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1、公路T形简支梁桥加固技术1 T形简支梁现状在公路建设中,需要建造大量中小跨径的梁桥,用以跨越中小河流等障碍。在中小跨径的梁式桥中,钢筋混凝土或预应力混凝土T形简支梁桥常常是首选的桥型,不管是公路桥还XX市道路桥、铁路桥,这种桥型的比例很大,因而在我国的公路桥梁建设中占有重要的地位。从202150年代至今,T形简支梁桥的应用在国内数量最多,分布最广,其原因有T形简支梁制造简单,肋内配筋可做成刚劲钢筋骨架,主梁之间借助横隔梁来连接,整体性好,施工方便,其跨径多在7.550m之间,根据跨径的大小确定是否施加预应力。在202160年代中后期,为了简化T形简支梁的预制施工,在不少的地区修建了许多无横隔梁
2、的T形梁桥,但是实践证明无横隔梁的T形简支梁一般会出现纵向和梁肋裂缝,目前这样的T形简支梁存在不少。70年代对于钢筋混凝土梁,我国拟定了标准跨径为10m、13m、16m、2021标准设计图。对于预应力混凝土T形简支梁,我国拟定了标准跨径为202130m、40m的标准设计图。80年代后期为适应我国高速公路建设,各地针对T形简支梁的跨径、斜交角度等编制了202130m、35m、40m跨径的通用设计图。此外结合钢绞线在高速公路上的普及应用也制定了202130m、40m跨径的通用图。我国的现有桥梁是在不同时间按不同的技术标准(车辆轴载)修建的。新中国建立以后,我国对载荷标准作了五次的调整,特别是70年
3、代前后轴载的大小变化非常大。目前国道干线桥梁中,设计载荷等级在汽-10级以下者占5.4%。随着国民经济的高速增长,载荷的不断增大,桥梁破损和发生病变的速度也明显加快。据近年来的全国公路普查资料表明,我国公路现有桥梁中危桥约占3.54%,其中国道干线上的危桥约占2.4%,可见形势不容乐观。2 T形简支梁常见病害表现同一般桥梁结构一样,T型桥梁出现的病害主要是混凝土开裂、混凝土块状脱落、钢筋外露和锈蚀等问题。但是T形梁桥由于自身的构造特点,在这些表面现象后面隐藏着的实质问题,主要表现在:(1) 现状桥梁能满足原设计的抗力要求,但不适应新的交通轴载,主要表现在混凝土表面破损严重；(2) 现状桥梁不能
4、满足原设计的抗力要求,主要表现在主梁开裂严重；(3) 现状桥梁无横隔梁,抗振性能差,造成主梁和桥面发生纵向开裂；(4) 现状桥梁无支座造成主梁断和桥墩盖梁、台帽破损严重；(5) 桥面铺装破损造成T形简支梁受到冲击,在肋中性轴附近出现大量的微裂缝；()交通流量和轴载超过原设计,主梁出现大量的裂缝,桥面出现严重破坏。3 主要加固方法对旧桥、危桥的加固维修以及如何提高其承载能力的基本原理和加固方法在各地都基本相同,即通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁的承载能力；加固措施应考虑投资少、工效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等。对于T形简支梁桥,针对常见的病害,一般情况可以采用以下几种加
5、固方法供选用:(1) 增大梁截面并配置钢筋。其工艺是在T形简支梁底面或侧面,加大钢筋混凝土截面并配置主筋,使梁抗弯截面加大,从而提高梁的承载能力。常见的形式是用钢筋混凝土加宽T形简支梁肋板或增设“马蹄”。增大梁截面并配置钢筋加固措施是提高T形简支梁承载能力比较经济的方法之一,该方法直观,后期养护较少,与贴钢板的方法相比容易被养护单位接受,但是该方法施工比较麻烦,一般情况只有在中断交通,方能保证施工质量,此外由于原结构的恒载增加较大,故而对下部结构和地基提出新的要求。(2) 粘贴高强度材料。在T形简支梁底面或侧面用环氧树脂类粘结剂,将高强度材料片材粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,以代替钢
6、筋的作用。常用的高强度材料:钢板,厚度一般612mm,A3钢和16Mn钢；型钢,常用槽钢,工字钢；碳纤维,多采用进口材料,一般采用2021300g/m2,(厚度0.1110.167mm)；芳纶纤维。粘贴高强度材料加固方法中,采用碳纤维加固T形简支梁不增加结构自重,达到提高T形简支梁极限承载能力的目的,施工方便,不需要大型设备,但是造价较高,施工工艺要求较严,一般需要专业的施工队伍,与贴钢板相比较,后期养护费用较低,直接工程费比钢板高,后期养护条件差的桥梁,从长期投入比较二者基本持平。存在的不利因素是采用碳纤维限制T形简支梁开裂的作用不大,碳纤维真正的潜力未发挥,需要研究的内容还有待丰富；而钢板
7、密贴率超过95%比较困难,还要定期防锈等；以上不利因素设计过程中必须考虑一定的安全储备。(3) 改变结构体系。通过改变桥梁结构体系的方法达到减少梁内应力,以提高梁的承载力。该方法需要对原结构的现状进行仔细的调查,对其承载潜能进行正确评价,用周密、细致、可靠的计算分析确定体系转换的方法和施工工艺流程,以达到加固修复病桥的目的。一般可通过简支梁下增设支架或桥墩,或把简支梁与简支梁加以连接变为连续梁等。改变结构体系加固的方法必须在对原结构进行认真评价的基础上方能采用,由于处理非常复杂,一般情况下使用非常慎重。该方法对每一道工序的处理要求较高,且施工的顺序也要严格遵守,但该方法对T形简支梁加固既不增加
8、恒载,又能以最小的经济投入获得最满意的加固效果。(4) 预加力加固法。其工艺是应用预应力原理,以梁身为锚固体,通过在T形简支梁外布置预应力束并张拉,从而对结构受力区施加压力,以减小在活载作用下的应力增量。常见的形式是采用体外预应力钢绞线或碳纤维丝。(5) 增加横隔板和调整桥面铺装加固。通过一定的工艺和结构措施,在T形简支梁与T形简支梁之间增设横隔板,或在桥面上加铺或改造桥面铺装层。常见的形式是增加钢筋网纤维混凝土(钢纤维或杜绸缎),并使原T形简支梁形成整体,共同受力,从而提高结构的承载能力。(6) 裂缝处理加固法。裂缝处理方法一般根据不同的裂缝宽度不同采用不同的措施。应调查其宽度、长度、是否贯
9、穿,再选用以下几种方法:对于裂缝为较浅且较细小的,仅采用表面处理方法即可:首先将裂缝处的混凝土表面用钢丝刷打毛,用水清洗后待其干燥,再将用环氧树脂浸渍玻璃布铺贴在裂缝的表面上。 对于裂缝宽度稍宽的可采用充填法:在混凝土面沿裂缝两侧开出两条沟,然后再剔除中间部份,形成V形槽,用钢丝刷将槽内清理干净,水冲洗润湿后,刷素水泥浆再填以膨胀砂浆,表面抹压,盖以湿布养护。对于裂缝宽度稍宽的也可采用注浆法:注浆前,先用压缩空气清扫裂缝并进行注入试验,然后慢慢注入环氧树脂胶液。一根注入管可注入范围,因裂缝宽度、注入用胶液粘度、注入时气温等条件而异 ,一般1030cm,当裂缝较长,使用并排管依次注入时,在确认相
10、邻管的注入材料已流出后,关闭相邻注入管,再开下一根管,依次顺序施工。通常情况下0.3mm以下的裂缝采取表面封闭；0.35mm的裂缝采用灌浆封闭；大于5mm的裂缝则必须采用开槽浇筑混凝土封闭。常见的施工工艺有灌注环氧树脂类结构胶,开槽通常开U形或V形槽。4 结束语总之,我国公路桥梁很多为新中国成立后建造的,桥龄最长达四十多年。近几年随着超重车越来越多。病害问题逐渐反映出来,比如桥梁老化、破损、裂缝等现象,但是桥梁承载能力不足才是当前T形简支梁桥维修加固工作中的主要问题。T形简支梁桥梁加固维修的方法很多,在工程实践中根据T形简支梁的不同病害和施工环境的不同,分别采用粘贴钢板,粘贴碳纤维、增设横隔板、增设“马蹄”、改变结构体系等加固方法。每一种方法的具体应用都是经过仔细考虑确定的。
