浅谈南海区逢涌大桥T 梁维修措施

郑玉佩

（佛山市公路勘察规划设计所有限公司，广东 佛山 528000）

0 引言

随着时间推移，我国部分公路桥梁使用年限接近20年，伴随使用年限增长桥梁病害日益增多，如何采用合理、经济的维修措施，对桥梁维修加固至关重要。钢筋混凝土T 梁作为常用上部承重结构之一，研究其病害发展形式和规律十分迫切。该文以逢涌大桥钢筋混凝土T 梁结构作为研究对象，分析病害类型、成因和规律，采用合理维修措施后进行结构验算，分析维修措施可行性。

1 桥梁概况

逢涌大桥[1]位于广东省佛山市南海区桂和路，跨越逢涌涌，路线代码S267（帽三线），桥梁编码S267L0010440605，桥梁中心桩号K65+896，1993 年4月建成通车[2]。

桥梁总长410 m，桥梁跨径组合为：2×16.0 m（钢筋混凝土简支T 梁）+1×16.0 m（钢筋混凝土现浇板）+3×16.0 m（钢筋混凝土简支T 梁）+3×46.0 m（预应力混凝土T 梁）+ 9×16.0 m（钢筋混凝土简支T 梁）+ 1×16.0 m（钢筋混凝土空心板）+1×16.0 m（钢筋混凝土简支T 梁）。桥面总宽18.80 m，横断面布置为：1.9 m（护栏+人行道）+15.0 m（行车道）+1.9 m（人行道+护栏）。桥下河流通航时要求净宽为30 m，最高通航水位时要求净空高度为4.9 m。

逢涌大桥采用钢筋混凝土简支T 梁、钢筋混凝土简支现浇板、预应力混凝土简支T 梁和钢筋混凝土简支空心板等上部结构形式；采用柱式墩、肋式台和钻孔灌注桩作为下部结构；采用四氟滑板支座、板式橡胶支座。全桥采用水泥混凝土铺装层、钢护栏和异型钢伸缩缝。

逢涌大桥所在S267 公路等级为一级公路，设计车速为100 km/h，设计荷载采用汽-超20 级、挂车-120、人群荷载3.0 kN/m2。

2 T 梁病害分析

2.1 T 梁病害状况

根据广东纵横工程检测有限公司《2019 年公路站桥梁定期检查项目（逢涌大桥）》（2019 年8 月）[3]，检测报告对逢涌大桥技术状况评定为3 类桥。根据桥检报告显示，逢涌大桥病害主要分布于上部承重结构中T 梁结构，因此该文研究分析该桥T 梁[4]维修措施。经分析，逢涌大桥T 梁病害如下：

（1）全桥预应力混凝土（40.0 m）T 梁共有2 条纵向裂缝，共长3.7 m，最大缝宽0.80 mm。

（2）全桥钢筋混凝土（16.0 m）T 梁共有多条U 形裂缝，缝宽0.10～0.20 mm，主要位于10#～15#跨T 梁；其中12-8#梁1 条U 形裂缝宽0.30 mm；底板多条横向裂缝，最大缝宽0.25 mm；1 条纵向裂缝，缝长0.3 m，最大缝宽0.16 mm。腹板134 条竖向裂缝，共长78.65 m，最大缝宽0.25 mm；15 条斜向裂缝，共长7.8 m，最大缝宽0.18 mm；多条L 形裂缝，普遍缝宽0.10～0.20 mm，其中12-8#梁1 条L 形裂缝宽0.32 mm。

2.2 T 梁病害原因分析

（1）预应力混凝土（40.0 m）T 梁纵向裂缝原因分析：2017 年桥检报告显示全桥预应力混凝土T 梁共有2 条纵向裂缝，1 条纵向裂缝（缝长1.4 m，缝宽0.80 mm），1 条纵向裂缝（缝长2.3 m，缝宽0.12 mm）。根据2019 年检测报告，距梁底0.8 m 的大宽度裂缝已修补，仅剩距梁底0.6 m、宽度0.12 mm、长2.3 m 的裂缝。在2017—2019年，纵向裂缝无发展，因此可确定该裂缝是腹板纵向钢筋保护层较薄所致，非结构受力裂缝。

（2）钢筋混凝土（16.0 m）T 梁U 形裂缝原因分析：梁底纵向裂缝一般为混凝土保护层过薄引起钢筋锈蚀所致，腹板纵向裂缝一般是施工因素引起，腹板斜向裂缝一般为设计缺陷所致。腹板竖向裂缝是最常见也是比较严重的一种裂缝，一般是混凝土养护差或温度等因素引起的收缩裂缝，影响结构耐久性。底板横向裂缝一般为荷载作用下产生的正弯矩裂缝。

（3）结合T 梁病害情况和原因，预应力混凝土（40.0 m）T 梁可采取对裂缝封闭或灌注的维修措施[5]，钢筋混凝土（16.0 m）T 梁裂缝类型和成因分析较复杂，应对原钢筋混凝土（16.0 m）T 梁进行结构验算，根据验算结果采取合适维修措施。

3 T 梁验算

3.1 原钢筋混凝土（16.0 m 跨）T 梁结构验算

参照《南海市冯冲大桥竣工文件》（广东省开平市土木工程集团公司）（1993 年4 月）图纸（冯冲大桥即逢涌大桥），对（16 m 跨）钢筋混凝土T 梁结构进行如下验算。

3.1.1 技术标准

技术指标：1）安全等级：Ⅰ级；2）设计基准期：100 年；3）环境类别：Ⅰ类环境；4）设计荷载：汽-超20 级、挂-120、人群荷载3 kN/m2；5）桥梁宽度：18.8 m，双向4 车道。

技术规范：《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021—89），《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023—85），《公路桥涵养护规范》（JTG H11—2004），《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22—2008）。

3.1.2 验算要点

（1）钢筋混凝土简支T 梁（16 m 跨），桥梁宽度为18.80 m，T 梁长15.96 m，跨径为15.31 m，半幅桥由8片钢筋混凝土简支T 梁构成。T 梁高1.30 m，翼板宽2.20 m，行车道横坡1.5%，水泥铺装层厚7～18.25 cm。上部结构施工分两个阶段：阶段一：T 梁混凝土浇筑；阶段二：安装T 梁、横隔板连接，铺筑桥面铺装、人行道栏杆安装。

（2）验算要点：阶段一T 梁承受自重，阶段二T 梁承受桥面铺装、人行道栏杆重量，人行道栏杆重量考虑横向分布系数直接作用于外边梁。采用桥梁博士计算程序建立平面杆系单梁模型，用横向分布系数将桥面荷载作用在单块板上进行分析计算。

（3）主要参数：

1）水泥混凝土重度取r=25 kN/m3，水泥混凝土安全系数γc、钢筋安全系数γs均取1.25，结构相关构部件工作条件系数γb取0.95。

2）承载能力极限状态下作用荷载组合计算：

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

3）正常使用极限状态下作用荷载组合计算：按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023—85）第4 章4.2 节内容进行。

（4）有关参数选取：

1）T 梁断面类型，如图1 和图2 所示（铺装层较薄，不参与受力计算）。

图1 断面类型1（单位：cm）

图2 断面类型2（单位：cm）

2）跨中截面要数：T 梁面积A=5 622.5 cm2，重心距T 梁上缘高度Y1=31.80 cm，经计算T 梁抗弯惯性矩I=7 786 833.298 cm4，抗扭惯性矩IT=513 691.479 2 cm4。

3）各T 梁对跨中截面荷载横向分布系数选取，如表1 所示。

表1 跨中截面荷载横向分布系数

4）冲击系数µ=0+0.3/40×（45-15.31）=0.223。

（5）验算结果（节点号5 为1/4 点，节点号8 为跨中点）：

1）承载能力极限状态下，T 梁正截面强度验算，如表2、表3 所示：

表2 组合一正截面强度验算结果表

表3 组合二正截面强度验算结果表

2）裂缝宽度验算结果如表4、表5 所示。

表4 组合一裂缝宽度

表5 组合二裂缝宽度

验算结果表明，在承载能力极限状态下，钢筋混凝土简支T 梁（16 m 跨）正截面强度满足要求，裂缝宽度验算结果显示，仅组合一桥跨1/4 处裂缝宽度未超限，其余均超限。

由原结构的复核设计计算结果表明，16 m 跨钢筋混凝土T 梁的抗力满足原设计荷载要求，由于经过长期运营及材料自身劣化影响，实际抗力应低于原设计荷载要求。

3.2 钢筋混凝土（16.0 m 跨）T 梁结构维修验算

经查阅近两年桥检报告，梁底与梁腹板裂缝存在发展趋势，梁底横向、腹板竖向裂缝较多，2017 年检测报告显示16 m 跨钢筋混凝土T 梁腹板134 条竖向裂缝、15条斜向裂缝，2019 年检测报告显示16 m 跨钢筋混凝土T 梁底部有126 条横向裂缝，腹板竖向裂缝和斜向裂缝共1 291 条，裂缝病害数量出现增长。

为提高16 m 跨钢筋混凝土T 梁的结构耐久性，推荐在梁肋底面黏贴钢板一块（钢板尺寸：宽15 cm、厚10 mm，长14.4 m），在腹板贴U 形抗剪钢板（钢板尺寸：宽15 cm、厚10 cm）。黏贴钢板后，对正截面强度、裂缝宽度进行验算复核。

（1）正截面强度验算复核结果如表6、表7 所示。

表6 组合一正截面强度验算结果表

表7 组合二正截面强度验算结果表

（2）裂缝宽度验算复核结果如表8、表9 所示。

表8 组合一裂缝宽度

表9 组合二裂缝宽度

（3）16 m 跨钢筋混凝土T 梁验算结果表明，采用黏贴钢板方式对裂缝维修，T 梁正截面强度、裂缝宽度均在规范要求限值范围内，满足规范要求。

4 T 梁维修措施

根据病害成因分析及验算结果，预应力混凝土（40.0 m）T 梁可采取对裂缝封闭或灌注的维修措施，对钢筋混凝土（16.0 m）T 梁可采用黏贴钢板方式对裂缝加固维修。

5 结语

作为我国公路桥梁常用上部承重构件之一，伴随着使用时限增长，钢筋混凝土T 梁逐渐出现破损现象，结构病害逐渐产生、发展，病害的出现使其结构承载能力和耐久性日趋低下。通过对逢涌大桥钢筋混凝土T 梁结构的病害及其成因分析，掌握其发展规律、验算方式和维修措施，对钢筋混凝土T 梁上部承重结构的桥梁养护维修具有较好的参考价值，丰富钢筋混凝土T 梁桥的养护维修经验。