浅谈T型梁桥的常见病害及加固案例应用

姚丽贤

(河北冀星高速公路有限公司)

随着我国国民经济的迅猛发展，交通运输量的猛增，运输载重量的加大，公路运输对公路桥梁的通行能力和承载能力要求的越来越高。部分桥梁存在设计、施工等方面的缺陷，且环境污染的日益加重，造成桥梁老化加剧，使得桥梁衰老加快，寿命缩短。而桥梁维修加固，可以延长桥梁的使用寿命，用少量的资金投入，使桥梁能满足交通量的需求;桥梁维修加固还可以有效的预防和避免桥梁坍塌等造成重大人身伤亡和财产损失。

T梁是我国目前应用最多的装配式简支梁桥。它的优点是制造简单，肋内配筋可做成刚劲的钢筋骨架，主梁之间借助间距为4～6 m的横隔梁来连接，整体性好，接头较方便。装配式钢筋混凝土 T梁常用的跨径为10 m、13 m、16 m，而装配式预应力混凝土T梁则为25 m。

1 T梁的常见的病害

(1)T梁的常见的病害主要有:腹板径向开裂(多见于早期建造的T桥)。

支座处剪切破坏;横隔板开裂;横隔板间产生错台;T梁的裂缝;桥面纵向裂缝。

其产生病害的主要原因为。

①T梁高度偏低，导致其整体刚度不足，挠度过大。

②车辆超载严重，老的设计荷载标准偏低不能满足新的增长需要。

③施工质量不佳，造成收缩裂缝。

④桥面排水不佳，造成边梁混凝土渗水，钢筋锈蚀严重。

⑤桥面不平整导致桥梁振动增大，加剧破坏程度。

(2)下面详细介绍几种T梁的典型病害。

①预应力T梁横隔板开裂。

预应力混凝土T梁横隔板开裂是指在预应力混凝土T梁横隔板上有裂缝，有的中间，也有在1/4处。其产生的原因有:横隔板在使用过程中沿横隔板出现的温度梯度;横隔板衔接处的焊接原因有残余应力，或焊接处混凝土被烧伤;简支梁将出现上拱趋势使得跨中横隔板在马蹄形位置在沿横桥向的水平方向的拉应力过大而造成了该处主拉应力超标而导致混凝土开裂。

②横隔板间产生错台。

横隔板间的边接钢板焊接质量出现问题，当T梁承受剪力时，没有足够的抗剪强度，使得焊接钢板无法限制横隔板间的相对位移。2线路与桥梁中心线的偏离等，引起较大的剪力循环作用。相邻T梁间4个支座不在同一平面上或支座板不平整。

③T梁的裂缝。

T梁的裂缝主要为:T梁底板的U型缝，L型裂缝和腹板侧面竖向裂缝。T梁上由于底面横向裂缝向上延伸而形成U型或L型裂缝，是由于T梁受弯，底面混凝土承受的拉应力超过混凝土的抗拉强度而出现的。这种裂缝通长是底面裂缝的宽度最大，随着裂缝往上延伸，裂缝宽度逐渐减小，裂缝渐渐消失。T梁腹板侧面的竖向裂缝是由于混凝土收缩、温差作用产生的非结构性裂缝，由于T梁下缘配筋量大，故裂缝下端较窄，上端逐渐延伸到受压区而消失。

④T梁桥面纵向裂缝。

⑤T梁的主要加固方法有:增大截面法;粘贴钢板法;粘贴纤维复合材料法;体外预应力法;改变结构体系法等。

2 加固案例

2.1 唐河大桥结构基本状况概述

京石高速公路K197+000唐河大桥为一座14孔25 m预应力连续T梁桥，其中下行概况如下。

(1)整桥设一联，施工方法为先简支后连续。

(2)主要材料:T梁40号混凝土;预应力钢丝采用≥1 600 MPa 5 mm碳素钢丝，正弯矩为端跨49×2+42×2，中跨42×4，负弯矩区未设预应力钢丝。

(3)支座设置为0～2、12～14为橡胶加四氟板定向滑动支座，其余桥墩均为板式橡胶固定支座。

(4)荷载等级:汽车-超20级，挂车-120。

(5)桥面净宽:0.5 m防撞护栏+净12 m+0.5 m防撞护栏。

2.2 桥梁病害位置和原因分析

(1)病害概述。

①唐河大桥东幅为先简支后连续结构，在墩顶湿接头新旧混凝土结合面上产生了较大的竖向裂缝，以13#墩顶开裂最为严重，裂缝宽度为2 mm以上，并在重车作用下发生错动现象，表明裂缝已贯通。9～12#桥墩外湿接头开裂状况较13#桥墩轻;1～8#桥墩湿接头开裂病害较轻。

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②四氟板滑动支座存在不同程度的钢板锈蚀。

③桥面行车道存在较严重的车辙病害，车辙高度为3～4 cm，最严重位置为13跨。桥面超车道桥面铺装经常出现坑槽，墩顶处对应的桥面有横向裂缝。

(2)针对唐河大桥出现的病害状况，通过结构计算、理论分析得出如下结论。

①唐河大桥东幅湿接头混凝土施工质量存在一定的缺陷。

②车流量大，超载严重为主要诱因。

③由于唐河大桥墩顶处设置单支座，使湿接头与T梁接缝处为最大剪切位置，同时该截面抗剪钢筋不足(湿接头纵向采用普通钢筋连接，腹板全部采用Φ8钢筋，马蹄位置采用Φ12钢筋)，造成了竖向裂缝的产生，此为桥梁病害的主因。

④桥梁支座存在病害。

唐河大桥支座设置0～2与12～14#墩顶为四氟板滑动支座，3～5与9～11#墩顶为92 mm厚板式橡胶支座，6～8#墩顶为50 mm厚板式橡胶支座。

由于京石高速通车年限较长，四氟板滑动支座钢板锈蚀，板式橡胶支座橡胶老化等病害削弱了支座的滑动及变形能力。

2.3 加固设计

(1)先期维持性加固。

先期已经对唐河大桥东幅进行了维持性加固，措施如下。

①对桥梁四氟板滑动支座做除锈防腐及四氟板与钢板结合面涂加无挥发硅脂润滑剂处理。

②在原支座两侧增橡胶支座，以减轻湿接头新旧混凝土结合面抗剪压力，保证桥梁运营安全。

③在可靠支护的情况下对唐河大桥湿接头处裂缝进行压浆。

④主梁马蹄两侧粘贴钢板，以增强主梁湿接头处的联系。

(2)现阶段存在的问题。

目前该桥主要问题是湿接头处裂缝虽然经过了压胶封闭处理，但受目前施工技术条件限制，湿接头不能恢复到原结构的完整程度，仍会削弱了桥梁的连续功能，造成了T梁跨中弯矩组合效应增大。因此目前唐河大桥出现最不利状态就是受湿接头裂缝影响，T梁由连续结构变成简支结构，致使T梁跨中截面抗弯承载能力不足。

(3)处治措施。

针对该桥目前存在的问题，为保证桥梁的安全运营，切实消除安全隐患。经过认真研究讨论，根据专家技术咨询会专家意见并结合高速公路长期规划及唐河大桥现状综合考虑，做出以下加固设计方案。

①对唐河大桥东幅14跨共84根T梁梁底进行粘贴钢板加固，钢板采用t=8 mm Q345钢板，在钢板端部和中间部位设置U型箍。通过加固T梁，唐河大桥在最不利状态下(即简支状态)，抗弯承载能力也能满足规范要求，从而达到加固目的。

②重新铺筑桥面铺装。

凿除原桥面铺装，重新铺筑15 cm防水混凝土+SBR改性乳化沥青粘结层+1 cm微表处。桥面铺装铺筑前对T梁进行植筋以增强新旧混凝土间的联系。

(4)支座维护。

先期已经在原滑动支座两侧各增设一新支座，在本次加固中需对0、1、2、12、13、14#墩台原四氟板滑动支座进行维护，对钢板进行除锈，并加注润滑油，如需顶梁则必须由专业施工队进行施工;滑动支座增设防尘罩。

加固后，对加固的桥梁进行了一段时间的观测，未发现其他问题。