北京首例预应力碳板应用之病害详解篇

　　 1 桥梁简介
　　丰益桥位于京丰区西路西三环路上，跨丰管路，为分离式跨线桥，分为左右幅，每幅为3跨，跨径组合为(13.15+16.0+13.15)m普通混凝土等截面连续板梁，梁高为85cm;下部结构采用混凝土柱式桥墩，混凝土轻型桥台。
　　
　　2 桥梁病害检测及荷载试验报告
　　病害检测
　　①　经现场检测，桥梁左、右幅梁体腹板、底板及翼缘板均有开裂现象，其中腹板竖向裂缝最大为0.40mm，钢筋中心处裂缝最大宽度为0.30mm;底板横向裂缝最大宽度为0.37mm;翼缘板裂缝最大宽度为1.0mm。
　　
　　②　由于梁体与桥台顶紧，第一跨、第三跨梁体近桥台处翼缘板出现不同程度的斜向开裂现象，裂缝最大宽度0.30mm。
　　③　各跨墩顶附近负弯矩区翼缘板处均存在横向裂缝，裂缝最大宽度0.6mm。
　　
　 　荷载试验报告
　　静载试验结果评定
　　桥梁在第1跨、第2跨跨中最大正弯矩和1号墩顶主梁最大负弯矩加载工况下，各挠度和应变测点在满荷载时的实测值与理论设计值相比，实测值均接近理论设计值，说明桥梁结构竖向刚度和截面强度均能满足设计荷载要求，但结构安全储备明显不足。
　　动载试验结果评定
　　桥梁实测一阶竖向振动频率与理论分析值较为接近，桥梁自振频率评定标度为2。桥梁在跑车和制动条件下桥梁结构的动力响应性能良好，桥梁在跳车情况下动力响应较为明显。因此，丰益桥结构的动力性能虽能够满足要求，但桥梁董刚度的安全储备明显不足。
　　3 病理分析及加固方案
　　翼缘板
　　桥梁内侧翼缘板厚度为20-30cm，外侧翼缘板厚度为15-30cm。纵向配筋为φ12@150。根据结构验算分析可知，翼缘板承载能力不能满足规范要求，正常使用极限状态不能满足规范要求。截面尺寸小，配筋不足是导致其承载能力不能满足要求的原因。根据桥梁横断面布置及桥面活荷载分布情况，内侧翼缘板承受活荷载较大，也是导致其开裂的主要原因。
　　
　　桥梁翼缘板病害为大量的横向裂缝，裂缝主要分布在墩顶区域和边跨区域，部分裂缝超限严重，裂缝深度贯穿翼缘板。且两边跨区域产生垂直于对角线的斜向裂缝。鉴于以上情况，采用张拉预应力碳纤维板的方式对梁体的翼缘板进行加固。
　　
　　①　所加固的预应力碳纤维板采用2.0mm厚、10cm宽的Ⅰ级预应力碳板，张拉控制应力为1000MPa，控制应变为7‰。
　　②　在翼缘板的内侧布置7条预应力碳板，其中4条通长碳板(46m长)，3条非通长碳板(边跨10.18m、中跨13.6m)。
　　③　在翼缘板的外侧布置5条预应力碳板，其中3条通长碳板(46m长)，2条非通长碳板(边跨10.18m、中跨13.6m)。
　　
　 　底板
　　底板横向宽度为8.5m，高度为85cm，底层纵向配筋为φ28@100。截面尺寸和配筋满足规范要求。根据竣工图得知，该桥底板钢筋保护层的厚度仅为2cm，在施工过程中，钢筋放样和浇筑在出现偏差，会导致箍筋距离底板边缘的厚度更小，在正常使用过程中，随着水汽的渗入碳化的影响，容易造成钢筋锈胀，这是底板产生横向裂缝的主要原因。
　　
　　桥梁底板存在大量横向裂缝，且最大裂缝宽度超限，鉴于以上情况，采用张拉预应力碳纤维板的方式对梁体的翼缘板进行加固。
　　①　所加固的预应力碳纤维板采用2.0mm厚、10cm宽的Ⅰ级预应力碳板，张拉控制应力为1000MPa，控制应变为7‰。
　　②　底板布置27条预应力碳板，间距为30cm。预应力碳板长度为边跨10.18m，中跨13.6m。
　　
　　此次，主要是对丰益桥的病害、动荷载检测结果、病害机理及加固方案进行了分享，具体的加固方法、施工工艺和加固效果敬请持续关注下期。