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宣大高速公路是河北省“三纵三横”公路主骨架的重要组成部分,是京津地区通往西北各省及晋煤外运的主要通道之一。宣大高速公路河北段,西起河北省阳原县冀晋交界,东至宣化与京张高速公路连接,全长127公里。建设标准为全封闭全立交双向四车道高速公路,桥梁的设计荷载为汽—超20、挂—120。该路线于2000年建成通车。宣大高速公路自运营以来,随着交通量的增长以及车辆吨位的增加,沿线小桥涵出现了不同程度的病害,主要表现为重载方向(大同至宣化)小桥涵单板受力和桥面铺装破损开裂,并且有日益严重的趋势。
一、单板受力产生原因分析
宣大高速公路小桥涵出现单板受力的原因分析如下:
1.重载交通。大量超载、超限车辆的行驶(其主要车型为:红岩、斯太尔、东风、解放153,最大载重量达139吨)造成了桥面铺装及桥梁横向联结的破坏,从而使行车道轮迹下的主梁在单板受力情况下反复受到重车车轴荷载作用,动挠度加大、开裂。
2.施工原因。宣大高速公路重车道沥青混凝土路段小桥涵桥面铺装结构为:预制梁板上现浇6cm~10cm厚30#防水水泥混凝土铺装层(其中6m以下小桥涵防水水泥混凝土铺装层厚6cm,6m~8m小桥、通道防水水泥混凝土铺装层厚8cm,10m以上小桥防水水泥混凝土铺装层厚10cm),上面加铺6cm粗(中)粒式沥青混凝土下面层,4cm中粒式沥青混凝土上面层。因预制、安装上部构件时,施工标高控制不够严格,有部分水泥混凝土铺装层厚度只有4cm~5cm,甚至更薄,铺装层形不成一个密实的整体结构层,水泥混凝土铺装层内的钢筋起不到应有的作用。作用力不能按原设计向其它梁板分布,形成单板受力。考试大
另外,施工时铰缝未捣实,横行联系不好,雨后产生铰缝渗水,也是造成小桥涵单板受力的原因之一。
二、小桥涵单板受力处理方案
针对以上两种小桥涵单板受力的产生原因,宣大高速公路采取了以下加固措施:
1.凿除重车幅桥面铺装层重新铺筑。(1)改变桥面铺装结构层,由3层改为2层,除上层采用0.5cm稀浆封层外,其余均浇筑为水泥混凝土,加大了桥面铺装混凝土厚度;(2)设两层钢筋网,并加粗铺装层钢筋网,上层纵横向钢筋采用φ8(一级),下层横向钢筋采用φ16(二级),纵向钢筋采用φ12(二级);(3)提高防水混凝土标号为40号,并在其中适量掺加聚丙烯纤维,改善混凝土的抗裂、抗渗性能;(4)在梁板顶面植筋,锚固筋顶部与上层铺装钢筋网焊接,加强桥面铺装与梁板的共同作用。
2.凿除重车幅铰缝混凝土重新浇筑。(1)提高铰缝混凝土的标号为40号;(2)对于跨径不小于8米的桥涵构造物,在铰缝中增设铰缝钢筋,加强梁板的横向联系。跨径小于8米的桥涵构造物,在铰缝顶面增设铰缝连接钢板,加强梁板的横向联系。
3.板底粘贴碳纤维布。对于挠度过大,跨中产生横向裂缝的梁板,采用高强度碳纤维布粘贴于板底进行加固,提高板底抗拉强度,从而提高梁板的承载能力。
三、施工注意事项
1.凿除桥面铺装时,注意保留板间铰缝横向联结构造。
2.凿除桥面铺装后,若发现板顶存在孔洞或混凝土局部松散,则应先凿除松散的混凝土直至露出混凝土新茬,对钢筋进行除锈,然后浇筑铺装混凝土。
3.板顶植筋的施工注意事项如下:(1) 钻孔时应确保孔的表面有足够的粗糙度;(2)植筋确保锚筋植入部分完全粘上胶;(3)在固化前不可对钢筋施加任何荷载,也不可浇筑混凝土。
4.粘贴碳纤维布施工注意事项如下:(1)施工宜在5°c以上环境温度条件下进行,并应符合配套树脂的施工使用温度。当环境温度低于5°c时,应使用适用于低温的配套树脂或采用升温处理措施;(2)树脂配制时所用容器内不得有油污及杂质。宜根据现场实际温度决定树脂的每次拌合量,并严格控制使用时间;(3)碳纤维布的施工应在凿除桥面铺装层和铰缝混凝土之后、其它加固改造工程进行之前进行,且须在碳纤维布施工完毕24小时之后再浇筑桥面系和铰缝混凝土;(4)树脂的配置和使用场所,应保持通风良好,现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施;(5)在碳纤维布施工完毕后养护硬化的24小时内不宜受潮、受震,桥面禁止施加其它荷载。
加固处理后的小桥涵,通过4年运营检验,单板受力问题已得到很好的解决,并且大大加强了桥板的整体性,桥梁的承载能力达到了加固的要求,满足相应的荷载标准,承载能力具有一定的潜力,动刚度满足了设计要求,桥面铺装改造和板底碳纤维加固取得了较理想的加固效果,小桥涵单板受力的加固处理达到了预期效果。[nopage]
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