淺談T型梁橋的常見病害及加固案例應(yīng)用

姚麗賢

(河北冀星高速公路有限公司)

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，交通運(yùn)輸量的猛增，運(yùn)輸載重量的加大，公路運(yùn)輸對(duì)公路橋梁的通行能力和承載能力要求的越來越高。部分橋梁存在設(shè)計(jì)、施工等方面的缺陷，且環(huán)境污染的日益加重，造成橋梁老化加劇，使得橋梁衰老加快，壽命縮短。而橋梁維修加固，可以延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，用少量的資金投入，使橋梁能滿足交通量的需求;橋梁維修加固還可以有效的預(yù)防和避免橋梁坍塌等造成重大人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

T梁是我國(guó)目前應(yīng)用最多的裝配式簡(jiǎn)支梁橋。它的優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單，肋內(nèi)配筋可做成剛勁的鋼筋骨架，主梁之間借助間距為4～6 m的橫隔梁來連接，整體性好，接頭較方便。裝配式鋼筋混凝土 T梁常用的跨徑為10 m、13 m、16 m，而裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T梁則為25 m。

1 T梁的常見的病害

(1)T梁的常見的病害主要有:腹板徑向開裂(多見于早期建造的T橋)。

支座處剪切破壞;橫隔板開裂;橫隔板間產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái);T梁的裂縫;橋面縱向裂縫。

其產(chǎn)生病害的主要原因?yàn)椤?/p>

①T梁高度偏低，導(dǎo)致其整體剛度不足，撓度過大。

②車輛超載嚴(yán)重，老的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低不能滿足新的增長(zhǎng)需要。

③施工質(zhì)量不佳，造成收縮裂縫。

④橋面排水不佳，造成邊梁混凝土滲水，鋼筋銹蝕嚴(yán)重。

⑤橋面不平整導(dǎo)致橋梁振動(dòng)增大，加劇破壞程度。

(2)下面詳細(xì)介紹幾種T梁的典型病害。

①預(yù)應(yīng)力T梁橫隔板開裂。

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橫隔板開裂是指在預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橫隔板上有裂縫，有的中間，也有在1/4處。其產(chǎn)生的原因有:橫隔板在使用過程中沿橫隔板出現(xiàn)的溫度梯度;橫隔板銜接處的焊接原因有殘余應(yīng)力，或焊接處混凝土被燒傷;簡(jiǎn)支梁將出現(xiàn)上拱趨勢(shì)使得跨中橫隔板在馬蹄形位置在沿橫橋向的水平方向的拉應(yīng)力過大而造成了該處主拉應(yīng)力超標(biāo)而導(dǎo)致混凝土開裂。

②橫隔板間產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)。

橫隔板間的邊接鋼板焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題，當(dāng)T梁承受剪力時(shí)，沒有足夠的抗剪強(qiáng)度，使得焊接鋼板無法限制橫隔板間的相對(duì)位移。2線路與橋梁中心線的偏離等，引起較大的剪力循環(huán)作用。相鄰T梁間4個(gè)支座不在同一平面上或支座板不平整。

③T梁的裂縫。

T梁的裂縫主要為:T梁底板的U型縫，L型裂縫和腹板側(cè)面豎向裂縫。T梁上由于底面橫向裂縫向上延伸而形成U型或L型裂縫，是由于T梁受彎，底面混凝土承受的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度而出現(xiàn)的。這種裂縫通長(zhǎng)是底面裂縫的寬度最大，隨著裂縫往上延伸，裂縫寬度逐漸減小，裂縫漸漸消失。T梁腹板側(cè)面的豎向裂縫是由于混凝土收縮、溫差作用產(chǎn)生的非結(jié)構(gòu)性裂縫，由于T梁下緣配筋量大，故裂縫下端較窄，上端逐漸延伸到受壓區(qū)而消失。

④T梁橋面縱向裂縫。

⑤T梁的主要加固方法有:增大截面法;粘貼鋼板法;粘貼纖維復(fù)合材料法;體外預(yù)應(yīng)力法;改變結(jié)構(gòu)體系法等。

2 加固案例

2.1 唐河大橋結(jié)構(gòu)基本狀況概述

京石高速公路K197+000唐河大橋?yàn)橐蛔?4孔25 m預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁橋，其中下行概況如下。

(1)整橋設(shè)一聯(lián)，施工方法為先簡(jiǎn)支后連續(xù)。

(2)主要材料:T梁40號(hào)混凝土;預(yù)應(yīng)力鋼絲采用≥1 600 MPa 5 mm碳素鋼絲，正彎矩為端跨49×2+42×2，中跨42×4，負(fù)彎矩區(qū)未設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲。

(3)支座設(shè)置為0～2、12～14為橡膠加四氟板定向滑動(dòng)支座，其余橋墩均為板式橡膠固定支座。

(4)荷載等級(jí):汽車-超20級(jí)，掛車-120。

(5)橋面凈寬:0.5 m防撞護(hù)欄+凈12 m+0.5 m防撞護(hù)欄。

2.2 橋梁病害位置和原因分析

(1)病害概述。

①唐河大橋東幅為先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)，在墩頂濕接頭新舊混凝土結(jié)合面上產(chǎn)生了較大的豎向裂縫，以13#墩頂開裂最為嚴(yán)重，裂縫寬度為2 mm以上，并在重車作用下發(fā)生錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，表明裂縫已貫通。9～12#橋墩外濕接頭開裂狀況較13#橋墩輕;1～8#橋墩濕接頭開裂病害較輕。

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②四氟板滑動(dòng)支座存在不同程度的鋼板銹蝕。

③橋面行車道存在較嚴(yán)重的車轍病害，車轍高度為3～4 cm，最嚴(yán)重位置為13跨。橋面超車道橋面鋪裝經(jīng)常出現(xiàn)坑槽，墩頂處對(duì)應(yīng)的橋面有橫向裂縫。

(2)針對(duì)唐河大橋出現(xiàn)的病害狀況，通過結(jié)構(gòu)計(jì)算、理論分析得出如下結(jié)論。

①唐河大橋東幅濕接頭混凝土施工質(zhì)量存在一定的缺陷。

②車流量大，超載嚴(yán)重為主要誘因。

③由于唐河大橋墩頂處設(shè)置單支座，使?jié)窠宇^與T梁接縫處為最大剪切位置，同時(shí)該截面抗剪鋼筋不足(濕接頭縱向采用普通鋼筋連接，腹板全部采用Φ8鋼筋，馬蹄位置采用Φ12鋼筋)，造成了豎向裂縫的產(chǎn)生，此為橋梁病害的主因。

④橋梁支座存在病害。

唐河大橋支座設(shè)置0～2與12～14#墩頂為四氟板滑動(dòng)支座，3～5與9～11#墩頂為92 mm厚板式橡膠支座，6～8#墩頂為50 mm厚板式橡膠支座。

由于京石高速通車年限較長(zhǎng)，四氟板滑動(dòng)支座鋼板銹蝕，板式橡膠支座橡膠老化等病害削弱了支座的滑動(dòng)及變形能力。

2.3 加固設(shè)計(jì)

(1)先期維持性加固。

先期已經(jīng)對(duì)唐河大橋東幅進(jìn)行了維持性加固，措施如下。

①對(duì)橋梁四氟板滑動(dòng)支座做除銹防腐及四氟板與鋼板結(jié)合面涂加無揮發(fā)硅脂潤(rùn)滑劑處理。

②在原支座兩側(cè)增橡膠支座，以減輕濕接頭新舊混凝土結(jié)合面抗剪壓力，保證橋梁運(yùn)營(yíng)安全。

③在可靠支護(hù)的情況下對(duì)唐河大橋濕接頭處裂縫進(jìn)行壓漿。

④主梁馬蹄兩側(cè)粘貼鋼板，以增強(qiáng)主梁濕接頭處的聯(lián)系。

(2)現(xiàn)階段存在的問題。

目前該橋主要問題是濕接頭處裂縫雖然經(jīng)過了壓膠封閉處理，但受目前施工技術(shù)條件限制，濕接頭不能恢復(fù)到原結(jié)構(gòu)的完整程度，仍會(huì)削弱了橋梁的連續(xù)功能，造成了T梁跨中彎矩組合效應(yīng)增大。因此目前唐河大橋出現(xiàn)最不利狀態(tài)就是受濕接頭裂縫影響，T梁由連續(xù)結(jié)構(gòu)變成簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，致使T梁跨中截面抗彎承載能力不足。

(3)處治措施。

針對(duì)該橋目前存在的問題，為保證橋梁的安全運(yùn)營(yíng)，切實(shí)消除安全隱患。經(jīng)過認(rèn)真研究討論，根據(jù)專家技術(shù)咨詢會(huì)專家意見并結(jié)合高速公路長(zhǎng)期規(guī)劃及唐河大橋現(xiàn)狀綜合考慮，做出以下加固設(shè)計(jì)方案。

①對(duì)唐河大橋東幅14跨共84根T梁梁底進(jìn)行粘貼鋼板加固，鋼板采用t=8 mm Q345鋼板，在鋼板端部和中間部位設(shè)置U型箍。通過加固T梁，唐河大橋在最不利狀態(tài)下(即簡(jiǎn)支狀態(tài))，抗彎承載能力也能滿足規(guī)范要求，從而達(dá)到加固目的。

②重新鋪筑橋面鋪裝。

鑿除原橋面鋪裝，重新鋪筑15 cm防水混凝土+SBR改性乳化瀝青粘結(jié)層+1 cm微表處。橋面鋪裝鋪筑前對(duì)T梁進(jìn)行植筋以增強(qiáng)新舊混凝土間的聯(lián)系。

(4)支座維護(hù)。

先期已經(jīng)在原滑動(dòng)支座兩側(cè)各增設(shè)一新支座，在本次加固中需對(duì)0、1、2、12、13、14#墩臺(tái)原四氟板滑動(dòng)支座進(jìn)行維護(hù)，對(duì)鋼板進(jìn)行除銹，并加注潤(rùn)滑油，如需頂梁則必須由專業(yè)施工隊(duì)進(jìn)行施工;滑動(dòng)支座增設(shè)防塵罩。

加固后，對(duì)加固的橋梁進(jìn)行了一段時(shí)間的觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)其他問題。