■范 鋒

（三明市公路事業(yè)發(fā)展中心寧化分中心， 寧化 365400）

改革開放至今，我國經(jīng)濟(jì)飛速增長，我國的橋梁建設(shè)突飛猛進(jìn)， 截至2019 年末， 全國公路橋梁87.83 萬座，其中特大橋梁5 716 座，大橋108 344座，中小橋76.4 萬余座[1]。在新橋梁的不斷建設(shè)下，一些正在服役的橋梁也在不斷磨損甚至破壞，特別是建設(shè)在20 世紀(jì)80 年代的橋梁，當(dāng)時(shí)規(guī)范設(shè)計(jì)荷載已經(jīng)不滿足當(dāng)代日益增長的交通需求，很多中小橋都需要加固提級(jí)改造。

舊橋加固改造方法很多， 有增大截面加固、粘貼鋼板加固、粘貼碳纖維布加固、體外預(yù)應(yīng)力等，加固方法應(yīng)根據(jù)每座橋的現(xiàn)場情況進(jìn)行選擇，本研究主要針對(duì)簡支T 梁橋加固中最為常見的增大截面加固和粘貼鋼板加固進(jìn)行比較， 通過加固受力、加固效果和經(jīng)濟(jì)3 方面分析，得出經(jīng)驗(yàn)供廣大設(shè)計(jì)者參考，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 加固方法簡介

1.1 增大截面法加固

增大截面法加固主要是通過對(duì)T 梁的腹板底部和側(cè)面進(jìn)行植筋，布設(shè)新的鋼筋，澆筑混凝土，通過新增鋼筋和截面于原有T 梁的鋼筋協(xié)同作用以達(dá)到提高原橋承載能力的方法。 采用增大截面法加固T 梁的鋼筋和混凝土材料獲取容易， 材料成本低，施工容易。

1.2 粘貼鋼板加固

粘貼鋼板加固主要是通過對(duì)T 梁底板粘貼1 層5～10 mm 厚的鋼板，在T 梁靠近支點(diǎn)位置向上粘貼U 型鋼板，通過錨栓固定底部鋼板，再進(jìn)行壓力注膠以達(dá)到原有T 梁和底部鋼板協(xié)同受力。

2 工程概況及病害分析

2.1 工程基本情況

尤溪丁山中橋位于G235 線K214+352 處，改橋采用3×20 m 普通鋼筋混凝土簡支T 梁橋， 每跨5 片T 梁，原橋高130 cm，梁肋厚度為18 cm，增大截面改造厚梁高145 cm，馬蹄寬38 cm，橋型圖見圖1，原橋T 梁截面見圖2。

圖1 橋型示意圖

圖2 中板截面圖

2.2 病害及成因分析

經(jīng)過2015 年實(shí)地的外觀檢測， 此橋病害有：（1）全橋每片T 梁均有豎向裂縫從腹板延伸至底板，裂縫長0.7 m,寬0.01～0.05 mm 部分裂縫寬超限（圖3）；（2）局部梁底混凝土和橫隔板底混凝土剝落、露筋（圖4）；（3）部分橋梁支座老化開裂（圖5）。

圖3 梁底裂縫

圖4 橫隔板混凝土剝落露筋

圖5 支座老化開裂

未加固前改橋病害成因分析：（1）改橋早期采用設(shè)計(jì)荷載低，不滿足日益增長的交通需求，超載車輛增多，使用壽命大大降低；（2）早期T 梁設(shè)計(jì)只預(yù)留2 cm 的濕接縫，橫隔板底用鋼板焊接，橋梁整體連接性弱，造成單板受力；（3）早期施工工藝差，模板不平整和振搗不到位， 鋼筋保護(hù)層厚度不足，造成內(nèi)部鋼筋銹蝕膨脹，混凝土剝落。

3 加固受力分析

該橋在2016 年加固改造時(shí)實(shí)際采用的是增大截面加固設(shè)計(jì)，改造后梁高145 cm，馬蹄寬38 cm。以此T 梁截面為模板，受力通過計(jì)算粘貼鋼板加固厚度在5～10 mm，所能提高承載力的幅度與增大截面控制加固混凝土高度15 cm， 控制提高幅度比例反算所需鋼筋截面面積做對(duì)比。

此橋的內(nèi)力計(jì)算采用Midas/Civil 2015 軟件，材料參數(shù)取值依據(jù)業(yè)主提供的原橋設(shè)計(jì)圖紙，原橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)汽車-20 級(jí)， 掛車-100。 T 梁橋采用C25 混凝土，HRB335 級(jí)鋼筋，原受拉區(qū)鋼筋截面面積為7 691 mm2。

3.1 增大截面加固受力分析

增大截面加固在受力分析時(shí)，假設(shè)增大截面加固T 梁新老混凝土變形協(xié)調(diào)、共同受力，不考慮新舊混凝土的徐變收縮不一致，按加固后構(gòu)件整體截面計(jì)算。 增大截面見圖6。

圖6 增大截面加固尺寸截面圖

通過計(jì)算， 增大截面20 m 簡支T 梁結(jié)構(gòu)承載力見表1。

表1 增大截面加固20 m 簡支T 梁結(jié)構(gòu)承載力

3.2 粘貼鋼板加固受力分析

粘貼鋼板加固在受力分析時(shí)，假設(shè)鋼板和T 梁剛性連接不產(chǎn)生鋼板與混凝土之間的黏結(jié)剝離破壞。 粘貼鋼板加固見圖7。

圖7 粘貼鋼板加固尺寸截面圖

通過計(jì)算， 粘貼鋼板加固20 m 簡支T 梁結(jié)構(gòu)承載力見表2。

表2 粘貼鋼板加固20 m 簡支T 梁結(jié)構(gòu)承載力

由于受T 梁截面限制，粘貼鋼板增加的強(qiáng)度有限，T 梁橋難以超筋破壞，只有當(dāng)鋼板厚度達(dá)到300多mm 時(shí)，才會(huì)發(fā)生超筋破壞，但實(shí)際情況是不可能的，在分析時(shí)主要是以原設(shè)計(jì)鋼筋達(dá)到承載力或粘貼鋼板達(dá)到承載力破壞。

4 加固經(jīng)濟(jì)與效果分析

4.1 加固經(jīng)濟(jì)分析

本研究經(jīng)濟(jì)分析通過價(jià)值工程式子V=F/C 表達(dá)，其中V 代表產(chǎn)品價(jià)值，F(xiàn) 代表產(chǎn)品功能，C 代表產(chǎn)品成本。 在簡支T 梁加固中，以加固承載力百分比作為產(chǎn)品功能， 以加固所需的費(fèi)用作為產(chǎn)品成本，通過簡單計(jì)算比較產(chǎn)品價(jià)值。

粘貼鋼板加固采用JTG/T 5612-2020 《部頒2020 公路橋梁養(yǎng)護(hù)工程預(yù)算定額》[2]，其中定額基價(jià)為1 149 元/m2，內(nèi)容包括粘貼鋼板全部流程，對(duì)1片T 梁粘貼鋼加固所需鋼板面積為9.69 m2。粘貼鋼板加固計(jì)算分析見表3。

表3 粘貼鋼板加固價(jià)值計(jì)算

增大截面加固采用JTG/T 5612-2020 《部頒2020 公路橋梁養(yǎng)護(hù)工程預(yù)算定額》[2]，本研究通過控制每片梁加固混凝土高度來控制C40 混凝土數(shù)量，通過加固鋼筋截面面積來提高加固后整體承載力，1 片T 梁加固需要C40 混凝土2.88 m3，鋼筋作為變量采用相同截面面積的鋼筋時(shí)所需的鋼筋重量，通過同望工程軟件直接將總造價(jià)列于表4。

表4 增大截面加固價(jià)值計(jì)算

由表3、4 可知，20 m 簡支T 梁加固同為提高20%幅度，粘貼鋼板加固價(jià)值比增大截面加固價(jià)值要低一些。 但在價(jià)值分析中，本研究并未考慮時(shí)間價(jià)值影響，增大截面加固所需時(shí)間工期遠(yuǎn)比粘貼鋼板加固所需工期長，長時(shí)間的中斷交通也會(huì)給社會(huì)帶來一定影響以及組織交通所需的人工費(fèi)用將大為增加。

4.2 加固效果分析

本研究根據(jù)20 m 簡支T 梁加固采用粘貼鋼板加固和增大截面加固4～5 年后的特殊橋梁檢查報(bào)告做對(duì)比來做后期加固效果分析。 （1）根據(jù)健研檢測集團(tuán)有限公司2020 年2 月對(duì)尤溪丁山中橋（2016 年增大截面加固）進(jìn)行特檢，主梁共出現(xiàn)1 311 條裂縫，其中第1 跨共出現(xiàn)496 條橫（豎）向裂縫，其中裂縫寬度在0.07～0.28 mm，長度在0.2～1.83 m，第1 跨T 梁片均出現(xiàn)不同程度的裂縫，橫向裂縫均存在由梁底延伸至腹板，其余幾跨均存在相同問題；少數(shù)裂縫超過規(guī)范限值。 （2）根據(jù)山東省公路橋梁檢測中心有限公司2020 年11 月對(duì)明溪碧洲大橋（2015 年增大截面加固）進(jìn)行特檢，鋼筋混凝土T 梁腹板存在1 031 條豎向裂縫。 T 梁底板存在600 條橫向裂縫，裂縫長度約0.4 m，裂縫寬度0.08～0.16 mm，T 梁底板存在2 條縱向裂縫， 裂縫長度分別是0.5、0.7 m，裂縫寬度為0.18 mm，T 梁腹板及底板縫寬均未超過規(guī)范限值。 （3）根據(jù)沙縣分中心《瑯口橋粘貼鋼板加固效果反饋》，2016 年7 月-11 月采用T 梁粘鋼進(jìn)行加固，至2020 年8 月，粘鋼效果良好（圖8）。

圖8 瑯口橋粘貼鋼板加固

5 結(jié)論

經(jīng)過以上對(duì)比分析， 認(rèn)為20 m 簡支T 梁橋采用粘貼鋼板加固比增大截面加固更為合適。 （1）受力分析上，增大截面加固若想提高承載力，需要在新增截面上多配置鋼筋，在提高40%承載力需要多配制6 000 mm2鋼筋，布置鋼筋過多很難保證新混凝土與鋼筋的咬合力，新增截面過大也大大增加了T 梁的自重給下部結(jié)構(gòu)受力帶來不利影響。 粘貼鋼板加固鋼板厚度在5 mm 以上需要壓力注膠， 厚度越大，加固承載力提高幅度越小。 （2）經(jīng)濟(jì)分析上，根據(jù)最新JTG/T 5612-2020《部頒2020 公路橋梁養(yǎng)護(hù)工程預(yù)算定額》[2]，增大截面加固主要定額費(fèi)用在增大混凝土方量上占較大比重，增大截面梁板加固混凝土方量定額基價(jià)為15496 元/m3， 而增大截面加固鋼筋定額基價(jià)為5103 元/t ， 但增大截面法加固提高承載力主要是以鋼筋截面來控制，所以導(dǎo)致增大截面加固的價(jià)值比粘貼鋼板高，如果考慮時(shí)間影響因素，粘貼鋼筋加固橋梁通車時(shí)間在3 d 左右，而增大截面加固通車時(shí)間在30 d 后，均攤所需交通組織費(fèi)用及推遲通車所帶來社會(huì)影響因素，粘貼鋼板加固價(jià)值在一定情況下會(huì)比增大截面更高。 （3）加固效果分析上， 增大截面加固4～5 年觀測結(jié)果看，新混凝土產(chǎn)生大量裂縫，影響橋梁的耐久性，粘貼鋼板加固效果較好，鋼板與混凝土之間未出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，鋼板未見油漆剝落銹蝕現(xiàn)象。