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1、预应力砼 T 型梁桥病害分析及加固技术探讨摘摘 要要 本文通过对福泉高速公路某 T 型梁桥进行病害检测，分析病害成因，提出维修 加固的方法，达到预期效果，为该类桥型的病害治理提供参考。关键词 T 型梁桥 病害 成因分析 加固技术 1 工程概况福泉高速公路某大桥全长 276.2m，上部结构为预应力钢筋砼准连续 T 形梁，桥跨组合为 530m+430m，分两联，T 梁中心高 2m,桥面全宽 20.5m（护栏）+11.5m（行车道） +1m（中间分隔带）+11.5m（行车道）+20.5m（护栏），设计荷载为汽超-20 级、挂- 120；下部结构为钢筋砼空心柱式墩，钢筋砼钻孔灌注桩；钢筋砼肋板式台，钢
2、筋砼钻孔 灌注桩；全桥采用矩形板式橡胶支座。经过几年运营和超载车辆的行驶，该桥出现了不同 程度的病害，根据公路养护技术规范，该桥右幅评定为四类桥。 2 桥梁病害检测情况及原因分析 2.1 病害情况2003 年 3 月，检测单位对该桥进行了外观检查，发现存在以下问题：（1） 上部结构 T 梁的梁体出现多条斜、竖向裂缝，裂缝多发生在 L/2 和 L/4、3L/4 处， 腹板处裂缝最宽为 0.52mm（超限值），部分裂缝贯穿梁底，梁底处裂缝宽度相对较小， 但也严重影响到结构安全（详见图 1）。图 1 部分桥跨病害示意图（2） 腹板与马蹄部位交接处多处出现纵向开裂。（3） 横隔板出现斜向裂缝，最大缝宽
3、 0.34mm（超限值）。（4） 部分墩柱出现竖向裂缝，最大缝宽 0.60mm。（5） 部分支座橡胶体倾斜，最大倾斜 2cm，个别的支座橡胶体承压不均。 2.2 病害成因分析（1） T 梁竖向、斜向裂缝主要是由于砼强度不足、施工质量不良造成局部预应力不足 和超载车辆通行引起结构主拉应力和承载力不足所致。（2） T 梁腹板与马蹄部位交接处出现纵向裂缝，主要是由于波纹管位置的砼保护层较 薄，在预应力张拉时应力集中引起的开裂。（3） T 梁横隔板斜向裂缝、竖向裂缝是由 T 梁间受力不均衡或施工时砼收缩所致。（4） 墩柱出现竖向裂缝则是由钢筋锈蚀、膨胀引起砼表面的开裂造成的。（5） 支座橡胶体倾斜与支
4、座上钢板锈蚀、支座处残留施工垃圾导致伸缩滑动受阻和施 工质量不好有关。 3 结构加固方案 3.1 裂缝分类裂缝分为三类：（1） 第一类裂缝：受力裂缝，裂缝较严重，系由承载力不够而引起的。（2） 第二类裂缝：除第一类裂缝外，裂缝宽度在 0.20mm 以上的非受力裂缝。（3） 第三类裂缝：除第一类裂缝外，裂缝宽度在 0.20mm 以下的非受力裂缝。 3.2 裂缝处理方案 3.2.1 第一类裂缝处理方案由于该类裂缝是由于承载力不够而引起的，应对出现裂缝部位进行结构加固以提高其承 载力。本方案采用碳纤维片材加固方式来处理，加固示意图如图 2。图 2 碳纤维加固示意图具体施工工艺如下：（1） 灌缝和表面
5、处理。底层混凝土表面的劣化层,如风化、浮浆、脱模剂、污渍、油渍 等，要用砂轮很好地进行打磨清除，直到露出集料的新面。混凝土的接头、模板的段差， 要用砂轮打平，平整度应达到 5mm/m。转角要用要打磨成倒角，倒角半径 R20mm。该 桥由于模板的段差最大达 2cm，横隔板整体平整度较差。致使打磨的工作量非常大，打磨 采用先局部后整体的处理方式。（2） 涂刷底层树脂。（3） 局部找平。该桥的预制 T 梁梁底普遍表面凹陷，最大深度 3cm，凹陷部位在找平 过程中要多次用环氧腻子进行找平。（4） 涂刷浸渍树脂，随后粘贴碳纤维片材，多层粘贴时重复第步骤。（5） 在粘贴完最后一层碳纤维片材后再涂刷一道浸渍
6、树脂。（6） 表面外观处理。应当注意的是，为防止过往车辆对树脂固化产生不利影响，在碳纤维粘贴过程中应对桥 面的交通加以限制。 3.2.2 第二类裂缝处理方案第二类裂缝采用压力灌浆补强处理。对裂缝进行灌缝处理可以对裂缝实施有效的加固， 抑制裂缝开展，恢复结构整体刚度；并且裂缝封闭后还可以阻止水气从裂缝处渗入而引起 钢筋的锈蚀，提高结构的耐久性。压力灌缝处理具体施工工艺过程：裂缝表面处理；灌浆嘴定位和封闭裂缝；配置 灌浆树脂；实施灌浆；封口结束，外观处理。 3.2.3 第三类裂缝处理方案第三类裂缝采用封闭处理。处理的工艺流程如下：用切割机沿缝锯深 1520mm，宽 20mm 的 V 形槽；用钢丝清
7、除槽内及其周边的松脱物，再用高压空气将小槽吹干净，然 后用丙酮清洗裂缝，涂刷环氧树脂纯浆液；配置环氧胶泥，用刮刀将环氧胶泥压实在裂 缝上；外观处理。 4 加固效果检测 4.1 静力荷载试验加固改造后，对该桥进行了荷载试验，试验按六种工况分级加载。对控制截面进行最不 利荷载试验，通过应变测试、挠度及裂缝观测等手段获得数据。（1） 经计算，试验荷载效率见表 1。由表 1 可见，静力试验荷载效率值能够满足公 路旧桥承载能力鉴定方法（1988 年 1 月）所规定的要求，静力荷载试验所产生的力学效 应能够反映设计荷载汽超20 级、挂120 所产生的力学效应。表 1 静力荷载试验效率表（2） 根据对所测挠
8、度进行整理，对实测挠度进行必要的修正，各控制截面在各工况荷 载作用下最大挠度实测值列表 23。由表可见，试验荷载作用下，实测值小于理论值，控 制截面挠度校验系数介于 0.680.97，在公路旧桥承载能力鉴定方法（1988 试行） 规定的常值范围 0.701.00 内。相对残余变形 2%以内，小于 20%，满足公路旧桥承载 能力鉴定方法（1988 试行）规定，桥跨结构处于弹性工作阶段。表 2 第 3 跨跨中截面桥面挠度实测值及其理论计算值比较表 表 3 第 5 跨 L/2 截面桥面挠度测值及其理论计算值比较表 （3） 根据对所测应变进行整理，各控制断面在等代荷载作用下的主要测点应变实 测值与理论
9、值列表 4。由表可见，试验荷载作用下，实测值小于理论值，控制截面应变校 验系数介于 0.430.95，基本处于公路旧桥承载能力鉴定方法（1988 试行）规定的 常值范围 0.600.90 内。相对残余变形 7%以内，小于 20%，满足公路旧桥承载能力鉴 定方法（1988 试行）规定，桥跨结构处于弹性工作阶段。表 4 各跨跨中截面梁底应变实测值及其理论计算值比较表（4） 试验过程中，原有裂缝没有明显开展和新增裂缝现象，经过几年运营，已贴碳纤 维未出现老化现象。 4.2 动力荷载试验（1） 对典型测点的结构脉动响应信号进行 FFT 分析，模态拟合，得出自振频率。实测 值与理论计算值相当，说明该桥动
10、抗弯刚度较好。该桥自振频率结果见表 5。表 5 桥梁脉动试验自振频率（2） 各试验工况下 T 梁跨中截面无障碍行车动力试验结果如表 6 所示。由表可知：第 1 跨中单车以不同速度（20km/h、30km/h）对桥跨结构产生的实测动挠度为 1.061.85mm，折算成标准车列冲击系数 1.091.11，与设计值 1.11 相当。 4.3 砼强度检测根据超声回弹综合法法检测混凝土强度技术规程（CECS 02:2005），在第 3、5 跨 1#T 梁、2#T 梁梁侧各布置 10 个混凝土回弹测区，每个测区两侧各 8 个测点。检测结果 表明，砼强度推定值符合设计要求。综上所述，该桥整体桥跨结构目前能满足汽超-20 级，挂-120 设计荷载正常行车使用要 求。 5 结束语根据本桥的具体特点，在不损伤原结构、基本不影响车辆通行的前提下，应用粘贴碳纤 维布的方法进行结构加固，提高结构承载能力，达到较好的预期效果。通过碳纤维布维修 加固混凝土桥梁结构的应用，应对这种材料特性和施工工艺进一步了解，不断积累经验， 为此类桥型加固提供参考借鉴。
