钢砼组合连续箱梁拼接板更换施工监控

马玉轩

北京市工程管道及桥梁构件质量监督检验站北京 100035

【摘要】近年来的工程调查表明，在役的钢砼组合连续箱梁桥受自然环境、使用环境及外界因素的影响下，出现了不同程度的病害（钢构件锈蚀、锈断、锈蚀分层等）。随着桥梁运营时间的增加钢结构的性能逐步退化，从而影响结构的安全性和耐久性。本文以北京市北三环一座三跨钢砼组合变截面连续箱梁为例，桥梁特殊检测结果表明钢箱梁内部钢板锈蚀严重并存在积水，其中拼接板螺栓有一处锈蚀严重导致螺栓缺失，严重影响桥梁结构安全。为保证桥梁安全运营、提高桥梁服务水平、改善桥梁使用状况，对该桥箱梁拼接板锈蚀严重处进行更换处理，并对整个施工过程进行监控，确保结构安全，为以后的桥梁加固设计、检修及施工提供有效的依据。

【关键词】钢砼组合连续箱梁；施工监控；拼接板；锈蚀

引言

城市桥梁不但是城市交通运输的咽喉，也是城市道路交通系统中的重要设施，决定着整个交通系统的通行能力和通行效率。

随着城市建设的不断发展，北京市交通及配套设施也随之不断完善，目前北京市共有城市桥梁6000余座。如此众多的桥梁，其建成年代可追溯到上世纪70年代，最早建成的桥梁距今已有40年。进入21世纪，将会是我市桥梁维修的高峰期。因此，加强桥梁结构耐久性的研究，提高设计水平，保证施工质量，延长使用寿命，是摆在我们面前急需解决的现实课题和任务。近年来的工程调查表明，在役的钢砼组合连续箱梁桥受自然环境、使用环境及外界因素的影响下，出现了不同程度的病害（钢构件锈蚀、锈断、锈蚀分层等）。随着桥梁运营时间的增加钢结构的性能而逐步退化，从而影响结构的安全性和耐久性。本文以北京市北三环一座三跨钢砼组合变截面连续箱梁为例，桥梁特殊检测结果表明钢箱梁内部钢板锈蚀严重并存在积水，其中一处拼接板螺栓锈蚀严重、断裂并导致螺栓缺失，严重影响桥梁结构安全。为保证桥梁安全运营、提高桥梁服务水平、改善桥梁使用状况，对该桥箱梁拼接板锈蚀严重处进行更换处理，同时对整个施工过程进行全称监控，确保结构安全，为以后的桥梁加固设计、检修及施工提供有效的依据。

一、工程概况

本工程桥梁为西北三环主路中的一座变截面钢砼组合连续梁桥，建于1994年。桥梁共分为9跨，两边各三跨27m预应力砼简支T梁，梁高为1.4m；中间一联为三跨变截面钢砼组合连续箱梁，跨径为（35+45.082+35）m，梁高为1.47m～2.27m，预应力砼桥面板厚度0.27m。桥梁下部结构两端设置双柱预应力砼盖梁接承台及桩基，其余各墩均为单柱预应力T型桥墩接承台及桩基。

检测结果表明，本桥2#钢箱梁2-5#拼接板底板北侧一个锚栓断裂，一个锚栓锈蚀残缺，钢板锈蚀严重，且有效厚度均不满足设计要求。此种病害逐步侵蚀拼接板及拼接板处高强螺栓，锈蚀严重时导致拼接板厚度减小以及高强螺栓锈蚀断裂等险情，严重影响钢箱梁承载力。建议对该处拼接板进行更换处理。

二、监控目的

根据设计单位要求，在钢箱梁拼接板更换过程中，需要对拼接板两侧主梁进行内力调整，主要采取的措施有两个，一个是主梁外侧保护性支顶，另外一个是箱体内侧设置调整装置进行局部钢板的应力调整。为保证顶升过程钢箱梁两端的竖向位移即竖向上拱不大于2mm，更换拼接板施工过程中箱梁底板应力及拼接板两侧水平位移不过大，以及确保桥梁结构的安全，需对此施工过程进行全过程监控，同时了解钢箱梁拼接板更换施工前后钢箱梁钢板的残余应力水平，能为以后类似工程提供借鉴作用。

三、监控内容

本工程箱梁拼接板部位为2#箱梁更换过程施工监控共分为2个阶段：

第一阶段：钢箱梁顶升断面位移监测阶段：

①、千斤顶处竖向位移监测；

②、拼接板处两侧底板应力监测。

第二阶段:2#钢箱梁更换拼接板箱梁底板应力、位移监测阶段：

1. 、拼接板处箱梁水平位移监测；

②、拼接板处底板及腹板应力监测。

四、拼接板更换监控

4.1、2#钢箱梁顶升位移及应力监控

钢箱梁外侧保护性顶升过程中，设计要求钢箱梁两端的竖向位移即竖向上拱不大于2mm，为了确保顶升过程中钢箱梁变形值在设计规定范围内，对钢箱梁关键截面布置变形监测点，实时监控变形大小。通过对箱梁底板应力进行监控，能够实时监测钢箱梁顶升过程中底板的应力变化情况，监测钢箱梁应力变化情况。

在2#钢箱梁顶升断面两侧千斤顶处，各布置2个位移测点，布置1个位移参照点，拼接板处两侧底板各布置1个位移测点，全桥共计11个位移测点，在拼接板处两侧底板分别布置3个应力测点，共计6个应力测点，监控结果如图4-1、4-2所示。

图4-12#钢箱梁顶升位移曲线图

图4-22#钢箱梁顶升拼接板两侧底板应力曲线图

4.2、2#钢箱梁拼接板更换水平位移及应力监控

钢箱梁拼接板更换前，需对拼接板两侧钢箱梁进行局部应力调整，应力调整完成后，千斤顶装置锁死，应力状态稳定后方可拆除并更换现况拼接板，此过程钢箱梁钢板应力变化复杂，对此过程进行位移及应力监控，防止施工过程中箱梁水平位移（拼接板间距）、钢板局部应力发生较大变化，影响结构安全。拼接板更换完成后，千斤顶装置进行分级卸载，最终达到拼接板更换后钢箱梁钢板应力处于一个合理水平。在2#钢箱梁拼接板更换过程中，箱梁内千斤顶处各布置1个水平位移测点，全桥共计2个水平位移测点。

五、结论

⑴、位移测点、应力测点布置满足设计提出的相关要求，达到监测目的。

⑵、钢箱梁顶升过程中，钢箱梁位移监测值与设计控制值基本符合，顶升就位后，监测数据稳定，满足设计要求。

⑶、在钢箱梁拼接板拆除过程及更换完成后，拼接板两侧箱梁底板受力稳定、可靠，主梁应力状态基本与设计相符，钢箱梁拼接板更换达到设计要求。

⑷、在整个施工过程中进行有效的施工监控，不仅能够确保结构安全，也为以后的桥梁加固设计、检修及施工提供有效、可靠的依据。

参考文献：

[1]悬臂浇筑连续梁桥线形监控影响要素及综合技术[J].王鹏.山西建筑.2015(18)

[2]浅谈大跨度连续梁线形监控要点[J].王炜.中国新技术新产品.2013(23)