淺談T型梁橋的常見病害及加固案例應用

姚麗賢

(河北冀星高速公路有限公司)

隨著我國國民經濟的迅猛發展，交通運輸量的猛增，運輸載重量的加大，公路運輸對公路橋梁的通行能力和承載能力要求的越來越高。部分橋梁存在設計、施工等方面的缺陷，且環境污染的日益加重，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防和避免橋梁坍塌等造成重大人身傷亡和財產損失。

T梁是我國目前應用最多的裝配式簡支梁橋。它的優點是制造簡單，肋內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，而裝配式預應力混凝土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;橫隔板間產生錯臺;T梁的裂縫;橋面縱向裂縫。

其產生病害的主要原因為。

①T梁高度偏低，導致其整體剛度不足，撓度過大。

②車輛超載嚴重，老的設計荷載標準偏低不能滿足新的增長需要。

③施工質量不佳，造成收縮裂縫。

④橋面排水不佳，造成邊梁混凝土滲水，鋼筋銹蝕嚴重。

⑤橋面不平整導致橋梁振動增大，加劇破壞程度。

(2)下面詳細介紹幾種T梁的典型病害。

①預應力T梁橫隔板開裂。

預應力混凝土T梁橫隔板開裂是指在預應力混凝土T梁橫隔板上有裂縫，有的中間，也有在1/4處。其產生的原因有:橫隔板在使用過程中沿橫隔板出現的溫度梯度;橫隔板銜接處的焊接原因有殘余應力，或焊接處混凝土被燒傷;簡支梁將出現上拱趨勢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力過大而造成了該處主拉應力超標而導致混凝土開裂。

②橫隔板間產生錯臺。

橫隔板間的邊接鋼板焊接質量出現問題，當T梁承受剪力時，沒有足夠的抗剪強度，使得焊接鋼板無法限制橫隔板間的相對位移。2線路與橋梁中心線的偏離等，引起較大的剪力循環作用。相鄰T梁間4個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力超過混凝土的抗拉強度而出現的。這種裂縫通長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梁腹板側面的豎向裂縫是由于混凝土收縮、溫差作用產生的非結構性裂縫，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;粘貼纖維復合材料法;體外預應力法;改變結構體系法等。

2 加固案例

2.1 唐河大橋結構基本狀況概述

京石高速公路K197+000唐河大橋為一座14孔25 m預應力連續T梁橋，其中下行概況如下。

(1)整橋設一聯，施工方法為先簡支后連續。

(2)主要材料:T梁40號混凝土;預應力鋼絲采用≥1 600 MPa 5 mm碳素鋼絲，正彎矩為端跨49×2+42×2，中跨42×4，負彎矩區未設預應力鋼絲。

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

(4)荷載等級:汽車-超20級，掛車-120。

(5)橋面凈寬:0.5 m防撞護欄+凈12 m+0.5 m防撞護欄。

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支后連續結構，在墩頂濕接頭新舊混凝土結合面上產生了較大的豎向裂縫，以13#墩頂開裂最為嚴重，裂縫寬度為2 mm以上，并在重車作用下發生錯動現象，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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②四氟板滑動支座存在不同程度的鋼板銹蝕。

③橋面行車道存在較嚴重的車轍病害，車轍高度為3～4 cm，最嚴重位置為13跨。橋面超車道橋面鋪裝經常出現坑槽，墩頂處對應的橋面有橫向裂縫。

(2)針對唐河大橋出現的病害狀況，通過結構計算、理論分析得出如下結論。

①唐河大橋東幅濕接頭混凝土施工質量存在一定的缺陷。

②車流量大，超載嚴重為主要誘因。

③由于唐河大橋墩頂處設置單支座，使濕接頭與T梁接縫處為最大剪切位置，同時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。

唐河大橋支座設置0～2與12～14#墩頂為四氟板滑動支座，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，四氟板滑動支座鋼板銹蝕，板式橡膠支座橡膠老化等病害削弱了支座的滑動及變形能力。

2.3 加固設計

(1)先期維持性加固。

先期已經對唐河大橋東幅進行了維持性加固，措施如下。

①對橋梁四氟板滑動支座做除銹防腐及四氟板與鋼板結合面涂加無揮發硅脂潤滑劑處理。

②在原支座兩側增橡膠支座，以減輕濕接頭新舊混凝土結合面抗剪壓力，保證橋梁運營安全。

③在可靠支護的情況下對唐河大橋濕接頭處裂縫進行壓漿。

④主梁馬蹄兩側粘貼鋼板，以增強主梁濕接頭處的聯系。

(2)現階段存在的問題。

目前該橋主要問題是濕接頭處裂縫雖然經過了壓膠封閉處理，但受目前施工技術條件限制，濕接頭不能恢復到原結構的完整程度，仍會削弱了橋梁的連續功能，造成了T梁跨中彎矩組合效應增大。因此目前唐河大橋出現最不利狀態就是受濕接頭裂縫影響，T梁由連續結構變成簡支結構，致使T梁跨中截面抗彎承載能力不足。

(3)處治措施。

針對該橋目前存在的問題，為保證橋梁的安全運營，切實消除安全隱患。經過認真研究討論，根據專家技術咨詢會專家意見并結合高速公路長期規劃及唐河大橋現狀綜合考慮，做出以下加固設計方案。

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

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改性乳化瀝青粘結層+1 cm微表處。橋面鋪裝鋪筑前對T梁進行植筋以增強新舊混凝土間的聯系。

(4)支座維護。

先期已經在原滑動支座兩側各增設一新支座，在本次加固中需對0、1、2、12、13、14#墩臺原四氟板滑動支座進行維護，對鋼板進行除銹，并加注潤滑油，如需頂梁則必須由專業施工隊進行施工;滑動支座增設防塵罩。

加固后，對加固的橋梁進行了一段時間的觀測，未發現其他問題。