體外預(yù)應(yīng)力鋼棒加固T梁橫隔板應(yīng)用技術(shù)

秦雪花　馬永存　胡俊坡　李龍　王永全　張國濤

隨著運營時間的延伸和運營車輛的發(fā)展，裝配式T梁橫隔板開裂已經(jīng)逐漸成為T梁橋的常見病害之一。本文結(jié)合天津市津圍公路九王莊大橋T梁橫隔板二次加固維修方案采用體外預(yù)應(yīng)力鋼棒橫向聯(lián)接加固，并監(jiān)控測定了加固前后梁體關(guān)鍵指標(biāo)，監(jiān)控數(shù)據(jù)反應(yīng)出該加固方法恢復(fù)橫向聯(lián)系效果良好，供同類工程參考。

普通鋼筋混凝土簡支T梁發(fā)展現(xiàn)狀

我國公路大量橋梁上部結(jié)構(gòu)采用裝配式普通鋼筋混凝土簡支T梁，由于施工質(zhì)量不良，隨著運營時間的延伸和運營車輛的發(fā)展，養(yǎng)護(hù)部門在檢查中發(fā)現(xiàn)T粱橫隔板普遍存在開裂的現(xiàn)象，部分橫隔板開裂較為嚴(yán)重。橫隔板開裂造成T粱橫向聯(lián)結(jié)能力的減弱或者喪失，裂縫的存在和開展使得侵蝕破壞作用逐步升級，循環(huán)往復(fù)從而造成單粱受力直至造成粱體破壞。因此，如何防止橫隔板的早期破壞，限制其裂縫的進(jìn)一步開展具有重要的意義。

目前對舊公路普通鋼筋混凝土簡支T梁進(jìn)行加固改造時，加固方法很多，包括加粘貼碳纖維布、錨貼鋼板、加大截面的加固法或增設(shè)其他鋼梁形成組合粱的一種加固法等橋梁加固技術(shù)，而這些方法往往存在施工繁瑣、造價較高、效果不明顯等缺點。為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，針對天津市津圍公路九王莊大橋T梁橫隔板二次加固維修特采用體外預(yù)應(yīng)力鋼棒橫向聯(lián)接加固體系。

體外預(yù)應(yīng)力鋼棒加固技術(shù)

九王莊大橋位于津圍線K84+190處，橋梁分為左、右兩幅，本次加固對象為右幅橋。右幅橋建于1989年，橋梁全長109.16m，跨徑布置為21.58m+3×21.6m+21.58m；橋?qū)?1.5m，橫向斷面布置為lm（人行道）+9.96m（車行道）+0.5m（防撞護(hù)欄）。右幅橋于2008年對T梁橫隔板、濕接縫進(jìn)行了重做，并重做了全橋橋面鋪裝及橋頭搭板。維修時，將T梁翼緣板、橫隔板鉸接統(tǒng)一改為剛接。于2014年對該橋進(jìn)行了問題統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)該橋共有28塊橫隔板混凝土濕接縫出現(xiàn)開裂及局部破損、露筋現(xiàn)象。其中橫隔板斜裂縫的最大縫寬為0.82ram，斜裂縫長約0.5～0.8m，裂縫深度約200mm，基本貫通橫隔粱全寬。

針對以上問題，發(fā)現(xiàn)原有加固方法加固效果不明顯，理想情況下，只是起到了限制橫隔板繼續(xù)開裂，避免了裂縫的繼續(xù)擴(kuò)展，而無法恢復(fù)原設(shè)計中的橫向聯(lián)系。

維修加固方案

本次維修加固期望通過對橫隔板的維修加固處理，提高橫向剛度，加強(qiáng)橫向聯(lián)系，改善橋梁共同受力的性能，以確保結(jié)構(gòu)安全。對津圍公路九王莊橋右幅橋T粱破損橫隔板采用橫向施加體外預(yù)應(yīng)力進(jìn)行加固，本次加固不改變原設(shè)計荷載等級，僅對橫隔板施加預(yù)應(yīng)力，滿足橫隔板在活載作用下不出現(xiàn)拉應(yīng)力。同時在保證維修質(zhì)量的前提下，縮短橋梁維修工期，降低工程投資。

加固工藝

工藝流程。粱體鉆孔-穿入鋼棒-安裝錨具-張拉-封邊填縫-防腐處理

施工工藝。在橫隔板兩側(cè)對稱位置鉆孔，參照加固設(shè)計圖紙并輔以鋼筋探測儀探明主筋位置，做好標(biāo)記以便打孔時避開主筋，同時采用水準(zhǔn)儀定孔位，確保每片主粱腹板處同一鋼筋孔位對應(yīng)。

預(yù)應(yīng)力鋼棒孔為φ30mm，金剛石空心鉆磨削；穿入具有防腐防紫外線的專用預(yù)應(yīng)力鋼棒貫穿整個橋梁橫向，將錨墊板穿入鋼棒。并采用配套錨固安裝固定在T粱邊梁肋板外側(cè)；預(yù)應(yīng)力鋼棒用張拉千斤頂張拉，張拉力為134kN；張拉完成后，所有鉆孔與鋼棒間隙采用改性環(huán)氧修補砂漿封孔，并對兩端錨固進(jìn)行防腐處理。

加固效果

預(yù)制T粱的橫隔板構(gòu)造和內(nèi)力分析已十分成熟，大部分中小跨度預(yù)制T梁的橫隔板連接構(gòu)造也采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。對津圍公路九王莊右幅橋T粱橫隔板加固前后裂縫及應(yīng)變進(jìn)行了理論分析及實際檢測，并組織進(jìn)行了橫隔板加固前后荷載作用下?lián)隙?、?yīng)力及裂縫的變化情況。

橫隔板加固施工監(jiān)控結(jié)果。選取一個加固單元，檢測加固前后橫隔板前后裂縫及應(yīng)變的變化。

橫隔板裂縫檢測測點

按圖1對12支預(yù)應(yīng)力鋼棒進(jìn)行編號，同時檢測加固前后裂縫的變化。選取第三孔跨中3-4-3橫隔板（“3-4-3橫隔板”表示3#梁、甜粱間3#橫隔板）一道裂縫，在加固前后觀測裂縫開展情況，如圖2所示。

應(yīng)變檢測測點

橫隔板加固前后靜荷載試驗結(jié)果

選取橫隔板加固施工監(jiān)控相同位置為靜荷載試驗檢測點，檢測在試驗荷載作用下控制斷面的撓度、應(yīng)力以及有無新增裂縫以及既有裂縫開展情況，試驗控制斷面見圖4。

試驗采用1輛4軸車進(jìn)行加載，標(biāo)準(zhǔn)重量為458kN（軸重為20kN，98kN，160kN，168kN）的汽車。

橫隔板加固前后靜荷載試驗檢測結(jié)果

綜上所述：通過對主粱跨中橫隔板施工監(jiān)控數(shù)據(jù)及橫隔板加固前后靜荷載試驗數(shù)據(jù)對橫隔板裂縫變化、加固前后橫隔板裂縫的變化及實測應(yīng)變及理論應(yīng)變的對比數(shù)據(jù)，可以明顯看出通過采用體外橫向預(yù)應(yīng)力對橫隔板加固處理后粱體的橫向聯(lián)系狀態(tài)較加固前得到了很大程度的提高，梁體協(xié)同受力狀態(tài)得到改善，能較好的解決橫隔板病害問題。但目前粱體間的實際橫向聯(lián)系仍較設(shè)計（理論）狀態(tài)偏弱，這一方面是理論模型和實際連接狀態(tài)的差異所致；另一方面粱體間翼板連接狀態(tài)及橋面橫向聯(lián)系本次分析未作考慮。

通過對津圍公路九王莊右幅橋橫隔板的加固方法的監(jiān)控數(shù)據(jù)分析表明：對于橫隔板開裂導(dǎo)致橋梁承載能力降低的裝配式T梁這種常見病害，采用體外橫向預(yù)應(yīng)力鋼棒加固橫隔板恢復(fù)橫向聯(lián)系是可行的，也是有效的，本加固方法不但可以限制橫隔板裂縫的延展，同時也可減小裂縫的大小，甚至達(dá)到了橫隔板裂縫閉合的效果，同時本方法所涉及的體外預(yù)應(yīng)力加固產(chǎn)品自身具有防腐蝕，防紫外線的功能，無需擔(dān)心體外預(yù)應(yīng)力體系因外露被腐蝕的風(fēng)險。本加固方法可供同類工程參考。

（作者單位：衡橡科技股份有限公司）endprint