浅述桂江大桥桥梁病害分析与加固

【摘要】桂江大桥建成通车三十多年，桥梁结构出现多种病害情况，以16mT梁裂缝病害为主，需及时采取加固措施提高桥梁的耐久性和安全性。

【关键词】T梁；裂缝；伸缩缝；支座；病害；加固

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

1、工程概述

桂江大桥位于广东省佛山市南海区桂和路上，路线代码 S267（帽三线），桥梁中心桩号 K85+546。桥梁全长396.0m，跨径组合为：12×16.00m（钢筋混凝土简支T梁）+4×30.00m（预应力混凝土简支T梁）+5×16.00m（钢筋混凝土简支T梁），桥面总宽23.60m，1988 年建成通车。

桥梁上部结构形式有钢筋混凝土简支T梁、预应力混凝土简支T梁，下部结构为双柱式墩、轻型桥台和桩基础，支座采用板式橡胶支座，桂江大桥桥底布设两个通航孔，净空为5.5×25.66m。

技术标准：公路等级：一级公路；设计车速：80km/h；设计荷载：汽车-20级，挂车-100。

2、病害状况

根据深圳高速工程检测有限公司《佛山市南海区S267桂江大桥旧桥加固工程特殊检测报告》（2019年9月），桥梁主要病害：① 上部构造病害：T梁腹板出现竖向裂缝，梁体混凝土剥落、露筋；② 下部构造病害：个别墩台出现裂缝、露筋；③部分支座鼓包、变形、老化开裂；④伸缩缝上层槽口堵塞，胶条老化、剥离。

3、病害原因分析

3.1上部构造病害原因

（1）T梁裂缝病害成因

16mT梁梁体普遍出现底部受拉区的横向裂缝，由荷载的弯矩作用产生；腹板上的竖向裂缝是混凝土养护不当或腹板上的水平筋少等原因所致的收缩裂缝，影响结构的耐久性。

（2）梁体剥落、露筋病害成因

梁体剥落、露筋病害多由施工原因造成，因施工中保護层偏薄，钢筋因氧化锈涨导致混凝土涨裂破损、露筋。

3.2墩台裂缝、露筋病害原因

墩台混凝土局部剥落、露筋多由施工原因造成。因施工中保护层偏薄，钢筋因氧化锈涨导致混凝土涨裂破损、露筋。

施工期不良操作、温度及周边环境不良等均能引起裂缝。本桥裂缝宽度较细，大体积混凝土结构中，容易受温度变化引起裂缝，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，变形遭到约束将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝，按裂缝分布规律属于收缩裂缝，非结构裂缝。

3.3支座鼓包、变形、老化开裂病害原因

板式橡胶支座的寿命一般为20年，本桥支座已使用21年。板式橡胶支座使用年限长，易出现鼓包、老化开裂。板式橡胶支座变形包含压缩变形和剪切变形，变形过大与支座本身质量和安装质量有关。

3.4伸缩缝破损原因

伸缩缝橡胶条破损原因有多种：

（1）伸缩缝安装时当缝隙宽度预留过大，出现极端低温时梁体收缩，橡胶条被拉断；当缝隙宽度预留过小，出现极端高温时梁体膨胀，橡胶条被压坏；

（2）伸缩缝使用时间长，橡胶条老化致使开裂或破损；

（3）伸缩缝未能及时清理垃圾，有棱角的砾石或其他硬杂物填充，在行车的碾压下使橡胶条产生破损。

4、加固措施

4.1上部构造病害处理

（1）T梁裂缝病害处理

由检查报告可知，预应力T梁（30m）整体完好，暂不处理，施工过程中应及时监测病害。

钢筋混凝土T梁（16m）裂缝：先对裂缝封闭或灌注修补，后对16mT梁粘贴钢板加固。

粘贴热轧扁钢板的施工要点和主要工艺流程：混凝土表面处理→钢板制备→钢板安装→植栓紧固→灌注结构胶→养护检验→防腐处理。

（2）梁体剥落、露筋缝病害处理

先将松散混凝土凿除至坚实面，清刷接触面，对钢筋进行除锈，以环氧砂浆补平至结构面。

4.2墩台裂缝、露筋病害处理

桥墩、桥台的裂缝病害，裂缝宽度<0.15mm 的采用封闭处理，裂缝宽度≥0.15mm的采用压力灌注方式进行修补。对于混凝土局部剥落、露筋，先将松散混凝土凿除至坚实面，清刷接触面，对钢筋进行除锈，以环氧砂浆补平至结构面。

4.3支座加固措施

板式橡胶支座使用年限长，对全桥支座按原设计尺寸进行更换。在更换支座时，应清理泥砂并对支座顶部钢垫板进行除锈防腐处理（含30mT梁的支座更换和钢板防腐处理），对每个盖梁上的支座应同步顶升、同步更换。

4.4伸缩缝更换

伸缩缝使用时间长，老化开裂普遍，应拆除重建全桥伸缩缝，设置GQF-C40（CR）伸缩缝。

5、16mT梁结构验算

5.1计算参数

（1）主要技术指标

（2）上部结构主要材料力学指标

（3）主要计算参数

混凝土重力密度：r=25kN/m3；

混凝土安全系数γc、钢筋安全系数γs均为1.25，构件工作条件系数γb为0.95。

作用荷载组合：

①承载能力极限状态

组合一：Mj=1.2×永久荷载弯矩效应+1.4×[汽车（含冲击力）+人群]荷载弯矩效应

组合二：Mj=1.2×永久荷载弯矩效应+1.1×挂车荷载弯矩效应。

②正常使用极限状态

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85第四章第二节相关内容执行。

5.2 原结构16mT梁结构验算结果

节点号5为1/4点，节点号8为跨中点。1）承载能力极限状态正截面强度验算

2）裂缝宽度验算

3）验算结果

由原结构的复核设计计算结果表明，16m跨钢筋混凝土T梁承载能力极限状态正截面强度不足、裂缝宽度超限。

5.3 16mT梁结构黏贴钢板验算结果

（1）强度验算

①跨中截面恒载内力：

②以2N3处弯起点的斜截面抗剪承载力进行复核

故2N7处弯起点的斜截面抗剪承载能力符合设计要求。

（4）验算结论

计算结果表明，对16mT梁梁肋底面黏贴钢板和腹板斜贴U形抗剪钢板，截面強度、裂缝宽度均满足规范要求。

结语：

随着佛山市南海区社会经济的快速发展，桂江大桥所处公路交通量迅速增长，随着桥梁使用年限的增长，影响桥梁的不利因素日益增加，对桥梁的承载能力和耐久性产生不利影响。对桂江大桥加固维修后，需加强对原有桥梁结构的管养和检测，发现病害情况应及时进行加固处理，提高桥梁的耐久性和安全性。

参考文献：

[1]《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89.

[2]《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2015.

[3]《公路桥梁加固设计规范》JTG/TJ22-2008.

[4]《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011.

[5《公路桥梁加固施工技术规范》JTG/ TJ23-2008.

[6]《公路桥梁承载能力检测评定规程》JTG/TJ21-2011.

[7]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362-2018.

[8]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85.

[9]《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）.

[10]《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）.

[11]《K2+842桂江大桥竣工图》（1988年），《桂江大桥维修工程竣工图》（2012年9月）.

[12]《佛山市南海区S267桂江大桥旧桥加固工程特殊检测报告》（2019年9月）.

[13]《佛山S267桂江大桥维修加固工程两阶段施工图设计》.

作者简介：

郑玉佩（1989.12-），男，本科，路桥工程师，主要从事工作：路桥设计。