喬可帥，嚴(yán) 瓊

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088； 2.中電建路橋集團(tuán)有限公司，北京 100044)

連續(xù)T梁腹板缺陷分析與修復(fù)處治

喬可帥1，嚴(yán) 瓊2

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088； 2.中電建路橋集團(tuán)有限公司，北京 100044)

預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋是我國(guó)公路橋梁的常見(jiàn)橋型，實(shí)際應(yīng)用中腹板缺陷時(shí)有發(fā)生。針對(duì)某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁腹板缺陷，通過(guò)影響分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算，分析應(yīng)力與變形狀態(tài)，提出處治措施，供同類型問(wèn)題處治的設(shè)計(jì)與施工借鑒。

T梁；腹板缺陷；處治

我國(guó)公路橋梁中，標(biāo)準(zhǔn)跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋是應(yīng)用最廣泛的橋型之一。實(shí)際使用中，常見(jiàn)病害除腹板縱向裂縫、斜向裂縫和豎向裂縫外，腹板缺陷也時(shí)有發(fā)生[1]。目前關(guān)于T梁腹板裂縫病害成因分析和處治措施的成果較多，但少有針對(duì)腹板缺陷進(jìn)行影響分析、驗(yàn)算與修復(fù)的研究。

由于T梁腹板缺陷相當(dāng)于出現(xiàn)挖空，截面尺寸變小，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斜壓破壞的可能性大增，對(duì)橋梁安全性帶來(lái)較大隱患。因梁體承受恒載內(nèi)力，若直接進(jìn)行修補(bǔ)，則后加截面無(wú)法承擔(dān)內(nèi)力，故須進(jìn)行內(nèi)力卸載后方可實(shí)施修復(fù)。本文結(jié)合工程實(shí)踐中某標(biāo)準(zhǔn)跨徑40m的T梁腹板缺陷病害，對(duì)其結(jié)構(gòu)受力、變形及修復(fù)措施進(jìn)行了探討。

1 工程概況

某新建高速公路橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋，跨徑2×40m，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)采用公路-Ⅰ級(jí)。交工驗(yàn)收前自檢發(fā)現(xiàn)該T梁存在腹板混凝土剝裂現(xiàn)象。為消除缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，確保橋梁運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)該T梁進(jìn)行維修處治。

該橋左幅2-2#T梁距梁端9.0～10.3m長(zhǎng)度范圍，腹板左側(cè)距梁底70cm處，敲擊局部不密實(shí)，S=130×60cm2；距梁端8.7～10.3m長(zhǎng)度范圍，腹板右側(cè)距梁底70cm處，混凝土局部崩裂、破損，局部敲擊空響，S=155×37cm2(該位置為預(yù)應(yīng)力N1鋼束附近)。

2 缺陷影響分析

采用截面挖空的方法建立結(jié)構(gòu)缺陷模型，分析缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)的影響[2]。根據(jù)T梁缺陷情況，假設(shè)腹板混凝土缺陷形狀為矩形，T梁模型原截面和缺陷截面分別如圖1、圖2所示。

圖1 T梁模型原截面

圖2 T梁模型缺陷截面

經(jīng)計(jì)算，考慮截面損傷后，結(jié)構(gòu)抗彎承載能力、正截面抗裂驗(yàn)算和斜截面抗裂驗(yàn)算均滿足規(guī)范要求。在截面抗剪承載力驗(yàn)算中，缺陷部位截面抗力滿足規(guī)范要求，但截面尺寸驗(yàn)算結(jié)果不滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)斜壓破壞。斜壓破壞是由于過(guò)大的主壓應(yīng)力將腹板混凝土壓碎而破壞，屬于應(yīng)該避免的脆性破壞。因此，須對(duì)缺陷部位進(jìn)行維修處治。計(jì)算結(jié)果如表 1所示。

表1 理想截面與損傷截面的截面尺寸驗(yàn)算對(duì)比

3 處治方案

(1) T梁反頂卸載

在損傷跨T梁底面布置千斤頂，對(duì)損傷跨T梁進(jìn)行反頂，卸除恒載內(nèi)力，目標(biāo)是使T梁缺陷部位的剪力接近于零，或稍微處于負(fù)恒載剪力狀態(tài)。

梁體的頂升采用整體同步頂升系統(tǒng)。千斤頂布置于每片T梁的第2道中橫隔板和第3道中橫隔板處，共計(jì)采用10個(gè)千斤頂，每個(gè)千斤頂頂升力均為450kN，如表 2所列示。

表2 T梁反頂位置布置與反頂力值

(2) T梁缺陷修補(bǔ)

對(duì)T梁缺陷部位的表面疏松混凝土進(jìn)行清理，露出堅(jiān)實(shí)混凝土面，進(jìn)行充分鑿毛，用清水沖洗干凈，在混凝土表面涂刷界面劑后，采用丙乳細(xì)石混凝土修補(bǔ)。

丙乳細(xì)石混凝土內(nèi)設(shè)置防裂鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)采用熱鍍鋅方格鋼絲網(wǎng)，鋼絲直徑5mm，方格孔50mm×50mm。防裂鋼絲網(wǎng)采用合適長(zhǎng)度的錨栓固定，錨栓直徑10mm，間距30cm×30cm，梅花形布置。

4 結(jié)構(gòu)受力分析

對(duì)頂升前后結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形和應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算[3]，主要計(jì)算結(jié)果如下。

晚清民國(guó)上海學(xué)生演劇活動(dòng)，最早始于基督教教會(huì)學(xué)校。“上?；浇碳s翰學(xué)院，創(chuàng)始演劇，徐匯公學(xué)踵而效之?！瓪q己亥，冬十一月，約翰書(shū)院學(xué)生于耶穌誕日，節(jié)取西哲之嘉言懿行，出之粉墨，為救主復(fù)活之紀(jì)念。一時(shí)間風(fēng)踵效者，有土山灣之徐匯公學(xué)。然所演皆歐西故事，所操皆英法語(yǔ)言，茍非熟諳蟹行文字者，則相對(duì)茫然，莫名其妙也?！盵2]45

(1) 缺陷部位剪力對(duì)比

對(duì)頂升前后T梁缺陷部位的剪力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果對(duì)比如表3所示。

表3 頂升前、后T梁缺陷部位剪力對(duì)比

(2) 缺陷部位變形對(duì)比

對(duì)頂升前后T梁缺陷部位的變形進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果對(duì)比如表4所示。

表4 頂升前、后T梁缺陷部位變形對(duì)比

(3)頂升前后全橋T梁正壓應(yīng)力對(duì)比

對(duì)頂升前后T梁上下緣正壓應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如下：

1) 頂升前，T梁上下緣均處于受壓狀態(tài)，上緣最大正壓應(yīng)力為-6.95 MPa，下緣最大正壓應(yīng)力為-14.30MPa，正壓應(yīng)力和正拉應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果均滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)第7.2.8條要求。

2) 頂升后，T梁上緣出現(xiàn)拉應(yīng)力，下緣均處于受壓狀態(tài)，上緣最大拉應(yīng)力為1.54MPa，正拉應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求；頂升后，T梁上緣最大正壓應(yīng)力為-9.58MPa，下緣最大正壓應(yīng)力為-18.42MPa，正壓應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果均滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)第7.2.8條要求。

5 施工要點(diǎn)

(1) 丙乳細(xì)石混凝土缺陷修復(fù)

對(duì)于混凝土表面淺層缺陷(缺陷深度<5cm)采用丙乳砂漿修補(bǔ)，對(duì)于混凝土表面深層缺陷(缺陷深度≥5cm)采用丙乳細(xì)石混凝土修補(bǔ)。

1) 首先將疏松區(qū)劣質(zhì)混凝土鑿除，其周邊宜鑿成規(guī)則的多邊形，開(kāi)鑿范圍以見(jiàn)新鮮密實(shí)混凝土為止，開(kāi)鑿區(qū)以及孔洞四周宜做成臺(tái)階狀，臺(tái)階高差以不小于3cm為宜。

2) 剔除開(kāi)鑿表面(新舊混凝土結(jié)合面)的浮石，并清洗開(kāi)鑿表面，飽水24h。

3) 在保持結(jié)合面濕潤(rùn)但無(wú)自由水的情況下，涂刷丙乳凈漿，立模澆筑丙乳細(xì)石混凝土并振搗密實(shí)，終凝后及時(shí)拆模覆蓋濕麻袋保持潮濕7d。

4) 養(yǎng)護(hù)7d后，在修補(bǔ)區(qū)的外露表面無(wú)塵埃、無(wú)自由水且濕潤(rùn)的條件下，用丙乳凈漿在縱橫向分批涂抹。

(2) 梁體頂升

梁體的整體頂升要求采用液壓同步控制頂升系統(tǒng)作為頂升工具。由于頂升施工中梁體結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此施工期間橋面停止通車，同時(shí)必須采取有效措施保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

具體施工流程：施工準(zhǔn)備→搭設(shè)施工平臺(tái)→解除伸縮縫等梁體約束→安裝梁體限位裝置→安裝整體頂升設(shè)備→千斤頂試頂→整體頂升→腹板混凝土缺陷修補(bǔ)→丙乳混凝土待強(qiáng)→落梁→伸縮縫恢復(fù)及其他項(xiàng)目施工。

施工前應(yīng)精確測(cè)量控制點(diǎn)實(shí)際高程，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，核對(duì)設(shè)計(jì)頂升數(shù)據(jù)，確定頂升前需拆除的上下部之間約束。頂升前須對(duì)相鄰梁體、相鄰千斤頂?shù)母卟钸M(jìn)行調(diào)平，讓梁體在頂升過(guò)程中同時(shí)受力，防止梁體在頂升過(guò)程中由于不均勻受力而產(chǎn)生意外。

在實(shí)際施工中，很難保證千斤頂絕對(duì)豎直，存在水平分力，因此必須安裝限位裝置。縱、橫向限位裝置可采用鋼結(jié)構(gòu)焊接制作，安裝在橋墩(臺(tái))兩側(cè)。在施工過(guò)程中須加強(qiáng)對(duì)梁體縱、橫向位移觀測(cè)，并對(duì)主要控制截面進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文分析了T梁腹板缺陷狀態(tài)下受力特點(diǎn)，通過(guò)承載力驗(yàn)算和頂升前后結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形和應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算，得出結(jié)論：(1)采用截面挖空的方法建立結(jié)構(gòu)缺陷模型，可用于T梁受力分析；(2)采用反頂卸載和丙乳細(xì)石混凝土內(nèi)設(shè)置防裂鋼絲網(wǎng)的缺陷修復(fù)方式，可有效修復(fù)連續(xù)T梁的腹板缺陷。

[1]張國(guó)輝，李大茂，謝峻,等.預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋腹板豎向裂縫成因分析與處治[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版,2017，(1):12-14.

[2]GB 50367-2013，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]錢(qián)永久，車惠民，余曉華.腹板上有豎向裂縫的鋼筋混凝土T梁抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1994，29(4):385-389.

Defect Analysis and Repair Measure of Continuous T Beam Web Plate

QIAO Ke-shuai1，YAN Qiong2

(1. Research institute of highway ministry of transport, Beijing100088,China；2．Powerchina Roadbridge Group Co., LTD, Beijing100044,China)

Prestressed Concrete T Beam Bridges is the common bridge of highway bridge in our country. In practical application, the web plate defect of Bridge happen occasionally. In this paper, according to the web plate defect of the certain Prestressed Concrete Continuous T Beam Bridge, through impact analysis and structure calculation, analyzing the state of stress and deformation, putting forward the repair measures and supplying the design and construction reference for the treatment of the same type of problem.

T Beam；web plate defect；repair measure

2017-04-25

喬可帥(1975-)，男，山西太原人，工程師，碩士，E-mail：sxqiaokeshuai@163.com。

U448.212

A

10.3969/j.issn.1671-234X.2017.02.002

1671-234X(2017)02-0005-03