第４１卷第５期 ２ ０ １ ５年２月 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 山 西 建 筑 Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．５ Ｆｅｂ． ２０１５ ・１５３． 文章编号：１００９—６８２５（２０１５）０５—０１５３—０３ 钢筋混凝土连续箱梁病害原因分析及加固措施 惠丕 摘贾磊 ７１００７５） （中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安要：以某条高速公路上钢筋混凝土连续箱梁桥病害为基础，研究分析了主梁开裂、下挠的成因，并针对此类桥梁的病害确立了 具体的维修加固设计目标，论述了维修加固的设计内容及方法，通过对比加固前后桥梁的承载力及挠度，表明了加固方案的有效性。 关键词：钢筋混凝土现浇箱梁，病害分析，体外预应力，“钢板～混凝土”组合结构 中图分类号：Ｕ４４５．７１ 文献标识码：Ａ １ 概述 腹板竖向、斜向开裂、底板横向开裂及翼缘板横向开裂（见图２，图 底板横向裂缝位置为：边跨集中于０．４Ｌ附近，次 某钢筋混凝土立交桥跨径组成为２ Ｘ（５ ｘ ２７）＋（２×２７＋ ３）。腹板裂缝、２６．５＋３×２７）＋（２５＋２７＋１９．３１＋２７．７１＋２９．７４＋１８．７４＋２５）＋ 边跨、中跨裂缝集中于Ｌ／４—３Ｌ／４附近。翼缘板横向裂缝主要集 ２×（５ ｘ２７）ｍ，截面形式为单箱三室（见图１），边跨设预应力短 中于墩顶附近。束，中跨为普通钢筋混凝土形式。设计荷载为汽车一超２０级、挂 车一ｌ２０。２００２年建成通车。经过ｌ０年运营后，该桥出现下挠、 开裂等病害，已经影响到桥梁行车舒适度以及结构耐久性，为保 证桥梁的安全运营，在对结构进行检测后，进行了维修加固设计。 图２典型底板裂缝 图３典型腹板竖向裂缝 ２）主梁下挠。 根据梁底线形测量结果，本主线桥主梁存在较大的挠曲变 图１跨中截面布置 形，根据ＪＴＧ／Ｔ Ｈ２１－２０１１公路桥梁技术状况评定标准之表 ５．１．１—８规定，约７０％的桥跨跨中挠度值达到４类标度；４．５％的 桥跨达到５类标度。近几年来，该桥主梁下挠发展较明显，典型 ２桥梁主要病害 １）主梁开裂。 …】 …，…】Ｈ……】 …，…】Ｈ ， ｏｔ＇ 本桥左右幅箱梁均出现不同程度的裂缝，裂缝主要表现为： 梁底线形见图４。 成更大范围的塌方，对施工人员的人身安全造成威胁。塌方处理 方的原因是多种多样的，通常地质上突发的因素是决定性的，因 往往工期长，费用高，应引起施工人员的高度重视，并且要彻底根 此加强施工地质工作是避免和防止塌方的根本手段。５）除了自 治，否则得不偿失。 然因素外，工程和人为的原因仍占有相当的比重。如果在施工管 ５结语 方原因，并采取了相应的工程处理措施，取得以下结论： １）全风化闪长岩、粉质粘土混碎石胶结程度差，遇水软化，力 理和技术上认真的改善，就会使塌方事故得到有效控制。 ［１］ 关宝树．隧道工程施工要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版社， ２００３． 本文针对洞口庙隧道塌方事故，介绍了塌方情况，分析了塌 参考文献： 闻富民，鲁 仁．现代公路、桥梁、隧道常见质量事故与防 学性能低，强度和稳定性极差，雨季施工应特别注意地表水下渗 ［２］影响。２）针对塌方事故，采取了加固成洞段、封闭掌子面、注浆固 结、泵送混凝土回填等措施，效果良好。３）在软弱围岩段施工，超 必须立即进行支护工作，强支护是施工中的关键措施。４）导致塌 范、处理及成功实例分析［Ｍ］．北京：当代中国音像出版社， ２０１１． 前支护和监控量测是施工安全的前提和保障。在洞身开挖之后 ［３］ 王利金，付超．普光气田黄家岩隧道塌方冒顶处理［Ｊ］．石 油工程建设，２００９（５）：５４＿５８． Ｃｏｌｌａｐｓｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ＬｉｕＮａｎａ （Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ ２５７０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｃｒｏｓｓ—ｓｅｃｔｉｏｎ，ｓｔｅｅｐ ｓｌｏｐｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｕｎｎｅｌ，ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ ｃａｓｅ ｉｎ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｅｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｒａｉｎａｇｅ ｄｉｔｃｈｅｓ，ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ａｒｅａ ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ ｔｕｎｎｅｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ａｒｅａ ａｆｔｅｒ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｐｐｏ￣ａｎｄ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｈａｄ ｓｔｒｏｎｇ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ，ｈａｄ ｇｏｏｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｔｕｎｎｅｌ，ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 收稿日期：２０１４—１２—０６ 作者简介：惠丕（１９８５一），男，工程师； 贾磊（１９８２一），男，工程师 ・１５４・ 第４１卷第５期 ２ ０ １ ５年２月 距伸缩缝距离，ｍ 山 西 建 筑 ０．０ Ｏ １３．５ ２７．０ ４０．５ ５４．０ ６７．５ ８１．０ ９４．５ １０８ ０ １２１．５ １３５．０ ２ 一４ 筵一 一８ 图５箱梁腹板预应力体外索示意图（１：１００） 图４典型梁底线形 —１Ｏ ３主要病害成因分析 检测结果表明，在本桥运营近１０年来，桥梁主梁、桥墩等主要 箱梁 ／，Ｊ ， 。 锚栓 受力构件产生了明显的病害，通过对桥梁的设计图纸查阅，车辆通 行情况调查，以及桥梁所处建设时期施工水平以及环境因素的综 合分析得出以下结论。 ３．１ 桥梁运营荷载快速增长 随着交通运输业的发展，高速公路交通量不断增加。本桥位 于国家高速公路主干线与某市绕城高速公路的枢纽位置，分别承 担了多条国道主干线及地方道路间的交通转换。随着近年来车 辆的吨位、数量不断上升，使得桥梁长期处于超限服役和疲劳运 营的不利状态，进一步加剧了既有受力裂缝的快速发展。 ３．２ 早期设计理念对主梁结构的影响 本桥跨径分布在１８ ｍ～２９ ｍ，梁高均为１．５ Ｉｌｌ，箱梁刚度较 弱，主要表现在： １）桥梁挠曲明显，行车舒适性较差； ２）主梁存在底板横向裂缝、腹板竖向裂缝等病害，主梁开裂 在一定程度上降低了主梁的刚度，导致主梁下挠变形，两种因素 循环反复相互作用，造成主粱病害不断发展。 针对以上两点分析以及对桥梁相关图纸的查阅，将病害成因 总结如下： １）主梁刚度偏小； ２）钢筋混凝土主梁不断发展的裂缝造成主梁刚度不断削弱， 导致主梁下挠； ３）桥梁早期病害造成主梁受拉钢筋在较高的应力幅下运营， 导致钢筋混凝土构件抗冲击荷载及抗疲劳性能偏弱； ４）近年来，快速激增的运营荷载导致病害发展加剧。 ４维修加固工程设计与效果验算 １）维修加固工程设计目标。 ａ．通过维修加固和维修措施，提高箱梁刚度，抑制箱梁下挠 的发展； ｂ．通过结构局部补强，提高箱梁支点截面承载能力； ｃ．处治裂缝及混凝土缺陷，在一定程度上恢复主梁刚度及提 高结构耐久性； ｄ．处治桥梁其他存在病害的构件，改善桥梁使用性能。 ２）维修加固工程设计思路见表１。 表１桥梁加固思路表 现状 主梁刚度偏／ｊ、 主梁钢筋应力过大 墩顶截面承载力偏弱 Ｉ加固 增加主粱截面高 主梁边腹板张拉体外预应 加厚墩顶截面配合预应力 ｉ思路 度、修复裂缝提高刚度 力，改善受拉钢筋应力 钢束，提高墩顶截面承载力 ３）维修加固工程主要设计内容。 在主线桥主梁边腹板张拉预应力通长钢束，降低主梁钢筋应 力（见图５）。在主梁底板１３ ｍ范围内吊装“钢板一混凝土”组合 结构，增加主梁高度，提高主梁刚度（见图６）；组合结构直接提高 主梁刚度、主梁跨中承载力，预应力钢束新裂缝的出现、旧裂 缝的进一步发展。 堕圭工堡 堑 ／ｆ一一 热轧普通槽钢『１００ｘ４８ｘ５．３ 密实混凝土由１６钢筋网片 ３４５钢板３＝８【ｆｌＩｌＩ 图６钢板一混凝土组合加固断面示意图 ４）维修加固前后效果验算见表２，表３。 表２桥梁承载力对比表 加固前 加固后 提高 位置 荷载 类型 作用 抗力 安全 作用 抗力 安全 比例 ｋＮ．ｍ ｋＮ・ｍ 系数 ｋ ．ｒｌ ｌｋＮ・ｍ 系数 ％ 边跨０．４Ｌ 正弯矩 ３３ ９００ ４０ １ｏ０ ｌ １８ ３５ ８００ ４７ ３００ ｌ ３２ １２ 边墩墩顶 负弯矩 ４２ ０００ ４３ ５００ １ ０４ ４２ ９００ ４６ ７００ １．０９ ５ 中跨跨中 正弯矩 ３３ ２００ ３６ ３００ １．０９ ３３ ７００ ４３ ｌ００ １ ２８ Ｉ７ 表３桥梁挠度对比表 ［ 亚亟歪二］＝＝ 二二］二 －＝工＿： ：：互．．二］ 通过分析加固前后讨 算结果可知，采片ｊ张拉预应 钢 、ＪＪｌｊ 厚主梁墩顶截面的方法，改善了主粱跨中断面的受力状况，提高 了主梁及墩顶位置的抗弯承载能力。存改簿结构受力的 时，『卅 合了原结构的裂缝，起到了良好的效果。“荆板一混凝 ’通过增 大了主梁的高度，同时钢板也能承受一一定的荷载，增ＪＪ【】 梁跨 ｝ Ｊ安全储备。腹板加厚张拉预应力钢束，增大主梁墩顶截而，改善 墩顶附近应力分布，提高墩顶截面抗弯承载能力。『¨＝Ｊ时该ＪＪＩＪ 方 案在施工时不需要长时问阻断交通，仅在张拉预幢 体外临时封 闭交通，在 程实际实施中较为疗便。 ５ 结语 本次加固方案在查蒯国内外大挝义献资料及蒯 柑Ｉ父 实例的基础上，对钢筋混凝土箱梁桥的病害类 及产 的原ｌ夫］进 行了深入研究，并分析了导致不同病害产牛的原 ， 考虑划结 构实际运营需要下，针对结构制定具有针对性的ＪＪｕ 措施 小 桥加固后１年对其进行了 次检测，发现结构并朱…现新的裂 缝，且桥梁未发生明显的下挠现象，表明该加 案对此类桥梁 加固效果明显。 参考文献： ［１］ ＪＴＧ Ｄ６２－－２００４，公路桥涵设计通用规范［ｓ１． ［２ｊ ＪＴＧ １）６２－－２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规范『Ｓ］． ［３］Ｊ¨０２３—８５，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范［ｓ］． ［４］ 姚玲森．桥梁工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９８５． ［５］ 宋玉普．预应力混凝土桥梁结构［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００７． ［６］ 范立础．预应力混凝土连续梁桥［Ｍ］．北京：人民交通出Ｊ扳 社，１９９９． 第４１卷第５期 ２ ０ １ ５年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨ１ＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．５ Ｆｅｂ．２０１５ ・１５５・ 文章编号：１００９—６８２５（２０１５）０５—０１５５・０２ 大体积混凝土分区分层浇筑施工技术 李振华 （中铁三局集团第二工程有限公司，河北石家庄０５００００） 摘要：根据新建沪昆客运专线贵州段朱砂堡二号隧道岩溶处理大体积、高落差混凝土施工处理情况，对大体积混凝土分区分层 增设散热孔浇筑技术进行了分析，并探讨了高落差混凝土运输施工操作要点，为类似工程提供了参考借鉴。 关键词：铁路隧道，大体积混凝土，高落差混凝土，施工技术 中图分类号：Ｕ４５５ 文献标识码：Ａ 沪昆客专贵州段穿越中国最广袤的喀斯特地貌区域，隧道施 混凝土回填，原设计理论配合比如下：水泥：石子（石灰岩）：砂： 工中经常遇到岩溶发育的情况。本文结合隧道实际施工中采用 水：粉煤灰：外加剂＝１：４．１７２ ８：３．５５１ ４：０．７３２ ５：０．４０７ ４：０．０１４ １， 混凝土回填处理大型空溶洞的措施，对隧道岩溶处理遇到的大体 优化后理论配合比如下：水泥：石子（石灰岩）：砂：水：粉煤灰：外 积混凝土、高落差混凝土施工进行了简要阐述。 加剂＝１：５．０７：４．３３：０．８７：０．４７：０．０１４ １。 ２）分层分区热工计算。根据所掌握的混凝土配合比，计算的 １ 工程概述 各龄期的温升、非 朱砂堡二号隧道位于玉屏东一三穗区间，双线隧道，左右线线 大体积混凝土水化热所产生内部最高温升值、标准状态下混凝土任意龄期（ｄ）的收缩变形值、各龄期混凝土的 间距为５．０ ｍ，设计为２０％０的单面上坡。隧道进口里程Ｄ２Ｋ４７３＋ 收缩当量温差、各龄期混凝土的弹性模量，继而算出各龄期混凝 ４６２，出口里程Ｄ２Ｋ４７３＋９５０，全长４８８ ｍ。均采用新奥法原理进 将其与相同龄期混凝土的抗拉强度相比，如果 行开挖，隧道断面积１５０ ｍ ，净空面积１００ ｍ 。隧道位于构造剥 土的温度应力值，＇（￡）≥１．１５，则混凝土不会出现裂缝，如不符合，则应采取相应 蚀中低山区，最大拱顶埋深４５ ｍ。地面高程５７５ ｍ～６５０ ｍ，自然 Ｚ／ｏ 坡度ｌＯ。～３５。，局部陡峻，植被发育。不良地质为危岩落石、岩 的保温保湿措施，以确保大体积混凝土的质量。溶、顺层偏压，特殊岩土为红黏土。 ａ．厚度５ ｍ分层分区浇筑热工计算。混凝土浇筑后，根据模 拟计算分别计算各降温阶段产生的混凝土温度收缩拉应力，其累 计总拉应力值应不超过同龄期混凝土的抗拉强度，则表示所采取 ２隧道岩溶分布特点 本隧道在Ｄ２Ｋ４７３＋５０５一Ｄ２Ｋ４７３＋６２０，Ｄ２Ｋ４７３＋７２０～ 的各技术措施能有效地控制预防裂缝的出现，不至于引起基础出 Ｄ２Ｋ４７３＋８００段开挖揭示两个巨型溶洞。Ｄ２Ｋ４７３＋５０５一Ｄ２Ｋ４７３＋ 现贯穿裂缝，如超过该阶段的混凝土抗拉强度，则应采取加强保 ６２０溶洞大厅容积约２９万ｍ ，Ｄ２Ｋ４７３＋７２０～Ｄ２Ｋ４７３＋８００溶洞 温保湿，使混凝土缓慢降温和收缩，提高该龄期混凝土的抗拉强 大厅容积约３１万ｍ ，暗河沿Ｄ２Ｋ４７３＋７２０～Ｄ２Ｋ４７３＋８００溶洞 度、弹性模量和发挥徐变特性等，以控制裂缝的出现。 大厅底部大里程侧由左向右、再向小里程方向流过。 根据Ｍｉｄａｓ模拟计算结果在浇筑３４０ ｈ时，中心点温度达到 ３ 隧道岩溶处理大体积混凝土分区分层增设散热孔浇 最大值６５℃，之后开始缓慢下降；浇筑２３０ ｈ时中心点与空气接 触部分的里表温差达到２５℃，之后里表温差逐渐增至３６℃，故 筑技术 溶洞大厅？昆凝土施工在浇筑前采用模拟计算选择合理的分 须采取保温措施；浇筑６０ ｈ～１４４ ｈ区段内混凝土浇筑体表面与 层分区形式，优化混凝土配合比并大体积混凝土内设置散热孔减 大气温差大于２Ｏ℃，须采取一定措施进行降温。 少水化热，同时采用测温管监测混凝土温度变化情况，确保大体 积混凝土施工质量。 ｂ．厚度１ ｍ分层分区浇筑热工计算。经计算得出采用１ ｍ厚 分２区段进行浇筑的方案，７２ ｈ后混凝土中心点温度最大值为 大体积混凝土施工工艺流程及操作要点如下： １）施工配合比设计。为降低水化热，大体积混凝土配合比设 ３７℃，之后开始缓慢下降。计算过程见表１。 Ｃ．分层分区浇筑方案比选。通过对比５ ｍ厚分层分区浇筑 ｍ厚分层分２区浇筑的计算结果，采用５ ｍ厚分层分区浇筑 计在保证混凝土强度及坍落度要求的前提下，提高掺合料及骨料 及１的含量，以降低每立方米混凝土的水泥用量。岩溶整治采用Ｃ２０ 的方式需在２ ｄ一６ ｄ内对内部混凝土采取温度控制措施进行降 Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ Ｈｌｌｉ Ｐｉ Ｊｉａ Ｌｅｉ （ＣＣＣＣ Ｆｉｍｔ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ ａｌｏｎｇ ｓｏｍｅ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｒａｃｋｓ ｏｎ ｍａｉｎ ｂｅａｍｓ ａｎｄ ｄｏｗｎｗａｒｐｉｎｇ，ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｉｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｙｐｅ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅｓ， ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅ ｉｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｃａ・ ｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃａｓｔ—ｉｎ—ｐｌａｃｅ ｂｏｘ ｇｉｒｄｅｒ，ｄｉｓｅａｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｘｔｅｒｎａｌ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ，“ｓｔｅｅｌ ｐｌａｔｅ—ｃｏｎｃｒｅｔｅ”ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 收稿日期：２０１４－１２－ｏ４ 作者简介：李振华（１９７９．），男，工程师
