摘要:结合某钢筋混凝土T梁桥的工程概况，对该桥梁进行了外观及荷载试验检测，并提出了三种加固方案，从加固效果、施工难易程度、后期病害发展等方面作了对比，总结了各个加固方案的应用特点，有利于提高T梁桥的加固效果。
关键词:T梁，加固方案，桥梁检测，承载力
中图分类号:U445．72 文献标识码:A DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2016.03.099
0引言
钢筋混凝土T梁桥受力相对简单，便于设计和施工，是二十世纪七八十年代广泛应用的一种桥型，大大促进了桥梁建设。但近年来，随着公路运输需求越来越大，大型超重车辆的客观存在，再加上当时设计荷载偏低，导致钢筋混凝土T梁桥出现较多病害。主要表现为:T梁腹板出现大量纵向、斜向裂缝，结构性能衰退;横向连接钢板断裂，出现单梁受力。本文以6×20m钢筋混凝土T梁桥加固设计为背景，提出了多种加固方案，并对各种加固方法的加固效果和施工难易程度进行分析研究，最终确定了一种切合实际的加固方法，颇值同类工程加固设计时借鉴。
1工程概况
西部某省某跨河T梁桥修建于20世纪80年代，上部结构采用6×20m钢筋混凝土简支T型梁，桥面连续;下部结构采用双柱式墩，肋板式台，钻孔灌注桩基础。桥面宽度8．50m，布置形式为0．75m(安全带)+7．0m(行车道)+0．75m(安全带)。桥梁原设计荷载:汽—20，挂—100级。该桥上部结构横向采用4片钢筋混凝土预制T梁，梁高150cm，梁宽160cm，翼板宽71cm，翼板厚度12cm～20cm，腹板宽度18cm，T梁在L/4，L/2，3L/4处设置横隔板，横隔板底部连接采用预埋钢板焊接而成。预制主梁、台身、盖梁、防震挡块、搭板采用C30混凝土，墩柱、基桩采用C25混凝土，桥面铺装采用C40混凝土。根据专项检测报告，该桥各跨T梁腹板竖向、斜向、U形裂缝较多，最大缝宽超过规范容许值，该桥整体评定为4类桥，该桥整体受力性能和承载能力不满足设计文件和相关规范的要求，故需要对上部结构进行加固改造或更换上部结构。
2桥梁检测结果
该桥通过对外观检测和荷载试验检测发现存在如下病害:1)全桥各跨T梁腹板均存在竖向、斜向U形裂缝，部分裂缝延伸至整个腹板(超过T梁形心高度)，裂缝宽度0．20mm～0．49mm，超过规范容许值;各跨边梁腹板裂缝多于中梁腹板裂缝;每片梁跨中U形裂缝多于两端。2)本次试验工况控制截面测点挠度大于理论计算值，说明该桥结构刚度及承载能力不满足设计要求。3)该桥结构基频实测值小于理论计算值，说明该桥试验跨结构整体刚度不满足设计要求。综合以上检测分析结果，判定该桥整体受力性能和承载能力不满足现行规范公路—Ⅱ级荷载要求。
3加固方案设计
3．1梁底和横隔板粘贴钢板加固法粘贴钢板加固是一种被动加固方法，钢板采用Q235D钢材，钢板技术指标符合GT/T1591—2008低合金高强度结构钢和GB/T700—2006碳素结构钢中的相关技术要求，粘贴钢板用胶粘剂须符合JTG/TJ22—2008公路桥梁加固设计规范中的相关技术要求。在T梁底面粘贴钢板，钢板宽度15cm，厚度6mm，采用化学锚栓进行锚固，并压力注胶粘结。横隔板采用双面粘贴钢板，钢板尺寸40cm×60cm，厚度6mm，粘贴钢板除双头锚栓锚固外，粘贴钢板采用压力注胶粘结。钢板粘贴后的T梁断面图如图1所示。3．2体外预应力+翼板加厚+横隔板粘贴钢板加固法增设体外纵向预应力钢束，每片梁布置2根3-s15．24mm(上排)和2根4-s15．24mm(下排)的体外无粘结预应力钢绞线，预应力束对称布置在每片T梁的腹板两侧，两端分别锚固于梁端新增齿板上。每侧钢束通过4个转向块进行竖向弯转，在跨中布置定位及减震锚卡。新增齿板与转向块之间设置一道定位及减震锚卡，预应力钢束采用两端对称张拉，锚下控制应力为1116MPa。钢束布置图如图2所示。翼板增加厚度20cm，通过植筋与原翼板连接，使得新旧混凝土成为一个整体。T梁翼板厚度增加示意图如图3所示。横隔板采用双面粘贴钢板，钢板尺寸40cm×60cm，厚度6mm，粘贴钢板除双头锚栓锚固外，粘贴钢板采用压力注胶粘结。钢板和胶粘剂技术标准符合相关技术规范要求。3．3更换上部结构为彻底解决承载不足的问题，更换上部结构则是最安全最稳妥的改造方案。具体措施如下:1)更换原桥6×20m简支T梁为3×20m+3×20m预应力混凝土连续小箱梁。2)墩台帽加高21cm，采用C50混凝土。为增加新旧混凝土整体受力性能，在原盖梁上进行抗剪钢筋植入，并且铺设双层钢筋网。植入钢筋直径为16mm，钢筋网直径12mm，加做防震挡块。3)重做桥面铺装、防排水系统及栏杆系，桥面铺装结构采用8cm厚C50混凝土+防水层+10cm沥青混凝土。
4加固效果对比分析
为了明确以上三种加固方案的优缺点，现对三种加固方案加固效果、施工难易程度、后期病害发展等因素进行详细分析。4．1方案一:梁底和横隔板粘贴钢板加固法在梁底和横隔板粘贴钢板后，增加了梁体自重，根据加固方案，结构自重(包括增加的自重)完全由T梁承担;梁底钢板与T梁共同抵抗由二期恒载及活载产生的弯矩。根据T梁桥的结构计算分析，此种加固方法可以提高T梁的正截面承载力，但类似桥梁加固后的荷载试验结果表明，正截面承载能力增加不多，加固效果十分有限。这是因为粘贴钢板施工过程中常常使用刷胶代替压力注胶方式，螺栓植入深度不够等未按加固规范施工现象，造成加固效果并不十分明显。4．2方案二:体外预应力+翼板加高+横隔板粘贴钢板加固法对于体外预应力，对结构自重的增加几乎不产生影响，预应力通过锚具及其垫板传递给齿板混凝土，齿板锚头部位由于锚具局部压力引起的应力是比较复杂的，在靠近垫板处极易产生横向压应力，在其他部位产生横向拉应力;钢束定位偏差、配置钢筋位置及数量、车辆通过时振动(施工浇筑混凝土时未封闭交通)及齿板倒角不规范，均有可能对裂缝的形成及发展造成影响。翼板厚度增加后，通过植筋与原翼板连接成整体，可提高整体受力性能，解决横向联系较弱问题，提高T梁受压区高度。据某二级公路钢筋混凝土T梁桥体外预应力加固后的检测结果表明，该加固方案可以提高桥梁安全系数，对原T梁裂缝也起到了很好的闭合作用，但由于体外预应力施工难度较大，张拉质量不易保证。4．3方案三:更换上部结构20m预应力混凝土连续小箱梁采用交通部通用图纸，承载能力满足桥梁设计荷载要求，但是T梁更换为箱梁，上部结构自重增加较多，墩台帽加高后也会产生自重，新增加的自重会全部加载在墩台帽、墩柱和桩基上，因此，在加固设计时应对墩台帽、墩柱和桩基进行承载能力验算，确认验算通过后，方可进行施工。若结构验算未能通过，则需要对下部结构进行加固，以保证承载能力满足桥梁设计荷载等级要求。
5结语
通过对三种加固方案的对比分析，可得出如下结论:1)方案一作为一种被动加固方案，粘贴钢板被动参与工作，在结构正常使用阶段所起的作用微乎其微，而且粘贴钢板后结构自重增加，桥梁极限承载力安全储备小，因此该种加固方案不适合推广。2)方案二作为一种主动加固方案，体外预应力可以平衡大部分结构自重效应，改善T梁受力性能，但齿板极易产生裂缝，体外预应力张拉时施工难度较大，张拉质量不易保证。利用该方案加固桥梁时可采用梁底粘贴碳纤维板取代体外预应力，同时增加翼板厚度，可以进一步提高桥梁的安全储备，加固效果较好，且造价相对较低，值得推广。3)方案三更换上部结构承载能力满足设计荷载要求，加固设计时，须先进行下部结构承载能力验算，而且T梁更换为箱梁后，便于维修养护，是一种值得推广的加固方法。综上所述，方案三是值得大力推广的加固方法，若考虑经济因素，可采用改良后的方案二。
参考文献:
［1］JTGH11—2004，公路桥涵养护规范［S］．
［2］JTGJ/T22—2008，公路桥梁加固设计规范［S］．
［3］JTGJ/T23—2008，公路桥梁加固施工技术规范［S］．
［4］吕振威．早期钢筋混凝土T梁桥的加固方法的对比研究［M］．重庆:重庆交通大学，2010．
作者：司德嵘 刘晓燕 单位：甘肃省交通科学研究院有限公司 甘肃省桥梁隧道健康监测与安全评估技术重点实验室
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