淺談南海區逢涌大橋T 梁維修措施

鄭玉佩

（佛山市公路勘察規劃設計所有限公司，廣東 佛山 528000）

0 引言

隨著時間推移，我國部分公路橋梁使用年限接近20年，伴隨使用年限增長橋梁病害日益增多，如何采用合理、經濟的維修措施，對橋梁維修加固至關重要。鋼筋混凝土T 梁作為常用上部承重結構之一，研究其病害發展形式和規律十分迫切。該文以逢涌大橋鋼筋混凝土T 梁結構作為研究對象，分析病害類型、成因和規律，采用合理維修措施后進行結構驗算，分析維修措施可行性。

1 橋梁概況

逢涌大橋[1]位于廣東省佛山市南海區桂和路，跨越逢涌涌，路線代碼S267（帽三線），橋梁編碼S267L0010440605，橋梁中心樁號K65+896，1993 年4月建成通車[2]。

橋梁總長410 m，橋梁跨徑組合為：2×16.0 m（鋼筋混凝土簡支T 梁）+1×16.0 m（鋼筋混凝土現澆板）+3×16.0 m（鋼筋混凝土簡支T 梁）+3×46.0 m（預應力混凝土T 梁）+ 9×16.0 m（鋼筋混凝土簡支T 梁）+ 1×16.0 m（鋼筋混凝土空心板）+1×16.0 m（鋼筋混凝土簡支T 梁）。橋面總寬18.80 m，橫斷面布置為：1.9 m（護欄+人行道）+15.0 m（行車道）+1.9 m（人行道+護欄）。橋下河流通航時要求凈寬為30 m，最高通航水位時要求凈空高度為4.9 m。

逢涌大橋采用鋼筋混凝土簡支T 梁、鋼筋混凝土簡支現澆板、預應力混凝土簡支T 梁和鋼筋混凝土簡支空心板等上部結構形式；采用柱式墩、肋式臺和鉆孔灌注樁作為下部結構；采用四氟滑板支座、板式橡膠支座。全橋采用水泥混凝土鋪裝層、鋼護欄和異型鋼伸縮縫。

逢涌大橋所在S267 公路等級為一級公路，設計車速為100 km/h，設計荷載采用汽-超20 級、掛車-120、人群荷載3.0 kN/m2。

2 T 梁病害分析

2.1 T 梁病害狀況

根據廣東縱橫工程檢測有限公司《2019 年公路站橋梁定期檢查項目（逢涌大橋）》（2019 年8 月）[3]，檢測報告對逢涌大橋技術狀況評定為3 類橋。根據橋檢報告顯示，逢涌大橋病害主要分布于上部承重結構中T 梁結構，因此該文研究分析該橋T 梁[4]維修措施。經分析，逢涌大橋T 梁病害如下：

（1）全橋預應力混凝土（40.0 m）T 梁共有2 條縱向裂縫，共長3.7 m，最大縫寬0.80 mm。

（2）全橋鋼筋混凝土（16.0 m）T 梁共有多條U 形裂縫，縫寬0.10～0.20 mm，主要位于10#～15#跨T 梁；其中12-8#梁1 條U 形裂縫寬0.30 mm；底板多條橫向裂縫，最大縫寬0.25 mm；1 條縱向裂縫，縫長0.3 m，最大縫寬0.16 mm。腹板134 條豎向裂縫，共長78.65 m，最大縫寬0.25 mm；15 條斜向裂縫，共長7.8 m，最大縫寬0.18 mm；多條L 形裂縫，普遍縫寬0.10～0.20 mm，其中12-8#梁1 條L 形裂縫寬0.32 mm。

2.2 T 梁病害原因分析

（1）預應力混凝土（40.0 m）T 梁縱向裂縫原因分析：2017 年橋檢報告顯示全橋預應力混凝土T 梁共有2 條縱向裂縫，1 條縱向裂縫（縫長1.4 m，縫寬0.80 mm），1 條縱向裂縫（縫長2.3 m，縫寬0.12 mm）。根據2019 年檢測報告，距梁底0.8 m 的大寬度裂縫已修補，僅剩距梁底0.6 m、寬度0.12 mm、長2.3 m 的裂縫。在2017—2019年，縱向裂縫無發展，因此可確定該裂縫是腹板縱向鋼筋保護層較薄所致，非結構受力裂縫。

（2）鋼筋混凝土（16.0 m）T 梁U 形裂縫原因分析：梁底縱向裂縫一般為混凝土保護層過薄引起鋼筋銹蝕所致，腹板縱向裂縫一般是施工因素引起，腹板斜向裂縫一般為設計缺陷所致。腹板豎向裂縫是最常見也是比較嚴重的一種裂縫，一般是混凝土養護差或溫度等因素引起的收縮裂縫，影響結構耐久性。底板橫向裂縫一般為荷載作用下產生的正彎矩裂縫。

（3）結合T 梁病害情況和原因，預應力混凝土（40.0 m）T 梁可采取對裂縫封閉或灌注的維修措施[5]，鋼筋混凝土（16.0 m）T 梁裂縫類型和成因分析較復雜，應對原鋼筋混凝土（16.0 m）T 梁進行結構驗算，根據驗算結果采取合適維修措施。

3 T 梁驗算

3.1 原鋼筋混凝土（16.0 m 跨）T 梁結構驗算

參照《南海市馮沖大橋竣工文件》（廣東省開平市土木工程集團公司）（1993 年4 月）圖紙（馮沖大橋即逢涌大橋），對（16 m 跨）鋼筋混凝土T 梁結構進行如下驗算。

3.1.1 技術標準

技術指標：1）安全等級：Ⅰ級；2）設計基準期：100 年；3）環境類別：Ⅰ類環境；4）設計荷載：汽-超20 級、掛-120、人群荷載3 kN/m2；5）橋梁寬度：18.8 m，雙向4 車道。

技術規范：《公路橋涵設計通用規范》（JTJ 021—89），《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTJ 023—85），《公路橋涵養護規范》（JTG H11—2004），《公路橋梁加固設計規范》（JTG/T J22—2008）。

3.1.2 驗算要點

（1）鋼筋混凝土簡支T 梁（16 m 跨），橋梁寬度為18.80 m，T 梁長15.96 m，跨徑為15.31 m，半幅橋由8片鋼筋混凝土簡支T 梁構成。T 梁高1.30 m，翼板寬2.20 m，行車道橫坡1.5%，水泥鋪裝層厚7～18.25 cm。上部結構施工分兩個階段：階段一：T 梁混凝土澆筑；階段二：安裝T 梁、橫隔板連接，鋪筑橋面鋪裝、人行道欄桿安裝。

（2）驗算要點：階段一T 梁承受自重，階段二T 梁承受橋面鋪裝、人行道欄桿重量，人行道欄桿重量考慮橫向分布系數直接作用于外邊梁。采用橋梁博士計算程序建立平面桿系單梁模型，用橫向分布系數將橋面荷載作用在單塊板上進行分析計算。

（3）主要參數：

1）水泥混凝土重度取r=25 kN/m3，水泥混凝土安全系數γc、鋼筋安全系數γs均取1.25，結構相關構部件工作條件系數γb取0.95。

2）承載能力極限狀態下作用荷載組合計算：

組合一：Mj=1.2×永久荷載彎矩效應+1.4×[汽車（含沖擊力）+人群]荷載彎矩效應

組合二：Mj=1.2×永久荷載彎矩效應+1.1×掛車荷載彎矩效應

3）正常使用極限狀態下作用荷載組合計算：按《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTJ 023—85）第4 章4.2 節內容進行。

（4）有關參數選取：

1）T 梁斷面類型，如圖1 和圖2 所示（鋪裝層較薄，不參與受力計算）。

圖1 斷面類型1（單位：cm）

圖2 斷面類型2（單位：cm）

2）跨中截面要數：T 梁面積A=5 622.5 cm2，重心距T 梁上緣高度Y1=31.80 cm，經計算T 梁抗彎慣性矩I=7 786 833.298 cm4，抗扭慣性矩IT=513 691.479 2 cm4。

3）各T 梁對跨中截面荷載橫向分布系數選取，如表1 所示。

表1 跨中截面荷載橫向分布系數

4）沖擊系數μ=0+0.3/40×（45-15.31）=0.223。

（5）驗算結果（節點號5 為1/4 點，節點號8 為跨中點）：

1）承載能力極限狀態下，T 梁正截面強度驗算，如表2、表3 所示：

表2 組合一正截面強度驗算結果表

表3 組合二正截面強度驗算結果表

2）裂縫寬度驗算結果如表4、表5 所示。

表4 組合一裂縫寬度

表5 組合二裂縫寬度

驗算結果表明，在承載能力極限狀態下，鋼筋混凝土簡支T 梁（16 m 跨）正截面強度滿足要求，裂縫寬度驗算結果顯示，僅組合一橋跨1/4 處裂縫寬度未超限，其余均超限。

由原結構的復核設計計算結果表明，16 m 跨鋼筋混凝土T 梁的抗力滿足原設計荷載要求，由于經過長期運營及材料自身劣化影響，實際抗力應低于原設計荷載要求。

3.2 鋼筋混凝土（16.0 m 跨）T 梁結構維修驗算

經查閱近兩年橋檢報告，梁底與梁腹板裂縫存在發展趨勢，梁底橫向、腹板豎向裂縫較多，2017 年檢測報告顯示16 m 跨鋼筋混凝土T 梁腹板134 條豎向裂縫、15條斜向裂縫，2019 年檢測報告顯示16 m 跨鋼筋混凝土T 梁底部有126 條橫向裂縫，腹板豎向裂縫和斜向裂縫共1 291 條，裂縫病害數量出現增長。

為提高16 m 跨鋼筋混凝土T 梁的結構耐久性，推薦在梁肋底面黏貼鋼板一塊（鋼板尺寸：寬15 cm、厚10 mm，長14.4 m），在腹板貼U 形抗剪鋼板（鋼板尺寸：寬15 cm、厚10 cm）。黏貼鋼板后，對正截面強度、裂縫寬度進行驗算復核。

（1）正截面強度驗算復核結果如表6、表7 所示。

表6 組合一正截面強度驗算結果表

表7 組合二正截面強度驗算結果表

（2）裂縫寬度驗算復核結果如表8、表9 所示。

表8 組合一裂縫寬度

表9 組合二裂縫寬度

（3）16 m 跨鋼筋混凝土T 梁驗算結果表明，采用黏貼鋼板方式對裂縫維修，T 梁正截面強度、裂縫寬度均在規范要求限值范圍內，滿足規范要求。

4 T 梁維修措施

根據病害成因分析及驗算結果，預應力混凝土（40.0 m）T 梁可采取對裂縫封閉或灌注的維修措施，對鋼筋混凝土（16.0 m）T 梁可采用黏貼鋼板方式對裂縫加固維修。

5 結語

作為我國公路橋梁常用上部承重構件之一，伴隨著使用時限增長，鋼筋混凝土T 梁逐漸出現破損現象，結構病害逐漸產生、發展，病害的出現使其結構承載能力和耐久性日趨低下。通過對逢涌大橋鋼筋混凝土T 梁結構的病害及其成因分析，掌握其發展規律、驗算方式和維修措施，對鋼筋混凝土T 梁上部承重結構的橋梁養護維修具有較好的參考價值，豐富鋼筋混凝土T 梁橋的養護維修經驗。