某简支T梁桥维修加固设计

2014-09-27谢丹

城市道桥与防洪 2014年8期

谢丹

（中国华西工程设计建设有限公司深圳分公司，广东深圳 518029）

1 概述

某旧桥位于深圳市茅洲河，建于2000年，桥长90.04 m。桥跨为5×16 m，桥面总宽31.2 m，分左右两幅。上部结构为C30预应力混凝土简支T梁，梁高1.3 m，梁肋腹板宽18 cm，翼板全宽2.2 m，每跨纵向各设有4道横隔板；下部结构为25号钢筋混凝土柱式墩。桥台为C25钢筋混凝土桩柱式桥台，墩台基础均采用钻孔灌注桩基础。图1为该桥立面图。

图1 桥梁立面图

2 旧桥检测

2.1 桥梁主要病害

桥梁病害主要归为：（1）T梁出现较多结构性裂缝和非结构性裂缝，存在疲劳破坏的安全隐患；（2）T梁梁肋底面局部钢筋外露、锈蚀、保护层偏薄；（3）混凝土存在局部轻微离析、网裂、碎裂，并存在渗水泛碱现象；（4）伸缩装置伸缩功能失效；（5）桥面水泥混凝土铺装局部轮迹区有轻微麻面，墩顶假缝处有轻微横向裂纹，雨水下渗等。

2.2 荷载试验

桥梁原设计荷载为：汽-超20级；验算荷载：挂车-120。新设计荷载为城-A级。根据旧桥荷载试验报告，该桥整体技术状况等级评定为C级，承载能力能够满足城-A级荷载的通行标准。但由于该桥T梁跨中区域分布较多竖向裂缝，桥跨的1/4点附近也有少量斜向剪切裂缝，在试验荷载作用下，部分裂缝扩展较大，且结构存在疲劳破坏的安全隐患。因此为避免结构发生突然的脆性破坏，建议对上部T梁进行加固处理。

3 加固设计

根据新建道路工程要求，桥面新加铺一层沥青铺装，活载和恒载均增大，同时考虑粘贴钢板后增加荷载来验算T梁结构安全进行加固处理。根据裂缝位置和形态，分别对T梁腹板底和侧面粘贴钢板进行加固（见图2、图3）。钢板材料采用Q345qc，梁底灌注钢板宽度为16 cm，厚度为8mm，侧面灌注钢板宽度为10 cm，厚度为6 mm。钢板紧贴梁布置，钢板螺栓采用M10化学锚栓，植入深度为6 cm。钢板封边，固化后方能灌注专用钢板粘结胶，灌注专用钢板粘结胶厚度4～5 mm。灌注钢板要求一次成型，不允许搭焊。粘贴或灌注钢板前，要求对钢板非粘贴面打磨至st2.5级。

灌注或粘贴钢板前应对表面进行清理、平整、处理后的表面须满足施工工艺要求。锚栓钻孔前须先探测T梁钢筋位置，钻孔时须采取措施避免对钢筋造成损伤，施工中若钻孔位置与钢筋位置冲突，可适当调整钻孔位置。加固完成后，对所有钢构件按设计要求进行防腐涂装。

4 维修处理方案

4.1 裂缝修补

4.1.1 裂缝分析

T梁腹板附近出现的裂缝，裂缝宽度较小，分布不均，方向不规则的多为非结构性裂缝，是由于运营期外界环境影响引起的混凝土温差及收缩徐变或是施工时质量缺陷和养护条件差等原因造成的（见图4）。接近跨中位置的竖向裂缝和靠近支点附近的斜向裂缝为结构性裂缝。竖向裂缝宽度不大，大多小于0.2 mm，只有个别几个大于0.2 mm，且间距较密，分布均匀，多为跨中截面附近下缘受拉区贯穿到梁顶的。这种裂缝是由于在外荷载作用下，当结构承载力不足，外力（包括冲击力）超过设计要求，或是由于受拉区布筋不够等原因，在梁的受拉侧产生竖向裂缝，并垂直地向中性轴发展。斜向裂缝多出现在桥跨的四分点处，宽度不大，方向大致接近45°，这种裂缝是支点（或腹板宽度变化处）附近截面由主拉应力引起的斜向剪切裂缝。由于主拉应力方向钢筋不足或是局部应力过大，在梁两端、支座等处容易产生劈裂裂缝。随着这些裂缝宽度增大，预示结构的截面承载力不足，对结构的耐久性影响较大，应引起足够的重视，及时进行维修加固。

图2 单片T梁腹板侧面粘贴钢板示意图

图3 单片T梁粘贴钢板横断面示意图

图4 T梁裂缝示意图

4.1.2 裂缝处理

对于缝宽小于0.1 mm，且深度较浅的细小裂缝采用环氧树脂材料进行表面封闭法处理；对于缝宽在0.1～1.5 mm间的，数量较多的裂缝采用自动低压渗注法；对于缝宽较大，深度较深的裂缝采用压力灌注法处理。

4.2 混凝土破损、钢筋锈蚀处理

4.2.1 病害分析

上部梁端支座和伸缩缝附近的混凝土存在大量破损、离析、碎裂、渗水泛碱的现象。这些病害主要是由于梁端伸缩缝失效造成梁端混凝土与桥台背墙挤压受损形成的。部分T梁腹板底部存在钢筋外露锈蚀的现象，主要是由于钢筋混凝土保护层过薄的等原因形成的。由于混凝土的缺陷，环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部，与混凝土中某些成份发生化学、物理反应，引起混凝土损伤，影响结构的受力性能和耐久性。

4.2.2 病害处理

先对混凝土破损区进行清理，剔除劣化混凝土表面，如松动、剥落等，露出新鲜混凝土。对破损、断裂和锈蚀严重的钢筋进行清除锈迹，涂刷防锈剂或阻锈剂并进行整修和补充，然后凿毛新旧混凝土连接处，喷洒界面剂，采用环氧混凝土材料进行修补，要求必须与原混凝土结合良好，成为一体。对翼板渗水处，凿除桥面铺装，凿毛新旧混凝土连接处，喷洒界面剂，采用环氧混凝土材料进行修补。