钢筋混凝土T型桥梁破损原因及处治措施的分析

2011-04-03陈中秋

中国新技术新产品 2011年13期

陈中秋

（中国交通建设股份有限公司总承包经营分公司，北京100088）

前言

近年来，随着我国国民经济的快速发展，交通运输量大幅度增长，行车密度及车辆载重越来越大，相当一部分公路桥梁已满足不了使用要求。根据实际调查情况看来，相当一部分修建于20世纪80年代的钢筋混凝土T型梁出现了不同程度的病害，大大降低了梁桥的承载能力，也给行车造成安全隐患，需要加固或更换。本文对病害产生原因及处理措施进行分析。

1 病害的基本特征

调查资料显示，这类桥梁上部结构设计尺寸、配筋基本相同（相同跨度），使用过程中出现的病害也很相似，只要表现为：桥头或铰缝渗水。由于桥面伸缩渗水，T型梁端部表面为盐析泛白，混凝土局部疏松脱落，有露筋现象。

T型梁翼缘板破损。多数钢筋混凝土T型梁桥早期破损表现为T型梁铰缝上方出现纵向裂缝，进而桥面铺装出现压碎现象，并逐步发展为翼缘板压碎，面积扩大，发展很快，严重时形成一条破碎带。为了行车安全，对部分梁桥破损部位增设钢筋进行修补辉暂时钢板盖住。

T型梁梁端弯剪去开裂。多数T型梁腹板出现裂缝，裂缝宽度有些已超过规范允许值，斜裂缝倾斜角度为41°～79°。

横隔板连接焊缝拉开。T型梁横隔板梁均采用预理钢板焊接，受竖向荷载和桥面渗水影响，钢板焊缝锈蚀开裂，直接导致横向联系减弱，T型梁趋于单梁受力状态。

T型梁支点至1/4跨之间腹板出现斜裂缝，甚至通缝，往往中梁比边梁裂缝发展快。

2 病害产生原因分析

2.1．设计方面原因

2.2.1．伸缩缝选用不当

旧桥设计中，伸缩缝基本采用U形镀锌铁皮伸缩装置和板式橡胶伸缩装置。这类早期常用的简易伸缩装置经济部耐用，容易开裂、破损而渗水，特别在人形道外，伸缩装置起不到防水作用，桥面很容易下渗至T型梁梁端和支座，产生混凝土风化和水侵蚀。T型梁端部表面盐析泛白、混凝土局部疏松脱落、露筋基本是由于伸缩破坏或设置不当引起的。

2.1.2．翼缘板和桥面铺装混凝土厚度偏薄

此类T型梁桥设计桥面混凝土铺装层厚度基本为6～11cm，靠边板铰缝顶混凝土铺装层厚度为7cm,采用间距20cm×20cm，直径6mm的钢筋网，T型梁翼板厚8～14cm，采用25号混凝土。铺装层厚度基本符合设计规范要求。但由于桥梁结构为简支梁，梁与梁之间铰接，桥面铺装视为刚接，因T型梁翼板较薄，整体刚度较小，在竖向荷载作用下，铰缝处易出现较大挠度而产生裂缝，并逐步扩大到翼板范围。

2.1.3．结构抗剪设计不足

T梁腹板裂缝多为结构抗剪设计不足引起的斜裂缝。下面通过20m钢筋混凝土T梁跨中和支点附近截面抗弯强度、斜截面抗剪强度验算来说明。

设计资料。桥面宽度：净7m+2×0.75 m；标准跨度：20 m；计算跨度：19.5 m；设计荷载：汽车—20级，挂车—100，人群荷载3.5kN/m2；材料：主筋采用Ⅱ级，25号混凝土；结构尺寸：原标准图尺寸，桥面铺装：6～11 cm25号混凝土，2 cm沥青混凝土。标准断面图如图1所示。

1）截面抗弯强度验算。由弯矩组合计算可知，1号梁跨中组合弯矩值最大，因此，对1号梁进行抗弯强度验算。截面弯矩强度MP=2239kN·m＞组合弯矩Mj=2231 kN·m(计算过程略)，满足设计要求。

2）斜钢筋配置计算。由各梁剪力组合计算可知，2号梁剪力组合最大，因此，以2号梁控制，弯起钢筋按设计图纸配置形式进行验算。经计算，局部弯起钢筋面积偏少（计算过程略）。

3）箍筋配置验算。按规范由关箍筋计算公式计算，支点附近箍筋间距比计算值和规范要求值大（计算过程略）。

根据20mT梁跨中和支点附近截面抗弯强度，斜截面抗剪强度验算结果，得出以下结论：跨中截面抗弯强度偏低；支点附近斜截面抗剪强度不足；设计弯起钢筋配置不够，箍筋间距局部偏大。与时间调查分析结果比较，裂缝位置与抗剪强度验算结果基本吻合。施工方面原因

2.2.1．桥面铺装层厚度不均匀

所有破损T型梁桥面均采用25号普通混凝土作为桥面铺装层，仅在铰缝顶面设置一层钢筋网。25号普通混凝土抗拉强度较低，加上铺装层偏薄，摊铺厚度不均匀，更容易造成桥面破损。从几座桥梁调查情况看，有些破损处桥面铺装层厚度远小于设计值。

T型梁混凝土强度不足采用超声波回弹综合法对T型梁混凝土强度进行测试，结果表明，T型梁混凝土强度比设计标号低，导致T型梁混凝土承载力降低，裂缝增多。

2.2.3．T型梁预制安装不当

早期预制或安装T型梁时，横隔板预制位置不精确或T型梁吊装不到位，且未作调整，造成横隔板钢板错位焊接，随T型梁伸缩变形，出现焊接开裂现象。

2.3．使用方面原因

使用中T型梁产生破损，主要是由于超载车辆的影响。我省T型梁从2002年开始出现破损，随后逐年增加。从破损程度来看，国、省道等交通干线上桥梁破损程度比一般县乡道路上同类桥梁严重，而国、省道中运煤超载车辆较多的路段上桥梁损坏程度比其他路段严重。由此看来，超载车辆对T型梁桥的损害不容小视。

我省超载车辆主要为、砂石料和旅游长途运输车辆，这些车辆实际载重都超过设计标准，而T型梁翼缘板与桥面铺装层缺乏足够的联系，在超载车辆作用下，铺装层在过大竖向变形时受到的拉应力超过混凝土的抗拉极限强度而出现裂缝。在超载车辆振动的反复作用下，裂缝向两旁发展。同时超载车辆速度较快，强烈冲击力也是导致桥面迅速开裂的原因之一。重车告诉通过桥面产生强烈振动，由于桥面及铺装层混凝土强度本来不高，使裂缝面积扩大。

3．破损T型梁处治措施

破损T型梁的处治应分不同情况区别对待，并根据桥梁的标准、功能、作用和现状等综合考虑。

对伸缩破损的桥梁，应尽量选用性能好、使用寿命长和价格相对合理的毛勒伸缩缝；选用高标号混凝土固定伸缩缝，以抵抗车辆的冲击力。

对T型梁腹板裂缝，一般根据动、静载试验检测及承载能力鉴定结果，结合工程实际情况区别对待。对交通量小、重车少的一般的一般县乡道路，荷载标准不提高、T型梁检测情况相对较好的T型梁，一般考虑采用环氧树脂材料对裂缝进行封闭处理，并粘贴钢板提高结构抗剪强度；对翼缘板破损严重或裂缝较多且缝宽严重超限的T型梁，应考虑对上部结构进行整体更换；对提高设计标准的桥梁，建议对上部型T梁进行全部更换，因为此类T型梁结构的安全储备值已很小，很难再提高承载能力，采用加固设计，施工不便，还能满足结构的耐久性要求。

对大量交通量、超载车辆偏多的交通线上的大桥，尽量不要再采用此类T型型梁结构，一般应选择与原桥建筑高度基本相同的预应力混凝土连续T型型梁结构，T型型梁之间采用现浇湿接缝。这种方案基本不改变原桥建筑高度和上部结构重量，能合理利用原桥下部构造，原桥整体上也没有大的破损，是一种经济、合理的方案。

对桥面铺装破损的T型梁桥，在修补桥面时，建议采用高标号防水混凝土，一方面不增结构自重（抗弯强度储备很小），同时避免沥青混凝土铺装控制不好而产生推移，桥面钢筋网（钢筋网间距一般为10cm×10cm，采用直径12cm的HRB335钢筋），增强桥面整体受力。