浅谈简支T梁桥病害及维修加固方案

韩浩 金卓华 沈芳

随着我省社会经济和交通运输事业的快速发展,公路交通运输量急剧增长,超载车辆不断增多;较早桥梁设计荷载标准相对偏低,已服役多年的旧桥开始出现病害,针对简支T形梁桥的各种病因,选择合理的、有效的加固方案,是今后桥梁结构使用安全的可靠保证。

1 工程背景

某公路桥位于杭州市江干区,该桥建于1987年前后,桥全长40 m,其跨径布置为10 m+20 m+10 m。全桥总宽15.7 m:0.15m(栏杆)+1.55 m(人行道)+6.15 m(机非混合车道)+6.15 m(机非混合车道)+1.55 m(人行道)+0.15 m(栏杆)。

桥梁上部采用T形梁,边跨梁高为1 m,中跨梁高1.4 m,腹板宽18 cm,翼板厚从12 cm渐变为22 cm,下部结构采用实体桥墩、U形桥台(见图1)。

2 桥梁现状主要病害

由于桥上超载车辆通行较多,且部分结构设计、构件放置不尽合理,导致支座失效、压碎,伸缩缝破损渗水,以致于T梁端部混凝土压碎,钢筋外露锈蚀,桥梁横向连接较差,横隔梁均出现混凝土脱落、开裂现象。2006年检测单位对桥梁进行检测,根据检测结果,对该桥进行加固设计,其主要设计内容为:中横隔板外包钢板,纵缝粘贴钢板的加固,梁肋粘贴碳纤维等措施。1)桥梁上部承重结构横向连接性能差。本桥上部采用T梁,梁肋横向采用横隔板连接,悬臂接缝处采用钢板连接。桥梁整体横向连接性较差,横隔板破损断裂,纵桥向接缝开裂,导致梁板受水侵蚀严重。于2006年对跨中横隔板进行了粘钢加固,目前状况良好,但多数端横隔板混凝土破碎,钢筋外露锈蚀,完全达不到横向刚性连接效果。2)支座位置设置不当。边跨支座设置于梁端,构造设置不当,再加上车辆冲击荷载作用下,导致支座处梁端混凝土破损严重,支座脱空失效,梁体失去平衡。另外桥梁伸缩缝橡胶皮条破损,导致大量雨水渗入,支座常年处在潮湿环境中,加速支座破损。3)桥面裂缝。该桥桥面采用混凝土+沥青铺装,桥面纵向缝开裂。由于桥上常有超载车辆通行,导致桥面局部出现裂缝,凹槽,且铰缝处出现纵向裂缝。4)伸缩缝破损。本桥设置型钢伸缩缝,由于桥梁通行大量超载车辆,且支座失效、破损,导致伸缩缝破损,两侧混凝土破碎,橡胶皮条破损,局部钢筋露于表面,两边槽钢错开,出现高差,高差较大,最大处达3 cm,桥头跳车现象严重。

3 维修加固方案及工序

3.1 对桥梁破损支座进行更换

采用顶升系统对支座进行更换:顶升系统预置→试顶(问题反馈及处理)→正式顶升(在原梁底设计标高基础上顶升2 cm,确保梁体与支座脱开)→支座更换(清除原梁底的锈迹、污垢,安放新支座)→落梁。

3.2 T梁端部、桥墩处横隔梁粘钢加固

梁肋、横隔梁表面混凝土适当清理打磨,凿除松动混凝土,清除钢筋锈迹,将小于0.15 mm的裂缝用环氧树脂涂抹封闭,横梁侧面采用粘贴钢板的方法,提高其抗弯强度及结构刚度,横梁与梁肋的连接部位粘贴角钢,与横梁钢板焊接的方法加固(见图2)。

3.3 桥面铺装、铰缝加固

刨除并重新浇筑全桥桥面沥青铺装,双向横坡1.5%。桥面纵向裂缝:沿铰缝边缘两侧植入钢筋,用种植胶种植直径12 mm钢筋,种植深度为10 cm,并且交互搭接,钢筋间距根据实际情况进行控制,以加强铰缝横向传力。为使原钢筋网起到应有的效果,对原铰缝钢筋进行了拉直、焊接、整型、重新绑扎等工作。铰缝种植钢筋应与桥面铺装钢筋网焊接,作为钢筋网的定位钢筋,使钢筋网露出梁板顶面的高度应与保护层厚度相一致。

3.4 更换桥梁伸缩缝,降低汽车冲击,防止桥面漏水

根据现场检测结果,伸缩缝装置重新更换。伸缩缝安装温度一般控制在15℃～20℃,如特殊原因,可参考伸缩缝厂家提供的资料预留伸缩缝处的梁端间隙及型钢间隙进行安装。桥台处梁端间隙为梁端线至台背线间距。伸缩缝安装前应在桥台台帽植入伸缩缝安装钢筋。

3.5 对全桥非结构性裂缝封闭和缺陷修补

加固时对不同缝宽的裂缝区别对待:宽度小于0.15 mm的裂缝,表面开V形槽,采用环氧水泥表面封闭。在对裂缝压浆的过程中同时进行封闭,其表面不必作特别处理。宽度不小于0.15 mm的裂缝进行压浆。将环氧浆液压入到结构物内部裂缝中去,以达到封闭裂缝,恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性的目的,使混凝土构件恢复整体性。其表面可不开V形槽处理。建议在封闭后,对全桥梁底进行环氧涂装。

3.6 主要施工工序

1)割除桥梁伸缩缝及桥台处人行道伸缩缝,刨除沥青铺装;2)T梁端部放置橡胶皮条,T梁粘贴钢板;3)临时钢支撑系统预制、安装,千斤顶调试就位;4)全桥顶升,墩台帽浇筑支座垫层及安装下钢板;5)更换全桥破损支座,垫层养护达到强度后落梁,拆除钢支撑系统;6)凿除桥台处破裂横梁,植筋加固,其余横梁粘贴钢板加固,钢构件防腐涂装;7)凿除桥面沥青铺装,纵缝加固;8)部分混凝土桥面铺装修补铺设,全桥沥青铺设,双向横坡1.5%;9)非结构裂缝封闭和缺陷修补;10)伸缩缝的安装,桥头积水处理。

4 结语

桥梁经一段时间使用后,总会出现各种各样的病害,需进行加固。本文结合实际工程情况,通过现场检查及桥梁结构计算,对简支T梁桥的病害进行分析,对加固方案进行比选后,采用最符合实际情况的方案进行加固维修,确保公路桥梁今后运输安全。

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