16 m简支T型梁桥病害维修与静载试验分析

刘福军

(仪征市交通运输局)

1 工程概况

328国道八字桥全长52.08 m，建成通车于1988年，上、下行两幅分离，半幅桥面宽度为净10 m+2×0.5 m防撞护栏，上部结构为3×16m普通钢筋混凝土简支T型梁，下部结构为双柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。设计荷载为汽车-20级，挂 -100。每孔上部横向由 7片 T梁组成，梁高为110 cm，梁宽158 cm，腹板宽18 cm，横隔板宽14 cm，混凝土标号为250#。

随着近年来经济高速发展，通过该桥的交通量显著增加，尤其是大吨位的超重车辆增多，桥梁经常性检查发现该桥存在T梁表面渗水析白、露筋锈蚀，腹板损伤裂缝，横隔板接头破损断裂等病害，部分T梁在重车经过桥面时明显受力下挠变形，存在安全隐患。

2 检查与评定

桥梁管养部门查明桥梁结构存在的缺陷、损伤位置、范围和严重程度，委托具备资质的专业机构对该桥进行特殊检查和静载试验，客观分析评价该桥技术状况和整体受力性能。

2.1 特殊检查

检测单位通过检查桥梁外观、测量线形、检测结构混凝土强度、混凝土保护层厚度、裂缝、混凝土碳化深度等常规检查内容，再结合桥梁结构材料缺损状况、结构承载能力、防灾能力等方面问题对桥梁技术状况做出鉴定。经检查，该桥主要存在以下问题:(1)部分混凝土构件损伤开裂、露筋锈蚀、渗水析白;(2)T梁腹板裂缝较多，裂缝长度0.2～1.2 m，裂缝宽度0.18～0.34 mm;(3)T梁横隔板接头混凝土开裂、脱落，其中部分联结钢板已脱焊或断裂;(4)T梁表面的碳化深度值＞6 mm，已发生严重碳化作用;(5)检测桥面相对高程显示桥梁中跨有下挠现象。

2.2 技术状况评定

依据《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)中桥梁检查与评定的规定，采用推荐的桥梁各部件权重及综合评定方法，同时考虑到该桥T梁裂缝较多且较宽，其中腹板竖向裂缝宽度最大达到0.34 mm，横隔板连接钢板断裂，单梁受力后明显下挠变形，综合评定该桥技术状况等级为三类桥梁，且部分构件已处于差的状态。

3 静载试验

该桥采用多片简支T梁结构，虽然有多道横隔梁，但桥梁的长宽比小于0.5，用刚接横梁法计算横向分布会与实际结构受力情况较大，检测单位模拟该桥的实际受力状况建立了跨中试验跨的空间有限无模型进行结构分析。

通过检测对称加载和偏载下各工况的应变、挠度和相对残余变形数据，计算应变或挠度的试验实测值与理论计算值的校验系数，同时利用相对残余变形分析结构整体或局部进入塑性工作状态的程度，反映桥梁结构的实际工作状态。

静载试验结论:在试验荷载作用下，部分挠度和拉应变实测值超过理论值，挠度检验系数最大达到1.15，应变检验系数最大达到1.06，表明结构刚度、强度有所下降，结构安全储备较低。各挠度测点在卸载后其相对残余变形均在20%以内，表明结构基本处于线弹性工作状态。

4 维修方案

结合该桥专项检查报告和静载试验结论，考虑到桥梁结构整体刚度较差，特别是横桥向T梁横隔板湿接头破损后，桥面有重型车辆通过时单根T梁有明显的下挠现象，导致T梁腹板受力开裂较多，故制定的维修方案时主要考虑修复T梁的横向联结，使桥上车辆荷载能分配给各主梁共同负担，同时对梁体腹板裂缝进行封闭处理，提高桥梁承载能力。具体维修加固施工方案如下:

(1)对横隔板湿接头开裂、破损进行处理。采用增加钢筋、加大截面的方式进行维修加固，先用人工凿除原横隔板底缘混凝土、割除原焊接的联结钢板，直至完全露出底层第一排两根主筋，用2根直径25 mm的钢筋与其焊接，另外通过钻孔安装新增的N3钢筋与N1、N2钢筋形成骨架，最后立模浇筑环氧树脂混凝土。

(2)对桥梁结构存在的所有可见裂缝进行封闭处理。裂缝宽度fw＜0.15 mm的裂缝采用透明型环氧树脂胶表面涂刷进行封闭;裂缝宽度fw≧0.15 mm的，采用压力灌注胶进行灌缝处理。

(3)对露筋或保护层剥落的混凝土构件处理。先用人工凿除或高速射水法清除松散、污损的保护层，再用钢刷清除锈蚀钢筋表面的氧化层，最后涂刷界面剂(环氧基)、用树脂型轻质树脂砂浆(SB-LEM)修复保护层。

5 检验与评价

为了准确评估该桥维修加固后的受力性能和整体状况，评价分析横隔梁加固前后结构承载力的变化情况，完善桥梁养护管理技术挡案，检测单位再次对该桥进行了检查和静载试验。静载试验数据分析如下:

(1)对称加载测试跨中截面最大挠度(如图1)，偏载测试跨中截面最大挠度(如图2)。通过比较分析表明实测挠度较加固前变小，横桥向受力趋于均匀，受力性能比加固前有一定改善。

图1 跨中截面最大挠度

图2 跨中截面最大挠度

(2)在试验荷载下，最不利受力截面未出现挠度实测值超过理论值现象，其挠度校验系数均小于1.0，说明结构刚度满足试验要求;

(3)在试验荷载下，各应变控制截面拉应变实测值均小于理论计算值，其应变校验系数小于1.0，表明结构整体强度满足试验要求;

(4)在试验荷载作用下，该桥各测试断面卸载后其相对残余变形均在《大跨径混凝土桥梁试验方法》规定的20%以内，说明结构产生的挠度能得到恢复，结构处于线弹性工作状态。

(5)综上所述，该桥经过加固处理后，横向受力性能较加固前有所改善，结构刚度和强度满足试验要求，提高了桥梁结构安全储备。

6 结语

随着近些年来交通运输业的迅速发展，特别是重型半挂车占交通量比重明显增大，一批建成于上世纪八、九十年代的普通钢筋混凝土简支T形梁桥普遍出现了横向联结被破坏、单梁受力下挠变形导致腹板裂缝等病害，桥梁整体受力性能和结构的安全性降低。本文通过增加钢筋、扩大截面法修复T梁的横向联结，压力注胶法处理梁体裂缝，明显改善了桥梁整体受力性能和承载能力，静载试验分析表明此类方案维修普通钢筋混凝土T梁桥常见病害时可行有效。

[1]公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)[S］.

[2]公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)[S］.

[3]江苏省交通科学研究院有限公司.328国道八字桥桥梁检测及静载试验报告.