土的凝土位于
6、原有箱梁腹板之下的特殊工况下新老混凝土的结合问题,解决新旧混凝土结合面产生收缩裂缝。结合问题,解决新旧混凝土结合面产生收缩裂缝。(1)经综合考虑,决定取消原修复设计图纸中箱梁底)经综合考虑,决定取消原修复设计图纸中箱梁底板修复时采用的板修复时采用的UEA补偿收缩混凝土补偿收缩混凝土,改为低收缩、低改为低收缩、低泌水的高性能混凝土。泌水的高性能混凝土。(2)重新确定新老混凝土结合面的齿形)重新确定新老混凝土结合面的齿形(3)经综合考虑,决定取消原修复设计在腹板内的植)经综合考虑,决定取消原修复设计在腹板内的植筋。经结合面纯剪试验证明取消腹板植筋,完全满足筋。经结合面纯剪试验证明取消腹板植筋,完全
7、满足结构受力要求。结构受力要求。u3 3 底板修复实施底板修复实施 原则:原则:进行修复工作的关键点是解决凿除破坏的进行修复工作的关键点是解决凿除破坏的混凝土底板后由下向上混凝土底板后由下向上逆向补浇筑逆向补浇筑的混凝土底板与的混凝土底板与原腹板的新老混凝土结合面的原腹板的新老混凝土结合面的共同工作共同工作问题,保证问题,保证重新对底板进行预应力张拉时该结合面能承受巨大重新对底板进行预应力张拉时该结合面能承受巨大的剪切力。的剪切力。思路:思路:(1)材料技术材料技术:提高新浇筑混凝土的体积稳定性,减少新混:提高新浇筑混凝土的体积稳定性,减少新混凝土的收缩率。让新浇筑的混凝土与已完成一定收缩的老
8、混凝凝土的收缩率。让新浇筑的混凝土与已完成一定收缩的老混凝土有良好的结合;土有良好的结合;(2)结构技术结构技术:重点解决在保留腹板的底部设计合理的承受:重点解决在保留腹板的底部设计合理的承受剪力的结合面齿形,加强新浇筑底板的上下层钢筋网的结合力,剪力的结合面齿形,加强新浇筑底板的上下层钢筋网的结合力,抵抗张拉纵向预应力钢束引起的横向力;做剪切试验,验证设抵抗张拉纵向预应力钢束引起的横向力;做剪切试验,验证设计要求的结合面剪切力;计要求的结合面剪切力;(3)施工技术施工技术:制定合理的特殊施工工艺,如何凿出设计要:制定合理的特殊施工工艺,如何凿出设计要求的齿形及表面粗糙度、如何支模保证混凝土逆
9、向浇筑新老混求的齿形及表面粗糙度、如何支模保证混凝土逆向浇筑新老混凝土结合良好等。凝土结合良好等。n修复施工流程图修复施工流程图 3.1 3.1 锯开合拢段,恢复到合拢前的结构悬臂状态锯开合拢段,恢复到合拢前的结构悬臂状态 合龙段锯缝按先顶板、后合龙段锯缝按先顶板、后腹板、最后底板的顺序进腹板、最后底板的顺序进行切割。锯缝采用专用钻行切割。锯缝采用专用钻石钢线砼切割机锯截。石钢线砼切割机锯截。放张预应力钢束并锯截后,恢复到原结构悬臂状态放张预应力钢束并锯截后,恢复到原结构悬臂状态n混凝土底板修复浇筑,材料上混凝土底板修复浇筑,材料上面临的困难面临的困难是:是:n既要满足基本的混凝土工作性能和满
10、足逆向浇筑的工既要满足基本的混凝土工作性能和满足逆向浇筑的工艺要求,又要满足新浇筑的混凝土体积应稳定,收缩艺要求,又要满足新浇筑的混凝土体积应稳定,收缩量小新老混凝土才能结合好。量小新老混凝土才能结合好。n特殊条件下混凝土配比设计的特殊条件下混凝土配比设计的指导思想指导思想是:是:n配制低收缩、低泌水、体积稳定的高性能混凝土,采配制低收缩、低泌水、体积稳定的高性能混凝土,采用高质量的原材料及高效外加剂,减少单方水泥用量;用高质量的原材料及高效外加剂,减少单方水泥用量;采用低水胶比;提高混凝土的极限抗拉强度。采用低水胶比;提高混凝土的极限抗拉强度。n1 水泥品种及用量水泥品种及用量n选用选用42
11、.5级普通水泥,掺入高效新型减水剂,采用非级普通水泥,掺入高效新型减水剂,采用非泵送混凝土,利用水泥强度的后期发展,最大限度减泵送混凝土,利用水泥强度的后期发展,最大限度减少水泥用量。减少水泥用量可以降低混凝土内最高温少水泥用量。减少水泥用量可以降低混凝土内最高温度、减少混凝土收缩。度、减少混凝土收缩。n2 水灰比水灰比n降低水灰比可减少毛细孔、增强界面、提高致密性、降低水灰比可减少毛细孔、增强界面、提高致密性、减少收缩,获得较好体积稳定性。该工程采用减少收缩,获得较好体积稳定性。该工程采用0.300.32的低水灰比进行试配。的低水灰比进行试配。n3 外加剂外加剂n采用高效聚羧酸减水剂,其减水
12、率采用高效聚羧酸减水剂,其减水率25以上,保坍性以上,保坍性好,配制的混凝土粘聚性、保水性、体积稳定性较好,好,配制的混凝土粘聚性、保水性、体积稳定性较好,对混凝土的水养护要求低,适用于河面上风速大、混对混凝土的水养护要求低,适用于河面上风速大、混凝土表面失水快的恶劣条件。我们在南京九华山隧道凝土表面失水快的恶劣条件。我们在南京九华山隧道工程中已指导了应用此减水剂,积累了成功应用经验。工程中已指导了应用此减水剂,积累了成功应用经验。3.2 3.2 特殊混凝土配合比设计特殊混凝土配合比设计 n4 粗细集料粗细集料n骨料用粒径骨料用粒径525mm的碎石,尽量选用粒径较大,的碎石,尽量选用粒径较大,
13、级配良好的石子,石子中的针、片状颗粒按重量计不级配良好的石子,石子中的针、片状颗粒按重量计不大于大于15,含泥量小于,含泥量小于1;砂子的细度模数在;砂子的细度模数在2.5以以上的中、粗砂、含泥量小于上的中、粗砂、含泥量小于2,高含泥量对混凝土的,高含泥量对混凝土的极限抗拉强度影响十分不利;通过现场多次试配,证极限抗拉强度影响十分不利;通过现场多次试配,证明现场混凝土搅拌站的井水中矿物质直接影响混凝土明现场混凝土搅拌站的井水中矿物质直接影响混凝土的工作性能,坍损过大。决定重浇底板的混凝土拌合的工作性能,坍损过大。决定重浇底板的混凝土拌合水必须用软质自来水。水必须用软质自来水。n5 坍落度坍落度
14、n为了进一步减少用水量,保证混凝土拌和料的工作性,为了进一步减少用水量,保证混凝土拌和料的工作性,减少混凝土收缩,采用非泵送混凝土,经反复试验,减少混凝土收缩,采用非泵送混凝土,经反复试验,入模坍落度确定为入模坍落度确定为70100mm。模拟砼运输过程测定经时坍损模拟砼运输过程测定经时坍损 施工现场对试配砼进施工现场对试配砼进行坍落度测定行坍落度测定3.33.3确定新老混凝土结合面齿形确定新老混凝土结合面齿形(1)结合面表面处理结合面表面处理u结合面位于腹板和底板交界面处。经充分比较,结合结合面位于腹板和底板交界面处。经充分比较,结合以往混凝土叠合板中新老混凝土结合处理试验,证明以往混凝土叠合
15、板中新老混凝土结合处理试验,证明只要结合面充分浇水就能满足抗剪要求。新老混凝土只要结合面充分浇水就能满足抗剪要求。新老混凝土结合面的结合面的处理方法处理方法为:在浇筑新底板混凝土前,对腹为:在浇筑新底板混凝土前,对腹板的老混凝土凿出的结合面连续板的老混凝土凿出的结合面连续48小时浇水充分湿润,小时浇水充分湿润,在新混凝土浇筑前其表面不能滴水,保证结合面处的在新混凝土浇筑前其表面不能滴水,保证结合面处的新浇混凝土中的水份不被老混凝土迅速吸走而造成结新浇混凝土中的水份不被老混凝土迅速吸走而造成结合不良。合不良。u对于腹板分块浇筑混凝土的垂直面,只需认真凿毛,对于腹板分块浇筑混凝土的垂直面,只需认真
16、凿毛,在浇筑混凝土前浇水湿润要求同腹板底部凿毛面。在浇筑混凝土前浇水湿润要求同腹板底部凿毛面。(2)结合面齿形设计结合面齿形设计u腹板由人工凿成具有空间尺寸的齿槽状。齿牙底面以腹板由人工凿成具有空间尺寸的齿槽状。齿牙底面以原竖向精轧螺纹预应力钢筋的锚具凸出端为大齿,两原竖向精轧螺纹预应力钢筋的锚具凸出端为大齿,两竖向预应力筋锚具间凹入为小齿,大小齿的侧面凿成竖向预应力筋锚具间凹入为小齿,大小齿的侧面凿成不同角度的斜面,便于振捣混凝土排出气泡。这样处不同角度的斜面,便于振捣混凝土排出气泡。这样处理可利用新老混凝土间的空间齿的机械理可利用新老混凝土间的空间齿的机械咬合力咬合力以及新以及新老混凝土粗
17、糙面的老混凝土粗糙面的粘结力粘结力传递剪力,确保新老混凝土传递剪力,确保新老混凝土共同工作。处理后与原一次浇筑成形的混凝土性能基共同工作。处理后与原一次浇筑成形的混凝土性能基本相同。本相同。u经剪切试验及经剪切试验及2005年年11月中旬完成修复的底板预应月中旬完成修复的底板预应力张拉已证明设计的空间齿形完全能有效传递剪力,力张拉已证明设计的空间齿形完全能有效传递剪力,保证了新浇筑的底板与原腹板能共同工作。保证了新浇筑的底板与原腹板能共同工作。新结合面空间齿处理方式试件新结合面空间齿处理方式试件 原结合面的处理方式试件原结合面的处理方式试件项目组在现场检查结合施工质量项目组在现场检查结合施工质
18、量 精轧螺纹钢筋锚精轧螺纹钢筋锚具处的凸齿具处的凸齿便于排气的斜面便于排气的斜面腹板底部凿出的空间齿腹板底部凿出的空间齿(3)结合面植筋讨论结合面植筋讨论u原设计在腹板底部的新老混凝土结合面上按一原设计在腹板底部的新老混凝土结合面上按一定间距进行植筋。定间距进行植筋。u经反复论证,我们认为腹板中的间距为经反复论证,我们认为腹板中的间距为120mm的箍筋有足够的抗剪钢筋锚固长度,的箍筋有足够的抗剪钢筋锚固长度,能够起到抗剪钢筋的作用;底板横向钢筋弯入能够起到抗剪钢筋的作用;底板横向钢筋弯入腹板内的直钩与腹板箍筋改为焊接连接后能进腹板内的直钩与腹板箍筋改为焊接连接后能进一步提高结合面的抗剪能力后,
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