16 m簡(jiǎn)支T型梁橋病害維修與靜載試驗(yàn)分析

劉福軍

(儀征市交通運(yùn)輸局)

1 工程概況

328國(guó)道八字橋全長(zhǎng)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(hù)欄，上部結(jié)構(gòu)為3×16m普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T型梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)荷載為汽車-20級(jí)，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(biāo)號(hào)為250#。

隨著近年來(lái)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，通過(guò)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(jīng)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(jīng)過(guò)橋面時(shí)明顯受力下?lián)献冃?，存在安全隱患。

2 檢查與評(píng)定

橋梁管養(yǎng)部門查明橋梁結(jié)構(gòu)存在的缺陷、損傷位置、范圍和嚴(yán)重程度，委托具備資質(zhì)的專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)該橋進(jìn)行特殊檢查和靜載試驗(yàn)，客觀分析評(píng)價(jià)該橋技術(shù)狀況和整體受力性能。

2.1 特殊檢查

檢測(cè)單位通過(guò)檢查橋梁外觀、測(cè)量線形、檢測(cè)結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度、混凝土保護(hù)層厚度、裂縫、混凝土碳化深度等常規(guī)檢查內(nèi)容，再結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)材料缺損狀況、結(jié)構(gòu)承載能力、防災(zāi)能力等方面問(wèn)題對(duì)橋梁技術(shù)狀況做出鑒定。經(jīng)檢查，該橋主要存在以下問(wèn)題:(1)部分混凝土構(gòu)件損傷開(kāi)裂、露筋銹蝕、滲水析白;(2)T梁腹板裂縫較多，裂縫長(zhǎng)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(kāi)裂、脫落，其中部分聯(lián)結(jié)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(yán)重碳化作用;(5)檢測(cè)橋面相對(duì)高程顯示橋梁中跨有下?lián)犀F(xiàn)象。

2.2 技術(shù)狀況評(píng)定

依據(jù)《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》(JTG H11-2004)中橋梁檢查與評(píng)定的規(guī)定，采用推薦的橋梁各部件權(quán)重及綜合評(píng)定方法，同時(shí)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(dá)到0.34 mm，橫隔板連接鋼板斷裂，單梁受力后明顯下?lián)献冃?，綜合評(píng)定該橋技術(shù)狀況等級(jí)為三類橋梁，且部分構(gòu)件已處于差的狀態(tài)。

3 靜載試驗(yàn)

該橋采用多片簡(jiǎn)支T梁結(jié)構(gòu)，雖然有多道橫隔梁，但橋梁的長(zhǎng)寬比小于0.5，用剛接橫梁法計(jì)算橫向分布會(huì)與實(shí)際結(jié)構(gòu)受力情況較大，檢測(cè)單位模擬該橋的實(shí)際受力狀況建立了跨中試驗(yàn)跨的空間有限無(wú)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

通過(guò)檢測(cè)對(duì)稱加載和偏載下各工況的應(yīng)變、撓度和相對(duì)殘余變形數(shù)據(jù)，計(jì)算應(yīng)變或撓度的試驗(yàn)實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值的校驗(yàn)系數(shù)，同時(shí)利用相對(duì)殘余變形分析結(jié)構(gòu)整體或局部進(jìn)入塑性工作狀態(tài)的程度，反映橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)。

靜載試驗(yàn)結(jié)論:在試驗(yàn)荷載作用下，部分撓度和拉應(yīng)變實(shí)測(cè)值超過(guò)理論值，撓度檢驗(yàn)系數(shù)最大達(dá)到1.15，應(yīng)變檢驗(yàn)系數(shù)最大達(dá)到1.06，表明結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度有所下降，結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備較低。各撓度測(cè)點(diǎn)在卸載后其相對(duì)殘余變形均在20%以內(nèi)，表明結(jié)構(gòu)基本處于線彈性工作狀態(tài)。

4 維修方案

結(jié)合該橋?qū)ｍ?xiàng)檢查報(bào)告和靜載試驗(yàn)結(jié)論，考慮到橋梁結(jié)構(gòu)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(guò)時(shí)單根T梁有明顯的下?lián)犀F(xiàn)象，導(dǎo)致T梁腹板受力開(kāi)裂較多，故制定的維修方案時(shí)主要考慮修復(fù)T梁的橫向聯(lián)結(jié)，使橋上車輛荷載能分配給各主梁共同負(fù)擔(dān)，同時(shí)對(duì)梁體腹板裂縫進(jìn)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(duì)橫隔板濕接頭開(kāi)裂、破損進(jìn)行處理。采用增加鋼筋、加大截面的方式進(jìn)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(jié)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(guò)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(shù)脂混凝土。

(2)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)存在的所有可見(jiàn)裂縫進(jìn)行封閉處理。裂縫寬度f(wàn)w＜0.15 mm的裂縫采用透明型環(huán)氧樹(shù)脂膠表面涂刷進(jìn)行封閉;裂縫寬度f(wàn)w≧0.15 mm的，采用壓力灌注膠進(jìn)行灌縫處理。

(3)對(duì)露筋或保護(hù)層剝落的混凝土構(gòu)件處理。先用人工鑿除或高速射水法清除松散、污損的保護(hù)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(shù)脂型輕質(zhì)樹(shù)脂砂漿(SB-LEM)修復(fù)保護(hù)層。

5 檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)

為了準(zhǔn)確評(píng)估該橋維修加固后的受力性能和整體狀況，評(píng)價(jià)分析橫隔梁加固前后結(jié)構(gòu)承載力的變化情況，完善橋梁養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)擋案，檢測(cè)單位再次對(duì)該橋進(jìn)行了檢查和靜載試驗(yàn)。靜載試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析如下:

(1)對(duì)稱加載測(cè)試跨中截面最大撓度(如圖1)，偏載測(cè)試跨中截面最大撓度(如圖2)。通過(guò)比較分析表明實(shí)測(cè)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(yàn)荷載下，最不利受力截面未出現(xiàn)撓度實(shí)測(cè)值超過(guò)理論值現(xiàn)象，其撓度校驗(yàn)系數(shù)均小于1.0，說(shuō)明結(jié)構(gòu)剛度滿足試驗(yàn)要求;

(3)在試驗(yàn)荷載下，各應(yīng)變控制截面拉應(yīng)變實(shí)測(cè)值均小于理論計(jì)算值，其應(yīng)變校驗(yàn)系數(shù)小于1.0，表明結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度滿足試驗(yàn)要求;

(4)在試驗(yàn)荷載作用下，該橋各測(cè)試斷面卸載后其相對(duì)殘余變形均在《大跨徑混凝土橋梁試驗(yàn)方法》規(guī)定的20%以內(nèi)，說(shuō)明結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的撓度能得到恢復(fù)，結(jié)構(gòu)處于線彈性工作狀態(tài)。

(5)綜上所述，該橋經(jīng)過(guò)加固處理后，橫向受力性能較加固前有所改善，結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度滿足試驗(yàn)要求，提高了橋梁結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著近些年來(lái)交通運(yùn)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(jì)八、九十年代的普通鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋普遍出現(xiàn)了橫向聯(lián)結(jié)被破壞、單梁受力下?lián)献冃螌?dǎo)致腹板裂縫等病害，橋梁整體受力性能和結(jié)構(gòu)的安全性降低。本文通過(guò)增加鋼筋、擴(kuò)大截面法修復(fù)T梁的橫向聯(lián)結(jié)，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(yàn)分析表明此類方案維修普通鋼筋混凝土T梁橋常見(jiàn)病害時(shí)可行有效。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)[S］.

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

[3]江蘇省交通科學(xué)研究院有限公司.328國(guó)道八字橋橋梁檢測(cè)及靜載試驗(yàn)報(bào)告.