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【摘 要】某一级公路T型刚构桥梁，经检测发现T构箱梁腹板出现不同程度裂缝。利用桥梁博士软件建立T型刚构桥梁模型，分析了该桥墩病害出现的主要原因，提出相应加固方法，对类似桥梁的设计及加固具有一定的参考和借鉴意义。
【关键词】T型刚构桥；体外预应力；箱梁；裂缝；加固
1.桥梁工程概况：
大桥全长1180米，其中跨径总长1176米，单孔最大跨径110米，桥梁全宽12.5米，桥面净宽10.5米，属于特大桥。
该桥主桥结构形式为预应力钢筋混凝土T形刚构，主桥桥墩为双薄壁墩，引桥结构形式为预应力钢筋混凝土，引桥桥墩为双柱式墩，跨径组合为16×16+5×30+1×70+2×110+1×70+3×30+20×16，上部结构以3个80米的主T构，配以30米预应力砼挂梁，形成2个主通航孔110米。引桥支座为板式橡胶支座，伸缩缝形式模数式伸缩缝，护栏形式为混凝土防撞护栏，桥面铺装形式为混凝土。主要技术标准：设计荷载为汽车-20级；挂车-100。
该桥90年竣工通车，2013年桥检发现下腹板出现裂缝，裂缝宽度达0.2mm。主桥T构采用的施工方法是悬臂拼装，本次在T构箱梁内部检查时发现T构悬臂各拼装段接缝之间的粘胶已经失效，有明显的泛碱和渗水现象。
2.建立T形刚构模型
为了研究箱梁腹板出现裂缝的原因，利用桥梁博士软件建立了结构模型。
单个T构模型共划分54个单元， 29个施工阶段。设计采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》85版；设计活载按照原桥设计荷载；温度荷载采用：整体升温30℃，整体降温20℃。
预应力钢束编号1-34#，模型见图1。根据设计资料，主梁采用C40混凝土，桥墩采用C30混凝土，预应力钢筋采用Φ15.24高强低松弛钢铰线。
约束条件：桥墩墩底固结。
3.计算结果及分析
①计算工况：
组合Ⅰ：结构自重+预应力+混凝土收缩徐变+汽-20+人群
3.1 箱梁裂缝原因分析
主梁短期效应组合最大正拉应力计算结果如图2所示，计算结果表明，在节点3位置处截面拉应力为1.4Mpa，超过全预应力结构的允许值。从主梁预应力钢束的布置情况也可以看出，节点三处预应力管道布置位置偏下，使截面中心轴下移，截面顶拉应力过大。根据桥检报告，节点3处出现腹板斜裂缝，这现象，与计算结果相吻合。
同时由于之前的设计荷载为汽-20，而实际此桥最近交通量逐渐增大，这也是箱梁腹板裂缝出现的一个原因。
同时此桥已经使用15年，经过多年使用，混凝土出现碳化、叙变，预应力损失较大。
所以再把混凝土老化及预应力损失考虑到模型中去，同时把移动荷载改为汽车超-20，计算结果发现，不仅许多截面拉应力超标，T构两端最大竖向位移较大。这个计算结构跟桥检报告出来的结果一致，最近5年T构两端结构下挠3cm。
墩顶截面
组合Ⅰ挠度 0.089 0.126 0.075 跨中截面
桥博计算结构可以看出，按85规范计算结构，结构满足规范要求，可以计算通过，再按04规范计算显示，计算结果多处截面出现拉应力超标。由于新规范比旧规范要求严格，所以安装新规范计算出现多处截面应力超标。
4.加固方案
由于从最近的检测结果发现，箱梁出现裂缝后，没有出现发展趋势，裂缝已经稳定，结构下挠位移有一定发展。为了增加结构的耐久性，需要对箱梁进行加固处理。
对箱梁的加固方案定位：先采用预应力加固，再清理裂缝，然后采用环氧树脂胶封闭裂缝，再接着对封闭表面进行整平打磨处理，待结构表面平整后，在外面贴一层碳纤维，最后对碳纤维保护涂层处理。
结构添加预应力钢束后再计算，计算结果显示节点3处混凝土也没有拉应力，完全满足04规范对全预应力结构的要求。同时，结构下挠值有所回升，这样也改善了桥梁的竖曲线形。计算结果见表-1。
4.1体外预应力加固
箱梁采取以体外预应力为主的方式进行加固。全桥纵向、竖向及横向预应力损失过大，主拉应力超限，车辆超载、接缝处混凝土实际抗拉强度较低、施工误差、混凝土收缩、徐变的综合影响等因素采取对应的维修加固处理措施，最大限度地恢复结构的承载能力，并改善结构正常使用的性能和耐久性能。具体来说就是：对裂缝等病害进行全面修补、治理；增加体外预应力，以改善梁体纵向预应力度；对部分截面进行补强处理，以达到全面恢复结构承载能力，改善桥梁的使用性能和耐久性的维修加固目的。
在T构范围内布置体外预应力钢束体系进行加固。主跨箱梁内共布置M15-7钢绞线8束，锚固在0号块内新增加的锚固座中，并分别在主跨离主墩顶10m、20m、30m新增横隔板，作为转向受力装置。
4.2对裂缝进行清理封缝
4.2.1 裂缝表面清理，用钢丝刷将裂缝刷干净，首先进行表面处理：清除砼表面粉尘、油污，并用压缩空气吹去浮尘，使工作面平顺、干燥。
4.2.2封闭裂缝：配制封缝胶，配制时尽量将颜色调到与原砼接近，垂直裂缝方向涂刷第一道。前一道晾干后再涂刷第二道，涂刷方向与第一道垂直。
4.3 桥墩粘贴碳纤维片
碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套浸渍胶共同使用成为碳纤维复合材料，可构成完整的性能卓越的碳纤维布片材增强体系，适用于处理建筑物使用荷载增加、工程使用功能改变、材料老化、混凝土强度等级低于设计值、结构裂缝处理、恶劣环境服役构件修缮、防护的加固工程。
原桥设计荷载标准汽车-20 级，挂车-100，根据计算结果加固后基本达到《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 公路-II级荷载标准，达到设计要求，维修加固后，根据公路II级荷载标准，对桥梁进行动静载检测，检验维修加固效果良好。
5.结论
5.1从箱梁结构的计算与分析，结合桥检报告分析对比，可以发现交通量的增加是裂缝产生的主要原因，由于桥梁上汽车活载比设计时考虑的要大，箱梁部分截面应力超过允许值，从而导致腹板裂缝的产生。
5.2针对该桥的结构形式及实际状况，采用体外预应力、贴碳纤维加固法，施工难度底，碳纤维布造价低、不锈蚀等特点，多次工程实践证明它们具有优越的性能价格比，加固技术已较成熟，可以有效防止裂缝扩展，钢筋锈蚀。经过计算，桥梁悬臂端头下挠减小。加固完毕后，经过6个月的通车检验，状况良好，说明加固方案可行。
参考文献：
[1]白云峰.桥梁桥墩裂缝病害分析及加固设计[J]. 交通科技，2008，7，41-43.
[2]张保强，王铁红，吴春来.某特大桥桥墩裂缝加固[J].公路交通科技，2008，8（1）：147-148.
中图分类号：U448.35 文献标志码：A
【关键词】T型刚构桥；体外预应力；箱梁；裂缝；加固
1.桥梁工程概况：
大桥全长1180米，其中跨径总长1176米，单孔最大跨径110米，桥梁全宽12.5米，桥面净宽10.5米，属于特大桥。
该桥主桥结构形式为预应力钢筋混凝土T形刚构，主桥桥墩为双薄壁墩，引桥结构形式为预应力钢筋混凝土，引桥桥墩为双柱式墩，跨径组合为16×16+5×30+1×70+2×110+1×70+3×30+20×16，上部结构以3个80米的主T构，配以30米预应力砼挂梁，形成2个主通航孔110米。引桥支座为板式橡胶支座，伸缩缝形式模数式伸缩缝，护栏形式为混凝土防撞护栏，桥面铺装形式为混凝土。主要技术标准：设计荷载为汽车-20级；挂车-100。
该桥90年竣工通车，2013年桥检发现下腹板出现裂缝，裂缝宽度达0.2mm。主桥T构采用的施工方法是悬臂拼装，本次在T构箱梁内部检查时发现T构悬臂各拼装段接缝之间的粘胶已经失效，有明显的泛碱和渗水现象。
2.建立T形刚构模型
为了研究箱梁腹板出现裂缝的原因，利用桥梁博士软件建立了结构模型。
单个T构模型共划分54个单元， 29个施工阶段。设计采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》85版；设计活载按照原桥设计荷载；温度荷载采用：整体升温30℃，整体降温20℃。
预应力钢束编号1-34#，模型见图1。根据设计资料，主梁采用C40混凝土，桥墩采用C30混凝土，预应力钢筋采用Φ15.24高强低松弛钢铰线。
约束条件：桥墩墩底固结。
3.计算结果及分析
①计算工况：
组合Ⅰ：结构自重+预应力+混凝土收缩徐变+汽-20+人群
3.1 箱梁裂缝原因分析
主梁短期效应组合最大正拉应力计算结果如图2所示，计算结果表明，在节点3位置处截面拉应力为1.4Mpa，超过全预应力结构的允许值。从主梁预应力钢束的布置情况也可以看出，节点三处预应力管道布置位置偏下，使截面中心轴下移，截面顶拉应力过大。根据桥检报告，节点3处出现腹板斜裂缝，这现象，与计算结果相吻合。
同时由于之前的设计荷载为汽-20，而实际此桥最近交通量逐渐增大，这也是箱梁腹板裂缝出现的一个原因。
同时此桥已经使用15年，经过多年使用，混凝土出现碳化、叙变，预应力损失较大。
所以再把混凝土老化及预应力损失考虑到模型中去，同时把移动荷载改为汽车超-20，计算结果发现，不仅许多截面拉应力超标，T构两端最大竖向位移较大。这个计算结构跟桥检报告出来的结果一致，最近5年T构两端结构下挠3cm。
墩顶截面
组合Ⅰ挠度 0.089 0.126 0.075 跨中截面
桥博计算结构可以看出，按85规范计算结构，结构满足规范要求，可以计算通过，再按04规范计算显示，计算结果多处截面出现拉应力超标。由于新规范比旧规范要求严格，所以安装新规范计算出现多处截面应力超标。
4.加固方案
由于从最近的检测结果发现，箱梁出现裂缝后，没有出现发展趋势，裂缝已经稳定，结构下挠位移有一定发展。为了增加结构的耐久性，需要对箱梁进行加固处理。
对箱梁的加固方案定位：先采用预应力加固，再清理裂缝，然后采用环氧树脂胶封闭裂缝，再接着对封闭表面进行整平打磨处理，待结构表面平整后，在外面贴一层碳纤维，最后对碳纤维保护涂层处理。
结构添加预应力钢束后再计算，计算结果显示节点3处混凝土也没有拉应力，完全满足04规范对全预应力结构的要求。同时，结构下挠值有所回升，这样也改善了桥梁的竖曲线形。计算结果见表-1。
4.1体外预应力加固
箱梁采取以体外预应力为主的方式进行加固。全桥纵向、竖向及横向预应力损失过大，主拉应力超限，车辆超载、接缝处混凝土实际抗拉强度较低、施工误差、混凝土收缩、徐变的综合影响等因素采取对应的维修加固处理措施，最大限度地恢复结构的承载能力，并改善结构正常使用的性能和耐久性能。具体来说就是：对裂缝等病害进行全面修补、治理；增加体外预应力，以改善梁体纵向预应力度；对部分截面进行补强处理，以达到全面恢复结构承载能力，改善桥梁的使用性能和耐久性的维修加固目的。
在T构范围内布置体外预应力钢束体系进行加固。主跨箱梁内共布置M15-7钢绞线8束，锚固在0号块内新增加的锚固座中，并分别在主跨离主墩顶10m、20m、30m新增横隔板，作为转向受力装置。
4.2对裂缝进行清理封缝
4.2.1 裂缝表面清理，用钢丝刷将裂缝刷干净，首先进行表面处理：清除砼表面粉尘、油污，并用压缩空气吹去浮尘，使工作面平顺、干燥。
4.2.2封闭裂缝：配制封缝胶，配制时尽量将颜色调到与原砼接近，垂直裂缝方向涂刷第一道。前一道晾干后再涂刷第二道，涂刷方向与第一道垂直。
4.3 桥墩粘贴碳纤维片
碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套浸渍胶共同使用成为碳纤维复合材料，可构成完整的性能卓越的碳纤维布片材增强体系，适用于处理建筑物使用荷载增加、工程使用功能改变、材料老化、混凝土强度等级低于设计值、结构裂缝处理、恶劣环境服役构件修缮、防护的加固工程。
原桥设计荷载标准汽车-20 级，挂车-100，根据计算结果加固后基本达到《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 公路-II级荷载标准，达到设计要求，维修加固后，根据公路II级荷载标准，对桥梁进行动静载检测，检验维修加固效果良好。
5.结论
5.1从箱梁结构的计算与分析，结合桥检报告分析对比，可以发现交通量的增加是裂缝产生的主要原因，由于桥梁上汽车活载比设计时考虑的要大，箱梁部分截面应力超过允许值，从而导致腹板裂缝的产生。
5.2针对该桥的结构形式及实际状况，采用体外预应力、贴碳纤维加固法，施工难度底，碳纤维布造价低、不锈蚀等特点，多次工程实践证明它们具有优越的性能价格比，加固技术已较成熟，可以有效防止裂缝扩展，钢筋锈蚀。经过计算，桥梁悬臂端头下挠减小。加固完毕后，经过6个月的通车检验，状况良好，说明加固方案可行。
参考文献：
[1]白云峰.桥梁桥墩裂缝病害分析及加固设计[J]. 交通科技，2008，7，41-43.
[2]张保强，王铁红，吴春来.某特大桥桥墩裂缝加固[J].公路交通科技，2008，8（1）：147-148.
中图分类号：U448.35 文献标志码：A