淺述桂江大橋橋梁病害分析與加固

【摘要】桂江大橋建成通車三十多年，橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多種病害情況，以16mT梁裂縫病害為主，需及時(shí)采取加固措施提高橋梁的耐久性和安全性。

【關(guān)鍵詞】T梁；裂縫；伸縮縫；支座；病害；加固

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 11.163

1、工程概述

桂江大橋位于廣東省佛山市南海區(qū)桂和路上，路線代碼 S267（帽三線），橋梁中心樁號(hào) K85+546。橋梁全長396.0m，跨徑組合為：12×16.00m（鋼筋混凝土簡支T梁）+4×30.00m（預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁）+5×16.00m（鋼筋混凝土簡支T梁），橋面總寬23.60m，1988 年建成通車。

橋梁上部結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土簡支T梁、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁，下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩、輕型橋臺(tái)和樁基礎(chǔ)，支座采用板式橡膠支座，桂江大橋橋底布設(shè)兩個(gè)通航孔，凈空為5.5×25.66m。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：公路等級(jí)：一級(jí)公路；設(shè)計(jì)車速：80km/h；設(shè)計(jì)荷載：汽車-20級(jí)，掛車-100。

2、病害狀況

根據(jù)深圳高速工程檢測有限公司《佛山市南海區(qū)S267桂江大橋舊橋加固工程特殊檢測報(bào)告》（2019年9月），橋梁主要病害：① 上部構(gòu)造病害：T梁腹板出現(xiàn)豎向裂縫，梁體混凝土剝落、露筋；② 下部構(gòu)造病害：個(gè)別墩臺(tái)出現(xiàn)裂縫、露筋；③部分支座鼓包、變形、老化開裂；④伸縮縫上層槽口堵塞，膠條老化、剝離。

3、病害原因分析

3.1上部構(gòu)造病害原因

（1）T梁裂縫病害成因

16mT梁梁體普遍出現(xiàn)底部受拉區(qū)的橫向裂縫，由荷載的彎矩作用產(chǎn)生；腹板上的豎向裂縫是混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或腹板上的水平筋少等原因所致的收縮裂縫，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。

（2）梁體剝落、露筋病害成因

梁體剝落、露筋病害多由施工原因造成，因施工中保護(hù)層偏薄，鋼筋因氧化銹漲導(dǎo)致混凝土漲裂破損、露筋。

3.2墩臺(tái)裂縫、露筋病害原因

墩臺(tái)混凝土局部剝落、露筋多由施工原因造成。因施工中保護(hù)層偏薄，鋼筋因氧化銹漲導(dǎo)致混凝土漲裂破損、露筋。

施工期不良操作、溫度及周邊環(huán)境不良等均能引起裂縫。本橋裂縫寬度較細(xì)，大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，容易受溫度變化引起裂縫，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，變形遭到約束將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫，按裂縫分布規(guī)律屬于收縮裂縫，非結(jié)構(gòu)裂縫。

3.3支座鼓包、變形、老化開裂病害原因

板式橡膠支座的壽命一般為20年，本橋支座已使用21年。板式橡膠支座使用年限長，易出現(xiàn)鼓包、老化開裂。板式橡膠支座變形包含壓縮變形和剪切變形，變形過大與支座本身質(zhì)量和安裝質(zhì)量有關(guān)。

3.4伸縮縫破損原因

伸縮縫橡膠條破損原因有多種：

（1）伸縮縫安裝時(shí)當(dāng)縫隙寬度預(yù)留過大，出現(xiàn)極端低溫時(shí)梁體收縮，橡膠條被拉斷；當(dāng)縫隙寬度預(yù)留過小，出現(xiàn)極端高溫時(shí)梁體膨脹，橡膠條被壓壞；

（2）伸縮縫使用時(shí)間長，橡膠條老化致使開裂或破損；

（3）伸縮縫未能及時(shí)清理垃圾，有棱角的礫石或其他硬雜物填充，在行車的碾壓下使橡膠條產(chǎn)生破損。

4、加固措施

4.1上部構(gòu)造病害處理

（1）T梁裂縫病害處理

由檢查報(bào)告可知，預(yù)應(yīng)力T梁（30m）整體完好，暫不處理，施工過程中應(yīng)及時(shí)監(jiān)測病害。

鋼筋混凝土T梁（16m）裂縫：先對裂縫封閉或灌注修補(bǔ)，后對16mT梁粘貼鋼板加固。

粘貼熱軋扁鋼板的施工要點(diǎn)和主要工藝流程：混凝土表面處理→鋼板制備→鋼板安裝→植栓緊固→灌注結(jié)構(gòu)膠→養(yǎng)護(hù)檢驗(yàn)→防腐處理。

（2）梁體剝落、露筋縫病害處理

先將松散混凝土鑿除至堅(jiān)實(shí)面，清刷接觸面，對鋼筋進(jìn)行除銹，以環(huán)氧砂漿補(bǔ)平至結(jié)構(gòu)面。

4.2墩臺(tái)裂縫、露筋病害處理

橋墩、橋臺(tái)的裂縫病害，裂縫寬度<0.15mm 的采用封閉處理，裂縫寬度≥0.15mm的采用壓力灌注方式進(jìn)行修補(bǔ)。對于混凝土局部剝落、露筋，先將松散混凝土鑿除至堅(jiān)實(shí)面，清刷接觸面，對鋼筋進(jìn)行除銹，以環(huán)氧砂漿補(bǔ)平至結(jié)構(gòu)面。

4.3支座加固措施

板式橡膠支座使用年限長，對全橋支座按原設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行更換。在更換支座時(shí)，應(yīng)清理泥砂并對支座頂部鋼墊板進(jìn)行除銹防腐處理（含30mT梁的支座更換和鋼板防腐處理），對每個(gè)蓋梁上的支座應(yīng)同步頂升、同步更換。

4.4伸縮縫更換

伸縮縫使用時(shí)間長，老化開裂普遍，應(yīng)拆除重建全橋伸縮縫，設(shè)置GQF-C40（CR）伸縮縫。

5、16mT梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

5.1計(jì)算參數(shù)

（1）主要技術(shù)指標(biāo)

（2）上部結(jié)構(gòu)主要材料力學(xué)指標(biāo)

（3）主要計(jì)算參數(shù)

混凝土重力密度：r=25kN/m3；

混凝土安全系數(shù)γc、鋼筋安全系數(shù)γs均為1.25，構(gòu)件工作條件系數(shù)γb為0.95。

作用荷載組合：

①承載能力極限狀態(tài)

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

組合二：Mj=1.2×永久荷載彎矩效應(yīng)+1.1×掛車荷載彎矩效應(yīng)。

②正常使用極限狀態(tài)

按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ023-85第四章第二節(jié)相關(guān)內(nèi)容執(zhí)行。

5.2 原結(jié)構(gòu)16mT梁結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果

節(jié)點(diǎn)號(hào)5為1/4點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)號(hào)8為跨中點(diǎn)。1）承載能力極限狀態(tài)正截面強(qiáng)度驗(yàn)算

2）裂縫寬度驗(yàn)算

3）驗(yàn)算結(jié)果

由原結(jié)構(gòu)的復(fù)核設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果表明，16m跨鋼筋混凝土T梁承載能力極限狀態(tài)正截面強(qiáng)度不足、裂縫寬度超限。

5.3 16mT梁結(jié)構(gòu)黏貼鋼板驗(yàn)算結(jié)果

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算

①跨中截面恒載內(nèi)力：

②以2N3處彎起點(diǎn)的斜截面抗剪承載力進(jìn)行復(fù)核

故2N7處彎起點(diǎn)的斜截面抗剪承載能力符合設(shè)計(jì)要求。

（4）驗(yàn)算結(jié)論

計(jì)算結(jié)果表明，對16mT梁梁肋底面黏貼鋼板和腹板斜貼U形抗剪鋼板，截面強(qiáng)度、裂縫寬度均滿足規(guī)范要求。

結(jié)語：

隨著佛山市南海區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，桂江大橋所處公路交通量迅速增長，隨著橋梁使用年限的增長，影響橋梁的不利因素日益增加，對橋梁的承載能力和耐久性產(chǎn)生不利影響。對桂江大橋加固維修后，需加強(qiáng)對原有橋梁結(jié)構(gòu)的管養(yǎng)和檢測，發(fā)現(xiàn)病害情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固處理，提高橋梁的耐久性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTJ021-89.

[2]《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2015.

[3]《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG/TJ22-2008.

[4]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/TF50-2011.

[5《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》JTG/ TJ23-2008.

[6]《公路橋梁承載能力檢測評(píng)定規(guī)程》JTG/TJ21-2011.

[7]《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG3362-2018.

[8]《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ023-85.

[9]《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTGH11-2004）.

[10]《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50367-2006）.

[11]《K2+842桂江大橋竣工圖》（1988年），《桂江大橋維修工程竣工圖》（2012年9月）.

[12]《佛山市南海區(qū)S267桂江大橋舊橋加固工程特殊檢測報(bào)告》（2019年9月）.

[13]《佛山S267桂江大橋維修加固工程兩階段施工圖設(shè)計(jì)》.

作者簡介：

鄭玉佩（1989.12-），男，本科，路橋工程師，主要從事工作：路橋設(shè)計(jì)。