安汝寶

(新疆新紀(jì)元公路設(shè)計有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

裝配式簡支T 梁橋?qū)儆趩慰嘴o定結(jié)構(gòu)，由于其具有受力明確、構(gòu)造簡單、施工方便等優(yōu)勢，在我國的中小橋梁上應(yīng)用廣泛。簡支T 梁受力明確，主梁在橫隔板聯(lián)系下共同承擔(dān)活荷載。橫隔板作為裝配式T 梁橋的重要組成部分，必須具有足夠的剛度以及強度。其剛度越大，橋梁的整體連接性也就越好。但是在實際的裝配式T 梁橋調(diào)查過程中，T 梁橫隔板發(fā)病幾率往往較高，集中病害表現(xiàn)為為橫隔板底部破損、連接件外露等。

本文依托實際工程，對發(fā)生了此類病害的10 ×35 m 的多跨預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T 梁橋進(jìn)行了針對性的荷載試驗，對比有限元軟件的計算結(jié)果，分析驗證其對于全橋承載能力的影響，并提出了相應(yīng)的加固措施。

1 工程概況

某T 梁橋上部結(jié)構(gòu)形式為10 ×35 m 的裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土T 型簡支梁橋。全橋總長350 m，主梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑35 m，梁高2.25 m。單孔由12 片預(yù)應(yīng)力混凝土T 型梁組成，該橋橫向設(shè)2.0%橫坡，T 形主梁的翼緣板之間設(shè)置鉸縫連接，各腹板之間通過橫隔板進(jìn)行橫向連接，每孔縱向設(shè)置7 道橫隔板。橋梁下部結(jié)構(gòu)采用柱式橋墩，每6 片梁由1 個柱式橋墩承載，橋梁的橫斷面示意圖如圖1所示。

圖1 橋梁橫截面示意圖(單位:cm)

該橋于2001年建成通車，在2011年的常規(guī)檢測過程中發(fā)現(xiàn)橫隔板有不同程度的混凝土破損剝落、露筋、接縫開裂等現(xiàn)象存在。

2 橫隔板病害調(diào)查

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，橫隔板接縫位置主要存在混凝土剝落、露筋、沿接縫的裂縫等現(xiàn)象。出現(xiàn)病害的位置主要在:西4 孔南 3 梁與南4 梁間，西3#～6#橫隔板;西4 孔南4 梁與南5 梁間，西3#橫隔板;西7 孔南3 梁與南4 梁間，西5#橫隔板等。

其中西4 孔南3 梁與南4 梁間，西3#～6#橫隔板病害較為嚴(yán)重。通過近距離檢測可知:橫隔板底部接縫位置連接鋼筋與T 梁預(yù)留鋼筋連接方式與設(shè)計圖紙的要求不符，不符合設(shè)計要求主要表現(xiàn)為:鋼筋與預(yù)留鋼筋間焊接連接，但是實際上采用搭接;橫隔板混凝土破損處鋼筋間距小于設(shè)計要求，存在澆筑不密實現(xiàn)象;橫隔板接縫處的裂縫較為嚴(yán)重，豎向裂縫已經(jīng)延伸至橫隔梁的頂端，T 梁間頂板濕接縫并未發(fā)現(xiàn)開裂;橫隔板底面鋼筋保護(hù)層厚度未達(dá)到設(shè)計要求的5 cm?，F(xiàn)場檢查橫隔板混凝土，除破損處以外未發(fā)現(xiàn)混凝土澆筑不密實現(xiàn)象。

3 荷載試驗方案

由于左右半幅橋梁之間并無橫向連接措施，在進(jìn)行有限元軟件建模以及靜載試驗時，只對右半幅橋梁進(jìn)行分析。根據(jù)外觀檢測評定結(jié)果，選取該橋橫隔板病害最為嚴(yán)重的西起第4 孔為測試孔，并采用工作狀況相對較好的西3 孔作為對比測試孔。本次荷載試驗為靜載試驗，即是將靜止荷載根據(jù)有限元計算結(jié)果作用在橋梁的指定位置，通過與實測的撓度值相比較，可以分析得到橫隔板病害對于全橋承載力的影響。

3.1 Midas梁格法建模分析

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式，采用橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析軟件Midas Civil 對試驗橋跨結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行有限元建模分析。分析計算時，主梁材料為50 號混凝土，彈性模量 Es 為 3.49 ×104MPa，泊松比 μ 取 0.212，容重為25 kN/m3。橋面鋪裝為瀝青混凝土，容重為24 kN/ m3。全橋共劃分為531 個單元，474 個節(jié)點，其中主梁采用空間梁單元;施加邊界條件為一般簡支梁支承，橋面鋪裝作為均布荷載施加在梁上，建立的有限元模型如圖2示。

圖2 測試橋梁有限元模型

3.2 靜載試驗方案

通過理論計算分析，選用西4 孔以及西3 孔的跨中截面進(jìn)行試驗車輛的加載位置以測試橋梁的最大撓度值。加載時根據(jù)橋梁的理論計算結(jié)果，按照等效荷載的方式進(jìn)行加載，本次試驗采用20 t 的雙軸貨車進(jìn)行加載，荷載的效率系數(shù)為η =101.8%。對于本座梁橋，測定撓度的百分表沿橋跨的跨中設(shè)置，1#～6#每片梁的跨中設(shè)置一個測點，本次撓度測定使用精度為0.01 mm 的大量程百分表，其中第4孔跨中截面的撓度測點縱向和橫向布置圖如圖3、圖4所示。

圖3 撓度測試點縱向位置示意圖

圖4 測試截面撓度測點布置示意圖

3.3 靜載試驗結(jié)果分析

本次靜載試驗于半幅橋梁截面上進(jìn)行，根據(jù)實際橋型特點，采用截面抗彎剛度修正系數(shù)β =0.95對理論值進(jìn)行修正，將實測值與理論計算結(jié)果進(jìn)行比對，根據(jù)實測的數(shù)據(jù)扣除支座沉降以后的結(jié)構(gòu)實測撓度值以及采用有限元軟件理論計算的撓度繪制的撓度橫向分布曲線如圖5示。撓度向上為正，向下為負(fù)。

根據(jù)圖5的位移分布圖可知該橋在荷載試驗的過程中，西4 孔3#梁實測撓度較理論計算值大，而無橫隔板病害的西3 孔的3#梁的實測值較理論值要小;2#梁以及5#梁的實測撓度與理論計算值相當(dāng)，其余梁的實測位移均較理論位移小，實際位移橫向分布與理論計算位移橫向分布存在較大差異，在3#梁～5#梁位置處，位移值發(fā)生突變;作為對比的第3 孔梁的位移實測值均比理論值和第4 孔的實測值要小。說明橫隔板病害的存在，影響了主梁橫向傳力、降低了該孔橋梁的整體承載能力，由于橫隔板病害的存在，使得橋梁出現(xiàn)單個主梁出現(xiàn)了超載現(xiàn)象。

橋梁橫隔板可以增強橋梁的橫向連接性能，利于橋梁整體受力。橋梁荷載橫向分布系數(shù)是評價橋梁橫向連接的重要指標(biāo)，橫隔板病害則會使得橋梁橫向傳力能力變?nèi)酰奢d橫向分布系數(shù)有較大的波動。基于試驗時測定的西3 孔以及西4 孔的撓度數(shù)值，對比有限元軟件建模計算所得的橋梁在最大正彎矩滿載時橋梁的荷載橫向分布系數(shù)如圖6。

由圖6可以看出，在最大正彎矩滿載的情況下，荷載橫向分布系數(shù)理論值在各梁上分布較為均勻，實測第3 孔的橫向分布系數(shù)分布與理論值較為接近，但是基于實測撓度值所得的第4 孔的橫向分布系數(shù)在不同梁號下波動十分巨大，整體分布性能較第3 孔以及實測值都較差。特別是3#梁和5#梁的橫向分布系數(shù)遠(yuǎn)大于理論值以及對比實測值，在3#梁處發(fā)現(xiàn)了明顯的上揚，其與4#梁的橫向分布系數(shù)超過了40.27%，這對于3#梁的受力十分不利。說明橫隔板病害嚴(yán)重影響了橋梁整體受力，使得橫向聯(lián)系能力下降，個別梁的橫向分布系數(shù)增加幅度較大，這是十分危險的。

4 橫隔板病害原因及加固

4.1 橫隔板病害分析

在車輛荷載作用下橫隔板底部會產(chǎn)生拉應(yīng)力，由于橫隔板底部連接鋼筋未進(jìn)行焊接連接，加之鋼筋保護(hù)層厚度不足、施工質(zhì)量等因素影響，在荷載的反復(fù)作用下，橫隔板接縫處混凝土就逐步出現(xiàn)破損、剝落等病害;并隨著橋上通行的車輛噸位的不斷增加及時間延續(xù)，橫隔板接縫處裂縫逐漸向上延伸。

4.2 加固建議

針對本橋的橫隔板病害特征值以及橫隔板的病害成因，可以采取以下一系列的加固措施對橫隔版進(jìn)行加固:

1)鑿除濕接縫破損處疏松混凝土，鑿至堅硬混凝土，保證新鮮混凝土表面粗糙;若預(yù)制橫隔板與濕接縫相接處有開裂破損現(xiàn)象，應(yīng)將破損混凝土鑿除，保證混凝土新鮮面粗糙。

2)對銹蝕的鋼筋進(jìn)行防腐、除銹處理。

3)支模板，澆筑灌漿料。澆筑前為保證新舊混凝土接觸良好，應(yīng)涂刷界面劑。

4)對于不宜支護(hù)模板的濕接縫破損處，可用水灰比較小的灌漿料進(jìn)行局部涂抹。

5)拆模時間不小于24 h，拆模后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。當(dāng)強度達(dá)到不低于設(shè)計強度90%，且混凝土表面干燥時，進(jìn)行粘貼鋼板加固。

5 結(jié)語

通過對有限元數(shù)值模擬以及靜荷載試驗撓度數(shù)據(jù)的比較，橫隔板接縫位置處混凝土剝落、露筋、豎向裂縫等病害導(dǎo)致全橋整體受力能力下降，引發(fā)單個主梁的超載現(xiàn)象，這是十分危險的。因此在平時的橋梁檢測中，應(yīng)重視并加強橫隔梁病害的檢測，針對橫隔梁病害的形成原因，進(jìn)行橫隔板加固，以改善橋梁的整體受力，延長橋梁壽命。

［1］JTG J22 －2008，公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］劉來君，趙小星，賀拴海.橋梁加固設(shè)計與施工技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2004.

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