“格子粱”法加固薄壁轻型桥台

1 病害特征及原因分析

1.1 病害特征

在某高速公路桥梁定期检测报告中发现有一些薄壁轻型桥台台身出现大量水平裂缝、竖向裂缝，甚至网状裂缝，水平裂缝一般出现在距基础或承台顶部1m上下的范围内，裂缝宽度一般在0.1～0.3mm之间，裂缝长度不等;竖向裂缝由基础或承台顶部开始，由下而上延伸，裂缝宽度一般在0.1～0.6mm之间，长度一般为台身高度的1/3～2/3，也有部分竖向裂缝贯通整个断面。大量裂缝尤其是宽度超限的裂缝的存在会影响结构的刚度、承载能力和耐久性，需要对其进行加固处理。

1.2 裂缝产生原因分析

1.2.1 力学计算

选取某一桥台作为计算研究对象，其主要结构尺寸如下:台身高度4m，台身厚度0.45m，台身计算宽度13m，基础形式为钻孔灌注桩、桩径1.2m。确定其力学计算模型为考虑弹性支撑的竖梁。

(1)在土压力作用下台身内力计算(横桥向取一延米进行计算)

最大弯矩:Mmax=133kN·m，距承台顶0.97m;

最大剪力:Qmax=59kN。

(2)台身承载能力验算

抗弯承载能力验算，整个薄壁轻型桥台横桥向在受拉区与受压区均布置92根直径为16mmHRB335钢筋，那么每延米截面的抗弯承载能力为154kN·m＞γ0·Mmax

所以，截面的抗弯承载能力满足要求;

抗剪承载能力验算

每延米截面的抗剪承载能力为285kN＞γ0·Qmax

所以，截面的抗剪承载能力满足要求。

(3)应力验算

截面外缘的最大拉应力为3.26MPa＞ftk=2.01MPa

法谚有云：杀人偿命，天经地义。这是法律报应理念最直接的体现。在中国传统的伦理观念——亲亲尊尊与忠孝节义的影响下，对杀害“尊亲”的人复仇是一种义务，更是一种责任。这样的血亲复仇的观念导致民众采用私刑的方式来解决纠纷，从而不利于社会的稳定，也会威胁到统治者的统治。故国家创设了死刑制度以代替血亲复仇，由国家作为公权力机关行使执行死刑的权力，从而将报应观念落实到行动中。

剪应力 τ=0.13MPa

由此可见，截面拉应力过大，超过C30混凝土抗拉强度标准值2.01MPa。

1.2.2 裂缝产生原因

通过上述计算结果及理论分析可知，台身裂缝产生的原因可以归结为:

(1)土压力作用

薄壁轻型桥台壁厚普遍偏小，结构抗弯拉能力弱，结构在土压力作用下截面拉应力过大，易导致台身出现水平裂缝;加上现在车辆严重超载现象普遍，更加剧了裂缝的产生与发展。

(2)汽车冲击作用

(3)基础的不均匀沉降

由于薄壁轻型桥台宽度一般较大，且没有设置沉降缝或伸缩装置，所以台身很容易在基础不均匀沉降的作用下出现纵向裂缝，并且这些裂缝一般由下而上发展，下宽上窄。

(4)施工因素

由于薄壁轻型桥台厚度相对较小，高度较大，钢筋较密，给混凝土的振捣密实增加了难度，构件会因为施工缺陷出现薄弱截面而开裂。

(5)温度变化、混凝土的收缩、徐变等因素

薄壁轻型桥台的宽度和高度一般较大，所以整个桥台具有大体积混凝土的特征，其内部水泥水化热导致的混凝土升温是不能忽视的，这样混凝土在硬化时产生很大的温差，从而导致混凝土产生较大的收缩，导致表面开裂。

2 加固方案设计

钢花管注浆格子梁法(加固简图如图1所示)

图1 钢花管注浆格子梁法加固图示

此法是采用钢花管注浆锚杆的方式加固桥台，同时在桥台前墙绑扎钢筋、浇筑混凝土形成钢筋混凝土格子梁，以达到加固补强的目的。其加固机理是通过在桥台前墙打入锚杆并注入水泥浆，锚杆对台身形成多个约束，可以减小桥台在荷载作用下台身截面所产生的内力;同时在前墙采用横竖交叉的“格子梁”，以现浇钢筋混凝土梁在台身表面加固补强，从而达到增强整个台身的刚度和承载能力的目的。

3 加固施工方法

钢花管注浆锚杆，锚体采用Φ50×3.2mm无缝钢管，钢花管沿其轴向每10cm开一对Φ4mm出浆孔，梅花状布置，钢花管底部50cm长度内的10个出浆孔为Φ6mm;钢花管沿其长度方向每隔1m焊上对中支架;注浆浆液采用水灰比为1∶1的42.5号普通硅酸盐水泥浆，注浆最大瞬间压力不超过0.5MPa，为确保注浆的密实性和结构的安全性，施工时采用反复间歇注浆;一根锚杆压浆施工结束后，再施工下一根锚杆，不得同时施工。待所有锚杆施工完成之后，绑扎格子梁内的钢筋，浇筑混凝土，为要保证混凝土振捣的密实性，可采用自密实混凝土浇筑。

4 结论

薄壁轻型桥台在采用钢花管注浆加格子粱法加固后，台身的承载能力、刚度都有明显提高，加固后的桥台耐久性和安全性都会提高。此类加固方法施工较简便、适用范围广、加固效果明显，且不会影响正常通车，在此类桥台病害处理上有一定的参考和借鉴意义。

[1]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)[S].北京:人民交通出版社，2004.

[2]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.公路桥梁加固设计规范(JTG/T J22-2008)[S].北京:人民交通出版社，2008.

[3]张树仁，王宗林.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].北京:人民交通出版社，2007.