粘贴钢板法在钢筋混凝土T梁桥加固中的应用

伍连志

摘 要：粘贴钢法加固梁是针对钢筋混凝土梁的一种有效补强措施，可同时提高桥梁的强度和刚度。介绍了T梁桥粘钢加固方案，对粘钢加固的T梁抗弯承载能力、抗剪承载能力、竖向刚度、正截面抗裂性与斜截面抗裂性进行了验算研究，为T梁桥的加固设计奠定了基础。

关键词：T梁桥；粘钢加固；承载能力；安全事故

中图分类号：U44 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.011

随着我国城市化进程的加速推进以及经济的快速发展，我国公路交通流量日益增加，车辆载重及行车密度不断加大，公路中部分旧桥已不适应现代交通运输发展需求，桥梁“带病”工作已成为常态，极易发生安全事故，在役桥梁维修、加固补强刻不容缓。粘钢加固法因易于施工、对原结构尺寸改变不大、加固过程中不会妨碍交通运行、不减小桥下净空、经济实用等优点被广泛使用。

1 T梁桥粘钢加固方案

桥梁加固是一种以加大或修复桥梁构件来提高桥梁局部或整体承载力或通行能力的技术措施，是降低既有旧桥风险的最普遍做法。针对主梁承载能力不足的问题，拟定加固措施为：采用粘贴钢板法进行加固，主梁跨中两侧各7 m范围内，底板粘贴5 mm厚、18 cm宽的Q345qE级钢板条进行抗弯加固；在梁端区加密粘贴外包U形箍钢板条，以提高主梁的梁端抗裂能力。此外，对裂缝宽度大于0.15 mm的进行化学注胶处理，为提高桥梁横向传力性能，将破损的横隔板改为湿接。

2 T梁桥加固效果分析

为了验证粘钢加固后主梁实际的加固效果，选择该桥加固前的1#试验孔作为加固后的荷载试验孔，且试验工况和试验荷载与加固前相同。对于主梁，共4种试验工况，即跨中最大正弯矩加载（偏载和中载）、梁端最大剪力加载（偏载和中载）。

2.1 抗弯加固效果分析

2.1.1 主梁跨中截面挠度分析

因主梁的挠度与刚度大小有着直接关系，因此，通过比较实测各主梁跨中挠度来分析加固前后主梁刚度，采用粘贴钢板加固后，各主梁的挠度均有所减少（因挠度小测得的误差大，所以，挠度小的主梁不进行分析）。加固前，主梁跨中最大挠度值分别为10.21 mm、9.8 mm，但加固后相应的最大挠度分别为9.11 mm、6.85 mm，均小于理论挠度，且较加固前减少幅度最大为30.10%，说明加固后主梁的竖向刚度均增加。

2.1.2 跨中截面荷載横向分布系数

（a）偏载

（b）中载

跨中最大正弯矩加载工况下，根据实测主梁跨中断面挠度计算出的加固前后各片主梁的实测主梁横向分布系数与理论值的对比如图1所示。

由图1可以看出，加固后各梁实测横向分布系数的分布规律与理论值吻合程度更好，较加固前有明显改善，且最大横向分布系数分别为0.42和0.51，均小于相应理论值0.51和0.52.这说明加固后，桥梁的横向传荷能力增强，整体性得到了一定的提高。

2.1.3 跨中腹板混凝土应力分析

加固前后，1#孔3#主梁跨中断面T梁顶缘、腹板底的实测应力比较情况如表1所示。

后1#梁和3#梁的应力校验系数分别减小了14.7%和9%，说明主梁加固后受力状况得到了较明显的改善。

2.1.4 主梁裂缝分析

对于跨中最大正弯矩加载，在偏载作用下3#梁受力最大，在中载作用下6#梁受力最大。在加固后的荷载试验中，3#及6#梁均未见新裂缝产生，原有部分裂缝采用密封胶进行封闭，在荷载作用过程中均未开裂，原未封闭的裂缝宽度有少量增加，3#梁裂缝宽度增加量为0.02～0.06 mm，加载后最大裂缝宽度为0.18 mm；6#梁裂缝宽度增加量为0.04 mm，加载后最大裂缝宽度为0.16 mm，加固后主梁裂缝发展得到了有效控制。

2.1.5 梁端主拉应力分析

在梁端最大剪力加载（偏载和中载）工况下，实测加固前、后梁端主拉应力及校验系数如表2所示。

由表2可知，在梁端最大剪力加载（偏载和中载）工况下，实测加固后试验梁的主拉应力校验系数为0.31～0.60，均小于1.0，说明主梁梁端抗剪强度满足设计要求。加固后1#、3#及6#梁端主拉应力校验系数较加固前减小了25.0%～37.7%，说明加固后梁端抗剪强度得到提高。

2.1.6 梁端斜裂缝分析

在梁端最大剪力加载（偏载和中载）工况下，受力最不利的3#及6#梁梁端附近均未见新裂缝产生，原注胶封闭裂缝未开裂，但原来未封闭的裂缝宽度有少量的增加，卸载后裂缝宽度均恢复，表明裂缝发展得到了控制。

2.2 加固前后动力特性分析

加固前后均对1#孔的跨中断面主梁的竖向自振频率及阻尼进行了测试，结果如表3所示。

由表3可知，加固后较加固前主梁跨中1阶固有频率提高了0.37 Hz，即提高了7.6%，说明加固后主梁竖向抗弯刚度有所提高；加固后较加固前阻尼比减小了28.6%，说明主梁竖向裂缝较加固前有一定程度的减少，加固后受弯裂缝得到了较好的控制。

3 结论

综上所述，钢筋混凝土T梁桥粘钢加固是一种值得推广的加固方法。加固后的抗弯极限强度和抗剪极限强度抗力值分别提高；主梁的竖向刚度也均明显增加，各梁实测横向分布系数的分布规律与理论值吻合程度更好。T梁的主拉应力较加固前有明显减少，受弯裂缝及梁端主拉应力裂缝得到了有效控制。主梁的固有振动特性得到了改善，说明加固取得的良好效果。

参考文献

[1]刘会超.预应力混凝土连续梁桥加固技术研究[D].西安：长安大学，2015.

[2]张安喜.钢筋混凝土梁桥的加固方法与承载力分析[D].贵阳：贵州大学，2015.

〔编辑：张思楠〕