16 m簡支T型梁橋病害維修與靜載試驗分析

劉福軍

(儀征市交通運輸局)

1 工程概況

328國道八字橋全長52.08 m，建成通車于1988年，上、下行兩幅分離，半幅橋面寬度為凈10 m+2×0.5 m防撞護欄，上部結構為3×16m普通鋼筋混凝土簡支T型梁，下部結構為雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎。設計荷載為汽車-20級，掛 -100。每孔上部橫向由 7片 T梁組成，梁高為110 cm，梁寬158 cm，腹板寬18 cm，橫隔板寬14 cm，混凝土標號為250#。

隨著近年來經濟高速發(fā)展，通過該橋的交通量顯著增加，尤其是大噸位的超重車輛增多，橋梁經常性檢查發(fā)現(xiàn)該橋存在T梁表面滲水析白、露筋銹蝕，腹板損傷裂縫，橫隔板接頭破損斷裂等病害，部分T梁在重車經過橋面時明顯受力下?lián)献冃危嬖诎踩[患。

2 檢查與評定

橋梁管養(yǎng)部門查明橋梁結構存在的缺陷、損傷位置、范圍和嚴重程度，委托具備資質的專業(yè)機構對該橋進行特殊檢查和靜載試驗，客觀分析評價該橋技術狀況和整體受力性能。

2.1 特殊檢查

檢測單位通過檢查橋梁外觀、測量線形、檢測結構混凝土強度、混凝土保護層厚度、裂縫、混凝土碳化深度等常規(guī)檢查內容，再結合橋梁結構材料缺損狀況、結構承載能力、防災能力等方面問題對橋梁技術狀況做出鑒定。經檢查，該橋主要存在以下問題:(1)部分混凝土構件損傷開裂、露筋銹蝕、滲水析白;(2)T梁腹板裂縫較多，裂縫長度0.2～1.2 m，裂縫寬度0.18～0.34 mm;(3)T梁橫隔板接頭混凝土開裂、脫落，其中部分聯(lián)結鋼板已脫焊或斷裂;(4)T梁表面的碳化深度值＞6 mm，已發(fā)生嚴重碳化作用;(5)檢測橋面相對高程顯示橋梁中跨有下?lián)犀F(xiàn)象。

2.2 技術狀況評定

依據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTG H11-2004)中橋梁檢查與評定的規(guī)定，采用推薦的橋梁各部件權重及綜合評定方法，同時考慮到該橋T梁裂縫較多且較寬，其中腹板豎向裂縫寬度最大達到0.34 mm，橫隔板連接鋼板斷裂，單梁受力后明顯下?lián)献冃危C合評定該橋技術狀況等級為三類橋梁，且部分構件已處于差的狀態(tài)。

3 靜載試驗

該橋采用多片簡支T梁結構，雖然有多道橫隔梁，但橋梁的長寬比小于0.5，用剛接橫梁法計算橫向分布會與實際結構受力情況較大，檢測單位模擬該橋的實際受力狀況建立了跨中試驗跨的空間有限無模型進行結構分析。

通過檢測對稱加載和偏載下各工況的應變、撓度和相對殘余變形數(shù)據(jù)，計算應變或撓度的試驗實測值與理論計算值的校驗系數(shù)，同時利用相對殘余變形分析結構整體或局部進入塑性工作狀態(tài)的程度，反映橋梁結構的實際工作狀態(tài)。

靜載試驗結論:在試驗荷載作用下，部分撓度和拉應變實測值超過理論值，撓度檢驗系數(shù)最大達到1.15，應變檢驗系數(shù)最大達到1.06，表明結構剛度、強度有所下降，結構安全儲備較低。各撓度測點在卸載后其相對殘余變形均在20%以內，表明結構基本處于線彈性工作狀態(tài)。

4 維修方案

結合該橋專項檢查報告和靜載試驗結論，考慮到橋梁結構整體剛度較差，特別是橫橋向T梁橫隔板濕接頭破損后，橋面有重型車輛通過時單根T梁有明顯的下?lián)犀F(xiàn)象，導致T梁腹板受力開裂較多，故制定的維修方案時主要考慮修復T梁的橫向聯(lián)結，使橋上車輛荷載能分配給各主梁共同負擔，同時對梁體腹板裂縫進行封閉處理，提高橋梁承載能力。具體維修加固施工方案如下:

(1)對橫隔板濕接頭開裂、破損進行處理。采用增加鋼筋、加大截面的方式進行維修加固，先用人工鑿除原橫隔板底緣混凝土、割除原焊接的聯(lián)結鋼板，直至完全露出底層第一排兩根主筋，用2根直徑25 mm的鋼筋與其焊接，另外通過鉆孔安裝新增的N3鋼筋與N1、N2鋼筋形成骨架，最后立模澆筑環(huán)氧樹脂混凝土。

(2)對橋梁結構存在的所有可見裂縫進行封閉處理。裂縫寬度fw＜0.15 mm的裂縫采用透明型環(huán)氧樹脂膠表面涂刷進行封閉;裂縫寬度fw≧0.15 mm的，采用壓力灌注膠進行灌縫處理。

(3)對露筋或保護層剝落的混凝土構件處理。先用人工鑿除或高速射水法清除松散、污損的保護層，再用鋼刷清除銹蝕鋼筋表面的氧化層，最后涂刷界面劑(環(huán)氧基)、用樹脂型輕質樹脂砂漿(SB-LEM)修復保護層。

5 檢驗與評價

為了準確評估該橋維修加固后的受力性能和整體狀況，評價分析橫隔梁加固前后結構承載力的變化情況，完善橋梁養(yǎng)護管理技術擋案，檢測單位再次對該橋進行了檢查和靜載試驗。靜載試驗數(shù)據(jù)分析如下:

(1)對稱加載測試跨中截面最大撓度(如圖1)，偏載測試跨中截面最大撓度(如圖2)。通過比較分析表明實測撓度較加固前變小，橫橋向受力趨于均勻，受力性能比加固前有一定改善。

圖1 跨中截面最大撓度

圖2 跨中截面最大撓度

(2)在試驗荷載下，最不利受力截面未出現(xiàn)撓度實測值超過理論值現(xiàn)象，其撓度校驗系數(shù)均小于1.0，說明結構剛度滿足試驗要求;

(3)在試驗荷載下，各應變控制截面拉應變實測值均小于理論計算值，其應變校驗系數(shù)小于1.0，表明結構整體強度滿足試驗要求;

(4)在試驗荷載作用下，該橋各測試斷面卸載后其相對殘余變形均在《大跨徑混凝土橋梁試驗方法》規(guī)定的20%以內，說明結構產生的撓度能得到恢復，結構處于線彈性工作狀態(tài)。

(5)綜上所述，該橋經過加固處理后，橫向受力性能較加固前有所改善，結構剛度和強度滿足試驗要求，提高了橋梁結構安全儲備。

6 結語

隨著近些年來交通運輸業(yè)的迅速發(fā)展，特別是重型半掛車占交通量比重明顯增大，一批建成于上世紀八、九十年代的普通鋼筋混凝土簡支T形梁橋普遍出現(xiàn)了橫向聯(lián)結被破壞、單梁受力下?lián)献冃螌е赂拱辶芽p等病害，橋梁整體受力性能和結構的安全性降低。本文通過增加鋼筋、擴大截面法修復T梁的橫向聯(lián)結，壓力注膠法處理梁體裂縫，明顯改善了橋梁整體受力性能和承載能力，靜載試驗分析表明此類方案維修普通鋼筋混凝土T梁橋常見病害時可行有效。

[1]公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ041-2000)[S］.

[2]公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范(JTG H11-2004)[S］.

[3]江蘇省交通科學研究院有限公司.328國道八字橋橋梁檢測及靜載試驗報告.