论文部分内容阅读
摘要：本文根据某特大桥在使用时期出现的病害，作出了详细的分析，提出了针对性的加固措施，节约了资金，解决了桥梁安全问题。通过试验检测，验证了加固效果。
关键词：T梁；检测；分析；措施
Abstract: This paper makes a detailed analysis of the shortages that appeared during the usage of Donghe Bridge in Ganzhou city, and puts forward pointed advices on reinforcement measures. And by doing so, we can save capital and make the bridge safe. And also the reinforcement effect has been affirmed through experimental test.
Key words: T bridge, test, analysis, measures
中图分类号： U445.7+1 文献标识码： A 文章编号：
一、桥梁概述
某特大桥全长2231.73m，斜交角度45度，桥型布设成“S”型曲线，全宽27.0m，斜长38.18m，双向四车道。上部43×30.045m+31×30.074m，先简支后连续（墩顶湿接头负弯矩张拉），C50预应力混凝土T梁，梁高1.8m，梁肋宽0.4m，下部为三柱式墩，肋板式桥台，等悬臂盖梁，φ150cm钻孔灌注桩基础。1998年9月23日开工，2000年6月3日竣工通车，施工期21个月。该桥设计荷载为汽车－超20，挂－120，防震基本烈度为7度。
桥梁横断面布置图
二、桥梁病害情况
由于该桥桥面铺装破损严重，虽几经修补但仍然不能杜绝坑槽、唧浆、拥包等病害的产生，以致严重影响了行车的舒适性，降低了桥梁耐久性，并给行车安全造成了潜在隐患。2006年对桥面铺装病害进行了凿出沥青混凝土面层重新罩面治理。经过近一年时间的运营，2007年5月T梁间铰缝位置的桥面铺装再次出现纵向裂缝及龟裂破损现象。
桥梁病害主要表现在以下几个方面：
（一）桥面病害：
桥面铺装病害主要表现为T梁连接处存在纵向的裂缝，局部位置的纵向裂缝扩展成纵向的破损带，行车道位置尤为明显，T梁铰缝位置渗水、碱蚀严重，全桥15联74孔中的60%的存在桥面纵向裂缝及铰缝渗水碱蚀现象。
（二）T梁病害：
T梁存在的病害主要有：T梁铰缝处渗水严重，尤其是雨后个别铰缝位置出现了滴水现象；部分跨中位置的两道横隔梁铰接钢板脱开，外包混凝土脱落，中横隔板数量的40%存在铰缝位置的混凝土脱落、钢板开裂现象，严重影响了横隔梁的横向传递荷载作用，横隔梁病害程度在每一联的边孔、次边孔尤其严重；部分T梁的底板、马蹄位置及正弯矩钢筋弯起位置存在顺梁板方向裂缝，其中个别跨外边梁裂缝病害较严重，缝宽最大的有1mm，代表性照片如下：
铰缝位置存在的碱蚀渗水痕迹及横隔板损坏 联结钢板开焊、脱离及连接混凝土破损
三、桥梁结构承载能力检测
为了查明桥梁的现有技术状况，评定桥梁的现有承载能力是否满足规范荷载的使用要求及桥梁的横向联结性能是否满足规范要求，通过静力加载测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，用以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。通过对试验观测数据和试验现象的综合分析，对实际结构作出总体评价，为桥梁病害治理提供技术依据。
（一）、静力荷载试验
根据对桥梁病害调查的情况，选定梁板病害比较严重第8联的边孔、次边孔作为试验孔。根据确定的公路－Ⅰ级荷载标准，以及待测试部位内力与变形的计算值，选用6辆重约400KN的东风自卸车作为公路－Ⅰ级加载车辆。
1、检测项目
① 第1孔、第2孔跨中的最大正弯矩；
② 1孔、第2孔的跨中位置的竖向位移即挠度；
④ 中性轴位置测定。
2、试验结果
（1）T梁梁底应力测试结果见下表：
注：梁编号自两侧向桥梁中央分隔带依次为：1、2…6
（2）T梁跨中挠度测试结果见下表：
注：梁编号自两侧向桥梁中央分隔带依次为：1、2…6
注：梁编号自两侧向桥梁中央分隔带依次为：1、2…6
3、第一孔1#T梁中性轴测试结果：
（二）、静力荷载试验
根据滏阳新河特大桥桥梁荷载试验测试结果分析，可以得出以下结论：
1、桥梁试验荷载作用下，反映出来的挠度特征表明，上部结构的实际竖向刚度能够满足公路-Ⅰ级的设计标准。但是从第1孔竖向挠度曲线可以看出，3#、4#梁挠度增大。说明该跨横向联系已经产生破坏，降低了该桥梁的整体刚度，破坏了桥梁结构正常的横向荷载传递，这个正和该位置的中横隔梁破坏严重相吻合。
2、各界面应力测试断面反映出来的应力特征表明，桥梁的强度能够满足公路-Ⅰ级的设计标准。但是从第1跨横向各梁应力可以看出，3#、4#梁应力出现突变。说明该跨横向联系已经产生破坏，降低了桥梁的整体强度。
3、动载试验表明，当试验车辆以不同速度通过桥面时，桥梁的动刚度能够满足设计荷载的使用要求。
四、病害原因分析
（一）、桥面病害分析
1、超载车辆是造成病害的直接原因。通过对目前该段高速公路的交通量调查可知通过货车数量占所有通过车辆的70%以上，其中四轴及四轴以上重车超重车占63%左右，重车及超重车辆的通行严重的加速了桥梁的病害发展。
2、结构原因
该桥上部结构为装配式T型梁，单跨30米，按铰接板梁设计。
铰接板梁在设计时将铰缝视作 “铰”，只考虑其传递剪力，而不传递横向弯矩。该桥横向连接由两部分组成，一是10cm的桥面铺装，二是跨中处2道横隔板，除了横隔板T梁其余位置没有任何的连接，只是拼接在一起。
由于T型不是閉合截面，其抗扭刚度远小于同跨径的箱梁，在活载作用下，除直接的竖向剪力和横向弯矩外，由于梁体扭转造成产成的附加剪力和弯矩是很大的。因此，近年来。超过25米跨径的T梁一般最少设置5道中横隔板，其目的就是提高横向整体性，更符合刚性横梁法计算理论。
3、施工原因
T梁预制时结构尺寸偏差过大导致|T梁接缝位置空隙大小不均匀，与设计尺寸严重不符，桥面防水混凝土浇筑时对接缝位置未做封闭处理，接缝位置存在大面积的漏浆现象，接缝范围的防水混凝土强度明显低于设计强度，个别位置甚至存在严重的蜂窝，混凝土没有任何的强度，桥面在桥跨1/4跨和每一联的端部位置铰缝损坏现象尤其严重。
通过上述内力的初步分析认为，横向联系偏弱是造成病害的结构原因，是剪力和弯矩共同造成的。这也与病害的实际状况相符合。部分孔中横隔板并未出现破坏，但除横隔板附近外，纵缝情况相当严重。
（二）、T梁梁板裂缝
经分析个别T梁梁板纵向裂缝是由多方面的原因综合造成的，主要可能是由于T梁混凝土收缩、温度、混凝土浇筑顺序、养生、预应力钢筋的张拉、结构配筋及环境等综合因素造成的，，目前铰缝位置的渗水存在加速了裂缝病害的发展，裂缝的存在对T梁的耐久性有很大的影响。
五、治理措施
通過上述分析，造成该桥病害的主要原因是横向连接偏弱，横向刚度不足，因此，必须对其进行针对性的加固，才能保证结构的安全。根据该桥现状和实际情况，提出以下治理措施：
1、改建桥面铺装
凿除桥面铺装沥青混凝土与防水混凝土，将原桥面结构10cmC30防水混凝土+9cm沥青混凝土改建为17cmC50混凝土+5cm沥青混凝土，混凝土内设置两层钢筋网，横向采用φ16的HRB335钢筋，纵向采用φ12的HRB335钢筋，间距均为10cm。通过增厚混凝土铺装及增加配筋，将原来单一的铺装功能层变为受力板，成为受力部件，将活载作用传递给主梁。
2、横隔板加固
将原横隔板接缝两侧各凿除30cm，将横隔板内钢筋进行连接，浇筑C50无收缩混凝土，将现有横隔板固结，新旧结合面刷涂混凝土界面剂增强粘结效果。
3、翼缘板改造
将T梁翼缘板边缘各凿除30cm，露出原翼缘板内钢筋，加入环形钢筋及纵向钢筋后，在新旧混凝土结合面刷涂混凝土界面剂增强粘结效果，采用吊模施工的方法浇筑C50无收缩混凝土。
4、T梁裂缝处理：
将T梁裂缝周围清理干净后，刷涂一层10cm宽的防水涂料，封闭T梁梁体裂缝，隔断外部水份的侵蚀。
六、加固效果
对该桥采用以上的加固施工完成后，对该桥的主体结构进行了静载试验，试验孔同样选择第8联的边孔、次边孔作为试验孔。试验项目只做桥梁第1孔、第2孔跨中的最大正弯矩及跨中挠度，测试结果如下表：
加固后荷载的横向分布与理论分布规律均基本吻和，表明该桥在试验荷载作用下，横向整体受力状况良好。且各工况下挠度的校验系数最大为0.55，均远小于1.0，表明桥梁加固以后整体受力状况良好。同时，在各试验荷载工况下，加固后桥梁的横向分布比加固前得到明显改善，表明该桥加固后结构横向联系得到加强，横向刚度得到一定提高。且加固后大部分测点挠度均较加固前小，说明加固后桥梁上部结构竖向刚度略有提高。从而由以上试验结果可以判断，该桥加固后结构的竖向刚度满足设计荷载使用要求，加固措施从根本上解决了桥梁横向联系小的问题，竖向增加了桥梁的抗弯刚度。
七、结论
通过该桥结构部位的加固治理，桥梁病害得到了很好的治理，桥梁加固施工完成后，桥梁上部结构在使用性能和耐久性等方面将得到了较大的改善和提高，通过两年多的通行运营未发现桥梁病害有发展迹象，加固措施取得了很好的经济效益和社会效益。
作者简介：连增强（1978-），男，工程师，河北远洲工程咨询有限公司
关键词：T梁；检测；分析；措施
Abstract: This paper makes a detailed analysis of the shortages that appeared during the usage of Donghe Bridge in Ganzhou city, and puts forward pointed advices on reinforcement measures. And by doing so, we can save capital and make the bridge safe. And also the reinforcement effect has been affirmed through experimental test.
Key words: T bridge, test, analysis, measures
中图分类号： U445.7+1 文献标识码： A 文章编号：
一、桥梁概述
某特大桥全长2231.73m，斜交角度45度，桥型布设成“S”型曲线，全宽27.0m，斜长38.18m，双向四车道。上部43×30.045m+31×30.074m，先简支后连续（墩顶湿接头负弯矩张拉），C50预应力混凝土T梁，梁高1.8m，梁肋宽0.4m，下部为三柱式墩，肋板式桥台，等悬臂盖梁，φ150cm钻孔灌注桩基础。1998年9月23日开工，2000年6月3日竣工通车，施工期21个月。该桥设计荷载为汽车－超20，挂－120，防震基本烈度为7度。
桥梁横断面布置图
二、桥梁病害情况
由于该桥桥面铺装破损严重，虽几经修补但仍然不能杜绝坑槽、唧浆、拥包等病害的产生，以致严重影响了行车的舒适性，降低了桥梁耐久性，并给行车安全造成了潜在隐患。2006年对桥面铺装病害进行了凿出沥青混凝土面层重新罩面治理。经过近一年时间的运营，2007年5月T梁间铰缝位置的桥面铺装再次出现纵向裂缝及龟裂破损现象。
桥梁病害主要表现在以下几个方面：
（一）桥面病害：
桥面铺装病害主要表现为T梁连接处存在纵向的裂缝，局部位置的纵向裂缝扩展成纵向的破损带，行车道位置尤为明显，T梁铰缝位置渗水、碱蚀严重，全桥15联74孔中的60%的存在桥面纵向裂缝及铰缝渗水碱蚀现象。
（二）T梁病害：
T梁存在的病害主要有：T梁铰缝处渗水严重，尤其是雨后个别铰缝位置出现了滴水现象；部分跨中位置的两道横隔梁铰接钢板脱开，外包混凝土脱落，中横隔板数量的40%存在铰缝位置的混凝土脱落、钢板开裂现象，严重影响了横隔梁的横向传递荷载作用，横隔梁病害程度在每一联的边孔、次边孔尤其严重；部分T梁的底板、马蹄位置及正弯矩钢筋弯起位置存在顺梁板方向裂缝，其中个别跨外边梁裂缝病害较严重，缝宽最大的有1mm，代表性照片如下：
铰缝位置存在的碱蚀渗水痕迹及横隔板损坏 联结钢板开焊、脱离及连接混凝土破损
三、桥梁结构承载能力检测
为了查明桥梁的现有技术状况，评定桥梁的现有承载能力是否满足规范荷载的使用要求及桥梁的横向联结性能是否满足规范要求，通过静力加载测量桥梁结构在静力试验荷载作用下的变形和内力，用以确定桥梁结构的实际工作状态与设计期望值是否相符。通过对试验观测数据和试验现象的综合分析，对实际结构作出总体评价，为桥梁病害治理提供技术依据。
（一）、静力荷载试验
根据对桥梁病害调查的情况，选定梁板病害比较严重第8联的边孔、次边孔作为试验孔。根据确定的公路－Ⅰ级荷载标准，以及待测试部位内力与变形的计算值，选用6辆重约400KN的东风自卸车作为公路－Ⅰ级加载车辆。
1、检测项目
① 第1孔、第2孔跨中的最大正弯矩；
② 1孔、第2孔的跨中位置的竖向位移即挠度；
④ 中性轴位置测定。
2、试验结果
（1）T梁梁底应力测试结果见下表：
注：梁编号自两侧向桥梁中央分隔带依次为：1、2…6
（2）T梁跨中挠度测试结果见下表：
注：梁编号自两侧向桥梁中央分隔带依次为：1、2…6
注：梁编号自两侧向桥梁中央分隔带依次为：1、2…6
3、第一孔1#T梁中性轴测试结果：
（二）、静力荷载试验
根据滏阳新河特大桥桥梁荷载试验测试结果分析，可以得出以下结论：
1、桥梁试验荷载作用下，反映出来的挠度特征表明，上部结构的实际竖向刚度能够满足公路-Ⅰ级的设计标准。但是从第1孔竖向挠度曲线可以看出，3#、4#梁挠度增大。说明该跨横向联系已经产生破坏，降低了该桥梁的整体刚度，破坏了桥梁结构正常的横向荷载传递，这个正和该位置的中横隔梁破坏严重相吻合。
2、各界面应力测试断面反映出来的应力特征表明，桥梁的强度能够满足公路-Ⅰ级的设计标准。但是从第1跨横向各梁应力可以看出，3#、4#梁应力出现突变。说明该跨横向联系已经产生破坏，降低了桥梁的整体强度。
3、动载试验表明，当试验车辆以不同速度通过桥面时，桥梁的动刚度能够满足设计荷载的使用要求。
四、病害原因分析
（一）、桥面病害分析
1、超载车辆是造成病害的直接原因。通过对目前该段高速公路的交通量调查可知通过货车数量占所有通过车辆的70%以上，其中四轴及四轴以上重车超重车占63%左右，重车及超重车辆的通行严重的加速了桥梁的病害发展。
2、结构原因
该桥上部结构为装配式T型梁，单跨30米，按铰接板梁设计。
铰接板梁在设计时将铰缝视作 “铰”，只考虑其传递剪力，而不传递横向弯矩。该桥横向连接由两部分组成，一是10cm的桥面铺装，二是跨中处2道横隔板，除了横隔板T梁其余位置没有任何的连接，只是拼接在一起。
由于T型不是閉合截面，其抗扭刚度远小于同跨径的箱梁，在活载作用下，除直接的竖向剪力和横向弯矩外，由于梁体扭转造成产成的附加剪力和弯矩是很大的。因此，近年来。超过25米跨径的T梁一般最少设置5道中横隔板，其目的就是提高横向整体性，更符合刚性横梁法计算理论。
3、施工原因
T梁预制时结构尺寸偏差过大导致|T梁接缝位置空隙大小不均匀，与设计尺寸严重不符，桥面防水混凝土浇筑时对接缝位置未做封闭处理，接缝位置存在大面积的漏浆现象，接缝范围的防水混凝土强度明显低于设计强度，个别位置甚至存在严重的蜂窝，混凝土没有任何的强度，桥面在桥跨1/4跨和每一联的端部位置铰缝损坏现象尤其严重。
通过上述内力的初步分析认为，横向联系偏弱是造成病害的结构原因，是剪力和弯矩共同造成的。这也与病害的实际状况相符合。部分孔中横隔板并未出现破坏，但除横隔板附近外，纵缝情况相当严重。
（二）、T梁梁板裂缝
经分析个别T梁梁板纵向裂缝是由多方面的原因综合造成的，主要可能是由于T梁混凝土收缩、温度、混凝土浇筑顺序、养生、预应力钢筋的张拉、结构配筋及环境等综合因素造成的，，目前铰缝位置的渗水存在加速了裂缝病害的发展，裂缝的存在对T梁的耐久性有很大的影响。
五、治理措施
通過上述分析，造成该桥病害的主要原因是横向连接偏弱，横向刚度不足，因此，必须对其进行针对性的加固，才能保证结构的安全。根据该桥现状和实际情况，提出以下治理措施：
1、改建桥面铺装
凿除桥面铺装沥青混凝土与防水混凝土，将原桥面结构10cmC30防水混凝土+9cm沥青混凝土改建为17cmC50混凝土+5cm沥青混凝土，混凝土内设置两层钢筋网，横向采用φ16的HRB335钢筋，纵向采用φ12的HRB335钢筋，间距均为10cm。通过增厚混凝土铺装及增加配筋，将原来单一的铺装功能层变为受力板，成为受力部件，将活载作用传递给主梁。
2、横隔板加固
将原横隔板接缝两侧各凿除30cm，将横隔板内钢筋进行连接，浇筑C50无收缩混凝土，将现有横隔板固结，新旧结合面刷涂混凝土界面剂增强粘结效果。
3、翼缘板改造
将T梁翼缘板边缘各凿除30cm，露出原翼缘板内钢筋，加入环形钢筋及纵向钢筋后，在新旧混凝土结合面刷涂混凝土界面剂增强粘结效果，采用吊模施工的方法浇筑C50无收缩混凝土。
4、T梁裂缝处理：
将T梁裂缝周围清理干净后，刷涂一层10cm宽的防水涂料，封闭T梁梁体裂缝，隔断外部水份的侵蚀。
六、加固效果
对该桥采用以上的加固施工完成后，对该桥的主体结构进行了静载试验，试验孔同样选择第8联的边孔、次边孔作为试验孔。试验项目只做桥梁第1孔、第2孔跨中的最大正弯矩及跨中挠度，测试结果如下表：
加固后荷载的横向分布与理论分布规律均基本吻和，表明该桥在试验荷载作用下，横向整体受力状况良好。且各工况下挠度的校验系数最大为0.55，均远小于1.0，表明桥梁加固以后整体受力状况良好。同时，在各试验荷载工况下，加固后桥梁的横向分布比加固前得到明显改善，表明该桥加固后结构横向联系得到加强，横向刚度得到一定提高。且加固后大部分测点挠度均较加固前小，说明加固后桥梁上部结构竖向刚度略有提高。从而由以上试验结果可以判断，该桥加固后结构的竖向刚度满足设计荷载使用要求，加固措施从根本上解决了桥梁横向联系小的问题，竖向增加了桥梁的抗弯刚度。
七、结论
通过该桥结构部位的加固治理，桥梁病害得到了很好的治理，桥梁加固施工完成后，桥梁上部结构在使用性能和耐久性等方面将得到了较大的改善和提高，通过两年多的通行运营未发现桥梁病害有发展迹象，加固措施取得了很好的经济效益和社会效益。
作者简介：连增强（1978-），男，工程师，河北远洲工程咨询有限公司