一、 工程概況

    廣西東部某高速公路有一座大橋，橋上構(gòu)為5-20m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，采用先簡支后連續(xù)進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，全橋為一聯(lián)。梁頂負(fù)彎矩鋼絞線采用Фj15.24（7Ф5）高強(qiáng)松弛鋼絞線,鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為Rby=1860MPa，張拉控制應(yīng)力為δk=0.7Rby=1302MPa。每片梁負(fù)彎矩鋼絞線共設(shè)計5束，其中長5m的有二束，每束4根鋼絞線，其中長10m的有三束，每束4根鋼絞線，共20根鋼絞線，位于箱梁頂板中線部位。該橋負(fù)彎矩在2006年9月份進(jìn)行了張拉、灌漿與封錨，隨即因業(yè)主原因全線停工了8個月，其間因人為因素致使部分負(fù)彎矩鋼絞線錨具破損，造成預(yù)應(yīng)力損失，并且錨端鋼絞線銹蝕情況較為嚴(yán)重，復(fù)工后為確保鋼絞線張拉施工質(zhì)量，根據(jù)質(zhì)量監(jiān)督部門的要求，須對全橋鋼絞線進(jìn)行徹底核查并進(jìn)行處理。由于檢測機(jī)構(gòu)不能對預(yù)應(yīng)力鋼絞線逐根檢測，經(jīng)設(shè)計院、建設(shè)單位、施工單位共同討論協(xié)商，確定廢棄已張拉負(fù)彎矩鋼絞線，采用植筋技術(shù)重新設(shè)置負(fù)彎矩鋼絞線。

    二、 設(shè)置方案

    （一）負(fù)彎矩鋼絞線位置

    繞開原有負(fù)彎矩位置，選擇在箱梁兩側(cè)腹板上方的頂板位置各新增加三束負(fù)彎矩鋼絞線，二長一短，其中長5m的有一束，每束4根鋼絞線，長10m的有二束，每束3根鋼絞線平行安裝，每片梁共6束、20根鋼絞線。在實際施工中須在頂板砼中鑿出深4-6cm的縱向槽安放波紋管，同時要保證錨具頂部離橋面厚度不小于12cm。

    新增鋼束布置位置如下圖：

    （二）植筋設(shè)計與布置

    1、植筋設(shè)計

    ①按抗剪應(yīng)力計算：

    由于在梁部舊砼面上植筋后須先續(xù)澆8-10cm的薄層高標(biāo)號C50砼（原梁體砼為C40），再張拉負(fù)彎矩，最后施工橋面鋪裝砼，所以植筋在施工與運營過程中要承受張拉應(yīng)力的剪切作用。

    鋼束長5m時所需鋼筋面積A=1302*140*4/120=6076mm2，植筋擬用φ12的HRB335帶肋鋼筋，每根鋼筋截面積為113mm2，采用板凳式布置，即一根鋼筋彎成倒U形，植入兩個孔內(nèi)，則只需鋼筋27根，鋼筋間距約18cm。

    為增大保險系數(shù)，決定每束鋼絞線按間距15cm布置植筋，在錨固端1m范圍內(nèi)加密為間距10cm。植筋用環(huán)氧樹脂砂漿粘結(jié)。

    ②錨固深度確定

    按《砼結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》GB50367-2006中公式12.2.2-2和12.2.3計算：

    l≥ψψl

    l=0.2αdf/f

    f=1302*sin9（鋼束彎起9）=204MPa，其他參數(shù)按規(guī)范取值，則基本錨固深度l=0.2*12*204/4.5=109mm，植筋錨固深度設(shè)計值l≥109*1.65mm，可取180mm，且按規(guī)范構(gòu)造要求植筋時，其最小錨固長度只須達(dá)到150mm，故最終植筋錨固深度確定為180mm。

    2、植筋布置

    植筋寬度8.5-9.4cm，頂部應(yīng)高出波紋管頂面2cm（錨固端高出波紋管頂面4cm），平面布置如下圖（僅示一側(cè)）:

     

    三、 負(fù)彎矩處理要點

    1、在植筋施工時，首先應(yīng)剪斷原先已經(jīng)張拉的鋼絞線釋放其預(yù)應(yīng)力，避免在重新施加負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力后，墩頂負(fù)彎矩疊加造成累計負(fù)彎矩張拉值大于設(shè)計值從而對全橋梁板受力帶來不良影響。其次在重新施加預(yù)應(yīng)力時必須合梁體新舊砼緊密相結(jié)合，使其施加的預(yù)應(yīng)力依然作用于整個梁體部分，達(dá)到設(shè)計承載效果。

    2、施工工序：切斷鋼絞線、釋放預(yù)應(yīng)力→鑿出（標(biāo)識）波紋管安裝槽（根據(jù)橋面鋪裝標(biāo)高而定）→植筋→安裝波紋管→固定錨具→安裝鋼絞線→澆筑砼→張拉→注漿→封錨。

    3、切斷鋼絞線前，先采用全站儀定出全橋墩頂處負(fù)彎矩波紋管設(shè)計位置，沿波紋管方向距中心各20cm距離，寬6cm范圍內(nèi)用油漆標(biāo)識出需切斷鋼絞線位置；然后用風(fēng)鎬或人工鑿除砼，破壞波紋管表層后將鋼絞線周圍水泥漿清除，露出鋼絞線。再采用切割機(jī)沿油漆標(biāo)識線進(jìn)行切割，切割深度以不破壞梁頂部鋼筋為標(biāo)準(zhǔn)。

    4、切斷鋼絞線施工時為防止已張拉鋼絞線在拉應(yīng)力的反作用下彈出錨固端形成一定的安全隱患，采用兩塊厚5mm、1.0×2.0m的鋼板立于兩側(cè)錨固端外側(cè)用于防護(hù)，鋼板后采用鋼管支撐牢固。同時剪斷鋼絞線施工時橋梁兩端設(shè)置專職安全員，嚴(yán)禁人員及車輛通行，確保施工安全。

    5、植筋過程中，鉆孔乃是關(guān)鍵。如果梁體鋼筋過密，無法在設(shè)計規(guī)定的位置鉆孔，可采用在其附近位置鉆孔、焊結(jié)轉(zhuǎn)移受力的方法進(jìn)行處理。

    四、 小結(jié)

    本項目在正式植筋前，進(jìn)行了植筋試驗。采用油壓千斤頂對植入鋼筋施加拔力。共實驗了3個孔。試驗結(jié)果均是植入鋼筋頸縮后斷裂。原因是當(dāng)植筋深度較大時（l＞10d），鋼筋與混凝土孔壁的粘結(jié)力大于鋼筋的極限強(qiáng)度，因此出現(xiàn)鋼筋屈服、頸縮直至斷裂的現(xiàn)象。

    另外，在開通后的的半年試運營過程中，該橋橋面未出現(xiàn)任何開裂、起皮現(xiàn)象。這也說明此次植筋設(shè)計與施工是成功可行的。

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標(biāo)簽：抗剪應(yīng)力、植筋技術(shù)、負(fù)彎矩

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文章名稱：《植筋技術(shù)在橋梁負(fù)彎矩施工上的應(yīng)用》

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