裝配式預應力混凝土T型梁橫隔板加固技術

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裝配式預應力混凝土T型梁因其受力合理，施工簡便、快速，節省投資等，在我國橋梁建設中得到了廣泛的應用，例如鄭州黃河公路大橋、劉江黃河公路大橋、焦作黃河公路大橋、蘇通長江大橋及上海盧浦大橋等。在經過長時間的運營后，部分橋梁出現病害，其病害呈現集中性和共同性，即T型梁病害以橫隔板病害最為典型。作為橫向連接的重要構件，橫隔板出現損壞后，梁體之間橫向連接減弱，單梁受力加大，長時間荷載運營使橋梁處于危險狀態。所以，對T梁橫隔板加固技術的研究是十分必要的。

裝配式預應力T型梁橫隔板病害

根據焦作黃河公路大橋及鄭州黃河公路大橋橋梁定期檢測可知，預應力混凝土T型梁橫隔板病害主要有以下幾種。

裂縫

橫隔板裂縫主要出現在橫隔板中部。對于挖孔橫隔板，裂縫主要出現在T梁腹板部位兩側并且形成豎向及斜向裂縫，寬度通常在0.15mm～0.25mm之間。對于實心橫隔板，產生的裂縫主要對稱分布在T梁梁肋橫向至梁連接部位，豎向及斜向裂縫寬度均在0.10mm～0.25mm之間，少量橫隔板裂縫斜向向下延伸至橫隔板底部。如圖1所示。

混凝土剝落、鋼板外露

橫隔板混凝土剝落多出現在連接處。主要表現為鋼板表面及內部混凝土與鋼板剝離，且產生較多較大裂縫，導致混凝土松動甚至掉落，最終露出鋼板。如圖2所示。

圖1 橫隔板裂縫

圖2 橫隔板混凝土剝落、鋼板外露

圖3 橫隔板鋼板開焊、混凝土碎落

鋼板開焊，混凝土碎落

橫隔板鋼板開焊、鋼筋剪斷，主要表現在橫隔板下部。實心橫隔板無開焊表現，空心橫隔板則以下部斜向鋼筋與鋼板開焊起始，直至鋼筋與鋼板連接完全被破壞結束，最終橫隔板失效。在此過程中，部分橫隔板鋼筋被剪斷導致橫隔板完全脫落，T型梁橫向連接為零。如圖3所示。

病害產生原因

設計方面

T型梁橫隔板是保證主梁共同受力的重要構件，因此要求橫隔板本身或裝配式接頭應具有足夠的強度。由于跨中橫隔板的自重會增加主梁荷載，所以在設計橫隔板時容易造成橫隔板設計尺寸偏小，在原設計中橫隔板中部厚度僅為16cm，橫向聯接剛度不足，極易造成橫隔板破損、開裂；T型梁橫隔板理論計算按照偏心原理計算結構內力，但在動載作用下，T型梁會發生扭轉，但扭轉力在設計中未考慮；裝配式T型梁橫隔板連接采用焊接鋼板進行連接，在長期動荷載作用下，鋼板焊縫易產生疲勞破壞。

施工方面

T型梁橫隔板因為縱斷面尺寸較小鋼筋布置較密，澆筑混凝土時振搗不便，橫隔板混凝土密實度則會受到影響；由于預制及吊裝過程中的施工誤差，在橫隔板連接軸處產生位置偏差，導致橫隔板連接不共面；預埋三角鋼板焊接于鋼筋之上，現澆段連接鋼板焊接于預埋鋼板之上，兩處焊接接觸面積較小，焊接質量不易達標，則會嚴重影響該橫隔板結構受力。

車輛超載

超限或者超載車輛經過一次對橋面的損害相當于普通車輛的7倍到20倍，如果超載車輛增多，對T梁橫隔板的損壞將會加劇，形成橫隔板開裂、混凝土脫落等病害。

養護管理欠缺

管理制度不完善；養護管理工作受到環境、資金影響，浮于表面，流于形式；養護管理人員水平欠缺，經驗處理較為普遍，科學合理性難以保證；定期與經常檢查不及時，發現問題任其發展，導致病害升級。

橋面鋪裝過薄

橋面鋪裝厚度偏薄，鋼筋布置間距偏大，長期荷載運營，橋面鋪裝易發生破壞；鋪裝破壞后使橋面整體性減弱，分布于T梁的荷載局部增大，導致橫隔板受力增大。

由于以上原因，橫隔板成為薄弱部位，極易產生病害，導致上部結構整體受力減弱，影響結構安全。

橫隔板加固方案

預應力T型梁橫隔板加固方法目前主要有：

（1）粘貼鋼板；

（2）將橫隔板連接變為濕接縫連接；

（3）將原T型梁變為箱型梁。

圖4 實心橫隔板鋼板加固圖

圖5 空心橫隔板鋼板加固圖

上述（2）、（3）兩種加固方法均需要中斷交通，并且施工難度較大、造價較高，綜合比較分析，采用在橫隔板兩側及底部粘貼鋼板的加固方案，下面介紹T型梁橫隔板粘貼鋼板的加固方案。

根據對裝配式預應力混凝土T型梁橫隔板受力分析與結構計算，結合實際情況對中間挖孔的橫隔板在底部粘貼厚度為6mm的Q345-B鋼板，在橫隔板上部與下部兩側粘貼8mm厚鋼板，鋼板的高度和長度按照力學計算確定。對于不挖孔的橫隔板在底部粘貼6mm厚鋼板，對于橫隔板上部、下部兩側采用8mm厚鋼板，同時在實心橫隔板兩側粘貼斜向8mm厚鋼板，以加強橫隔板抗拉性能以及結構整體性，如圖4、圖5所示。粘貼鋼板的具體尺寸，按照結構現狀分析確定。為了鋼板與橫隔板粘貼密實，能夠形成共同受力，按設計要求采用高強度錨栓進行錨固。錨固完成后在鋼板表面涂刷防銹漆保護，保護年限應在15年至20年以上。對于鋼板表面及兩側鋼板間隙之間的混凝土破損情況，將破損混凝土清理后，用環氧砂漿和環氧混凝土填充修復。

對于橫隔板側面出現裂縫的情況，采用改性環氧溶液進行修補。對與橫隔板部分混凝土破損、剝離等情況采用環氧砂漿修復，對原預埋連接鋼板開焊部位，清除焊渣，進行內焊。

橫隔板加固施工技術及案例

圖6 焦作黃河大橋

橫隔板加固施工是T型梁橫隔板加固的關鍵環節，橫隔板加固技術嚴格按照《公路橋梁加固施工規范》《公路橋梁養護規范》要求進行，對于橫隔板加固中所用材料（鋼板、粘結膠、高強度螺栓、環氧砂漿及防腐涂料）均嚴格按照設計文件和《公路橋梁加固設計規范》《公路橋梁加固施工規范》的要求進行制作和采購，橫隔板加固施工工序，按照下列步驟進行。基本步驟為：橫隔板表面處理—劃線鉆孔、植埋螺栓—配膠—粘貼鋼板—防腐—檢驗。具體施工工序如下。

表面處理

對需要粘貼鋼板的位置進行表面找平處理，如出現混凝土的破損現象，應先將破損混凝土清除，破損部分可用環氧砂漿找平；對出現孔洞、麻面等問題的混凝土，使用環氧砂漿進行修補找平；對鋼板連接軸出現偏差情況，在混凝土表面使用環氧混凝土進行找平，然后再粘貼鋼板；對鋼板開焊情況，鑿除鋼板表面及兩鋼板之間混凝土，對鋼板表面用噴砂、砂布或者平砂輪打磨，直至出現金屬光澤，務必清除鋼板油漬及鐵銹，對開焊鋼板進行補焊，后使用環氧混凝土進行修補找平。找平完成后，應打磨掉2mm～3mm厚表層，露出粗集料富集的新面，后使用壓縮空氣除去表面粉塵，這樣可保證粘鋼膠與混凝土黏結效果。

鉆孔預埋螺栓

根據橫隔板加固施工圖紙對需要粘貼鋼板的位置劃線布局，嚴格按照圖紙要求，垂直打孔，打孔前應根據原始設計圖紙明確鋼筋布置位置，鉆孔時避免碰及鋼筋。橫隔板鉆孔完成后根據空洞位置對鋼板標記，后對鋼板單獨打孔。打孔完成后清理橫隔板螺栓孔，將螺栓穿過孔洞，兩邊注入密實錨固膠，在固化過程中避免擾動。

配膠

橫隔板粘貼鋼板使用A級膠，使用時按照產品說明書中要求比例配置粘鋼膠，配置完成后須攪拌均勻，且超過使用說明規定時間后，該結構膠不得再使用，需進行重新配膠。在使用之前對該批粘結膠抽樣檢驗，必須滿足規范要求抗拉強度大于30MPa,抗拉彈性模量大于3500MPa的要求。

粘貼鋼板

根據圖紙要求，將膠粘劑涂抹至鋼板黏合面及處理好的混凝土黏合面，為使膠能充分浸潤、擴散、粘附于黏合面，宜先用少量膠于黏合面來回涂抹，少量多次涂抹至1mm～3mm厚，涂至中間厚，邊緣薄，然后將鋼板貼至預定位置。隨后盡快檢查鋼板與混凝土表面是否粘貼密實，若出現空洞則應剝下鋼板、補膠重新粘貼。檢查無誤后立即旋緊螺帽進行加壓，使膠粘劑從鋼板邊緣擠出為準。完成后在常溫常壓下完成固化，固化過程避免擾動。

防腐

鋼板防腐處理，首先人工打磨鋼板對鋼板除銹，至露出金屬光澤。完成后涂刷兩層環氧富鋅底漆，將鋼板粘貼完成后對底漆掉落部分補漆，最后涂刷兩層灰云鐵氯化橡膠面漆，總厚度不得少于240μm。防銹漆應將鋼板外露表面全部涂刷，不得出現空缺。

檢驗

敲擊粘貼完成的鋼板，檢驗鋼板有效黏結面積，大于90%即為合格。檢查涂刷防腐漆，如出現空缺則應補漆。

結語

本加固技術在鄭州黃河公路大橋及焦作黃河大橋橫隔板加固中得以應用，其中鄭州黃河公路大橋全長5549.86m，自橫隔板加固完成現已運營6年；焦作黃河大橋全長3010.13m，橫隔板加固完成至今運營已2年，橋梁運營狀態良好。使用該方法加固完成的橫隔板均滿足其梁體共同受力、加強結構整體性的要求，充分體現該加固方案施工便捷、快速，造價節省且無需中斷交通的優點。黃河大橋橫隔板加固成功也為加固T型梁橫隔板提供了一定的參考價值。