粘貼鋼板法在鋼筋混凝土T梁橋加固中的應(yīng)用

伍連志

摘 要：粘貼鋼法加固梁是針對鋼筋混凝土梁的一種有效補強措施，可同時提高橋梁的強度和剛度。介紹了T梁橋粘鋼加固方案，對粘鋼加固的T梁抗彎承載能力、抗剪承載能力、豎向剛度、正截面抗裂性與斜截面抗裂性進行了驗算研究，為T梁橋的加固設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：T梁橋；粘鋼加固；承載能力；安全事故

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.011

隨著我國城市化進程的加速推進以及經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國公路交通流量日益增加，車輛載重及行車密度不斷加大，公路中部分舊橋已不適應(yīng)現(xiàn)代交通運輸發(fā)展需求，橋梁“帶病”工作已成為常態(tài)，極易發(fā)生安全事故，在役橋梁維修、加固補強刻不容緩。粘鋼加固法因易于施工、對原結(jié)構(gòu)尺寸改變不大、加固過程中不會妨礙交通運行、不減小橋下凈空、經(jīng)濟實用等優(yōu)點被廣泛使用。

1 T梁橋粘鋼加固方案

橋梁加固是一種以加大或修復(fù)橋梁構(gòu)件來提高橋梁局部或整體承載力或通行能力的技術(shù)措施，是降低既有舊橋風(fēng)險的最普遍做法。針對主梁承載能力不足的問題，擬定加固措施為：采用粘貼鋼板法進行加固，主梁跨中兩側(cè)各7 m范圍內(nèi)，底板粘貼5 mm厚、18 cm寬的Q345qE級鋼板條進行抗彎加固；在梁端區(qū)加密粘貼外包U形箍鋼板條，以提高主梁的梁端抗裂能力。此外，對裂縫寬度大于0.15 mm的進行化學(xué)注膠處理，為提高橋梁橫向傳力性能，將破損的橫隔板改為濕接。

2 T梁橋加固效果分析

為了驗證粘鋼加固后主梁實際的加固效果，選擇該橋加固前的1#試驗孔作為加固后的荷載試驗孔，且試驗工況和試驗荷載與加固前相同。對于主梁，共4種試驗工況，即跨中最大正彎矩加載（偏載和中載）、梁端最大剪力加載（偏載和中載）。

2.1 抗彎加固效果分析

2.1.1 主梁跨中截面撓度分析

因主梁的撓度與剛度大小有著直接關(guān)系，因此，通過比較實測各主梁跨中撓度來分析加固前后主梁剛度，采用粘貼鋼板加固后，各主梁的撓度均有所減少（因撓度小測得的誤差大，所以，撓度小的主梁不進行分析）。加固前，主梁跨中最大撓度值分別為10.21 mm、9.8 mm，但加固后相應(yīng)的最大撓度分別為9.11 mm、6.85 mm，均小于理論撓度，且較加固前減少幅度最大為30.10%，說明加固后主梁的豎向剛度均增加。

2.1.2 跨中截面荷載橫向分布系數(shù)

（a）偏載

（b）中載

跨中最大正彎矩加載工況下，根據(jù)實測主梁跨中斷面撓度計算出的加固前后各片主梁的實測主梁橫向分布系數(shù)與理論值的對比如圖1所示。

由圖1可以看出，加固后各梁實測橫向分布系數(shù)的分布規(guī)律與理論值吻合程度更好，較加固前有明顯改善，且最大橫向分布系數(shù)分別為0.42和0.51，均小于相應(yīng)理論值0.51和0.52.這說明加固后，橋梁的橫向傳荷能力增強，整體性得到了一定的提高。

2.1.3 跨中腹板混凝土應(yīng)力分析

加固前后，1#孔3#主梁跨中斷面T梁頂緣、腹板底的實測應(yīng)力比較情況如表1所示。

后1#梁和3#梁的應(yīng)力校驗系數(shù)分別減小了14.7%和9%，說明主梁加固后受力狀況得到了較明顯的改善。

2.1.4 主梁裂縫分析

對于跨中最大正彎矩加載，在偏載作用下3#梁受力最大，在中載作用下6#梁受力最大。在加固后的荷載試驗中，3#及6#梁均未見新裂縫產(chǎn)生，原有部分裂縫采用密封膠進行封閉，在荷載作用過程中均未開裂，原未封閉的裂縫寬度有少量增加，3#梁裂縫寬度增加量為0.02～0.06 mm，加載后最大裂縫寬度為0.18 mm；6#梁裂縫寬度增加量為0.04 mm，加載后最大裂縫寬度為0.16 mm，加固后主梁裂縫發(fā)展得到了有效控制。

2.1.5 梁端主拉應(yīng)力分析

在梁端最大剪力加載（偏載和中載）工況下，實測加固前、后梁端主拉應(yīng)力及校驗系數(shù)如表2所示。

由表2可知，在梁端最大剪力加載（偏載和中載）工況下，實測加固后試驗梁的主拉應(yīng)力校驗系數(shù)為0.31～0.60，均小于1.0，說明主梁梁端抗剪強度滿足設(shè)計要求。加固后1#、3#及6#梁端主拉應(yīng)力校驗系數(shù)較加固前減小了25.0%～37.7%，說明加固后梁端抗剪強度得到提高。

2.1.6 梁端斜裂縫分析

在梁端最大剪力加載（偏載和中載）工況下，受力最不利的3#及6#梁梁端附近均未見新裂縫產(chǎn)生，原注膠封閉裂縫未開裂，但原來未封閉的裂縫寬度有少量的增加，卸載后裂縫寬度均恢復(fù)，表明裂縫發(fā)展得到了控制。

2.2 加固前后動力特性分析

加固前后均對1#孔的跨中斷面主梁的豎向自振頻率及阻尼進行了測試，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，加固后較加固前主梁跨中1階固有頻率提高了0.37 Hz，即提高了7.6%，說明加固后主梁豎向抗彎剛度有所提高；加固后較加固前阻尼比減小了28.6%，說明主梁豎向裂縫較加固前有一定程度的減少，加固后受彎裂縫得到了較好的控制。

3 結(jié)論

綜上所述，鋼筋混凝土T梁橋粘鋼加固是一種值得推廣的加固方法。加固后的抗彎極限強度和抗剪極限強度抗力值分別提高；主梁的豎向剛度也均明顯增加，各梁實測橫向分布系數(shù)的分布規(guī)律與理論值吻合程度更好。T梁的主拉應(yīng)力較加固前有明顯減少，受彎裂縫及梁端主拉應(yīng)力裂縫得到了有效控制。主梁的固有振動特性得到了改善，說明加固取得的良好效果。

參考文獻

[1]劉會超.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋加固技術(shù)研究[D].西安：長安大學(xué)，2015.

[2]張安喜.鋼筋混凝土梁橋的加固方法與承載力分析[D].貴陽：貴州大學(xué)，2015.

〔編輯：張思楠〕