万州大桥端横梁病害处治方法研究

何 令 李鲁平

（重庆市万州区城建工程管理处，重庆万州 404000）

万州大桥端横梁病害处治方法研究

何 令 李鲁平

（重庆市万州区城建工程管理处，重庆万州 404000）

钢管混凝土连续刚构桥端横梁病害因其成因不同，处治的方式也有所差别，根据不同的桥梁结构，各个处治方法的适用性也有所考究．针对万州大桥端横梁的病害，采用钢板—混凝土组合结构增大截面的方法对端横梁进行加固，并更换失效支座．结果表明使用效果良好．

端横梁；钢管混凝土连续刚构桥；病害；处治

1 前 言

万州大桥在运营多年之后，在其两端交界墩处的端横梁位置出现裂纹及支座滑移等病害．这类病害在整座桥梁中尤为突出，并对桥梁的安全行车造成影响．在我国，有多座类似的钢管混凝土连续刚构桥，这些桥梁也可能存在类似病害[1]．因此，研究万州大桥端横梁病害的处治方法，对该类结构桥梁的维修养护具有重要的现实意义．本文针对钢管混凝土连续刚构桥端横梁的病害进行原因分析与处治方法的研究．

2 万州大桥端横梁典型病害

万州大桥主孔为3孔120米带2边跨75.4米的钢管混凝土组合桁架连续刚构，引孔为25米的预应力混凝土空心板，桥面连续，全桥长为709.8米[2]．端横梁病害：端横梁出现多条竖向和斜向裂缝；梁顶部位有多处压碎性破损，多处钢筋外露；端横梁向桥梁中心线倾斜，端横梁与盖梁顶部支座垫石错位严重；端横梁底部支座滑移较大，顶部与空心板结合部支座滑移较大，已有部分接近脱落的状态．

2.1 4#端横梁典型病害

4#端横梁河中侧顶部混凝土严重碎裂、剥离，钢筋外露、锈蚀，顶部有1条横向贯通裂缝，6条斜向裂缝，其中3条斜向贯穿端横梁，裂缝处渗水、结晶，钢管下方局部有多条辐射状裂缝；端横梁河岸侧有10条斜向裂缝，多数斜向贯穿端横梁，裂缝最大宽度3.2 mm，其中3条斜向裂缝沿端横梁厚度方向贯通，下缘混凝土开裂、预埋型钢外露；端横梁沿高度方向整体向河中侧倾斜1.29°，相对于桥墩盖梁存在向河中侧方向的水平移位，其中下游侧相对移位23.5 cm、上游侧相对移位18.5 cm；下支座的上钢板向河中侧发生较大的相对水平位移和转动位移，最大水平位移16 cm；上支座的上钢板向河岸侧发生较大的相对水平位移，部分支座上钢板脱落．4#墩向河岸侧倾斜，下游侧、上游侧墩柱竖直度分别为0.28%H、0.29%H，墩顶相对偏移量分别为16.74 cm、17.19 cm．如下页图1～4．

2.2 9#端横梁典型病害

9#端横梁河中侧上游方向顶部局部混凝土严重碎裂、剥离，钢筋外露，顶部有1条横向贯通裂缝、5条斜向裂缝，其中3条斜向贯穿端横梁，裂缝处渗水、结晶；河岸侧有14条斜向裂缝，部分斜向贯穿端横梁，裂缝最大宽度0.8 mm，其中3条斜向裂缝沿端横梁厚度方向贯通；9#端横梁相对于桥墩盖梁存在向河中侧方向的水平移位14.5 cm；下支座的上钢板向河中侧发生较小的相对水平位移，上支座的上钢板向河岸侧发生相对水平位移，最大位移8.9 cm，支座钢构件锈蚀较严重．如图5～8.

图1 4#端横梁河中侧裂缝分布

图2 4#端横梁河岸侧裂缝分布

图3 4#端横梁河中侧顶部混凝土碎裂、剥离

图4 4#端横梁下支座相对水平位移

图5 9#墩端横梁河中侧裂缝分布

图6 9#墩端横梁河岸侧裂缝分布

图7 9#端横梁河中侧顶部混凝土碎裂、剥离

图8 9#端横梁下支座相对水平位移

3 万州大桥端横梁病害机理分析处治方法

3.1 病害机理分析

万州大桥在多年运营后，4#和9#墩上下支座存在很大滑移，橡胶变形较为严重，已完全失去了支座滑移功能，不能很好滑动复位，而端横梁位于桁架刚构边跨端部，由于支座不能正常复位，横梁将承受巨大温度力、活载力产生的外力[3-4]变形承受，桥墩变形到一定限度以后，外力全部作用在横梁钢管和混凝土上，其端横梁处混凝土厚度较小，配置钢筋数量有限，横梁自身抗外力能力较差．同时由于主桥为钢管混凝土桁架结构，上弦杆与混凝土桥面板固结，下弦杆、托架通过腹杆与上弦杆连接，在汽车、温度等荷载作用下上弦杆、下弦杆的水平变形不一致，在端横梁与桥面板连接区域产生竖向压力和水平拉力的反复联合作用[5]，导致在横梁部位出现了大量裂缝和混凝土破损脱落．

3.2 病害处治方法

（1）裂缝治理及混凝土缺陷修补：首先对裂缝进行压力灌浆修补，对裂缝宽度在0.15 mm以下的，采用改性环氧树脂胶封闭的方法处理；对裂缝宽度在0.15 mm及以上的，采用恒定低压压注改性环氧化学浆液的方法，使之成为一体受力．对已经破碎的混凝土应凿出后重新绑扎钢筋浇筑环氧砂浆（混凝土）．

（2）增加端横梁混凝土厚度：在混凝土裂缝和缺陷修补完成后，开始植筋并设置对穿锚杆与钢板连接，外层钢板可同时作为增大截面的混凝土浇筑模板，钢板内侧可焊接剪力钉或型钢以加强端横梁的整体性．在横梁两侧浇筑各30 cm（局部45 cm）的细石混凝土层，并设置一层15×15 cm间距C16钢筋网．浇筑时注意与原混凝土的结合面处理[6]，与桁架上下弦杆钢管通过设置剪力钉和钢筋网结合，同时注意预埋钢绞线波纹管．

（3）张拉预应力：在端横梁两侧各张拉315.2钢绞线，共5对，锚固于端横梁部的新增混凝土上，钢绞线的张拉力为582.1KN，张拉完成后应注意封锚等工作．

（4）更换支座和桥墩纠偏：对端横梁处上、下支座采用专用设备（扁千斤顶）取出进行更换，上支座为25 m跨空心板支座，更换为GPZ（2）1000DX；下支座更换为盆式GPZ（2）4000DX，并对支座的上下钢板进行相应限位，防止产生滑动．4#、9#桥墩墩柱纠偏以墩柱纠偏之后自由回弹静止为准．

图9 端横梁加固构造图

图10 端横梁钢筋构造图

4 结束语

万州大桥主桥属于柔性结构体系，在重载车辆作用下结构变形大、冲击效应明显，长期会导致端横梁的异常变形和位移．从端横梁下支座、上支座的滑移痕迹可以发现，端横梁的异常位移、转动是长期缓慢发展的过程．由施工监控人员在端横梁加固施工过程中的监控数据显示，采用钢板—混凝土组合结构增大端横梁截面，同时更换上下失效支座的方法取得了比较理想的结果，各项指标均达到设计要求．

[1]刘华，裴庆红，阳春龙，等.钢桁桥横梁裂纹病害原因分析与处治对策[J].中国铁道科学，2012（S1）：92-93.

[2]张贵忠.万州大桥钢管混凝土桁架技术研究[D].西南交通大学，2004.

[3]杜柏松，顾安邦，王银辉，等.重庆市万州大桥顶推施工中的应力调整[C]//2001年桥梁学术讨论会论文集.中国公路学会桥梁和结构工程分会、重庆市交通委员会，2001：11.

[4]肖新辉.钢管混凝土组合高墩连续刚构桥温度场测试与温度效应研究[D].长沙：长沙理工大学，2011.

[5]刘山洪，刘毅.桥梁病害种类及处理方法[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2008（S1）.

[6]赵志方，徐世烺.混凝土裂缝扩展阻力曲线[J].三峡大学学报：自然科学版，2002（1）.

（责任编辑：郑宗荣）

A Research on Treatment Methods of the Disease of Wanzhou Bridge End Cross-Beam

HE Ling LI Luping
(Chongqing Wanzhou District Urban Construction Project Management Office， Wanzhou， hongqing，404000，China )

Ways vary as to the treatments of the disease of the end cross beam according to the causes. And the applicability of each method varies with the structure of each bridge. The broadening of the cross section of steel pipe-concrete combination is used to strengthen the end cross beam and renew the invalid support to treat the related diseases. The good effects justify the means.

end cross beam; steel pipe concrete continuous rigid frame bridge; disease; treatment

U445.7

A

1009-8135（2015）03-0071-03

2015-02-23

何 令（1985-），男，重庆开县人，重庆市万州区城建工程管理处工程师，主要研究建筑土木与结构，桥梁与隧道.