旧桥横隔板病害及加固技术(旧桥改造).doc

参评论文
公路工程
旧桥T梁横隔板病害及加固技术

[摘 要] 横隔板起到将各片 T 梁相互连成整体的作用，其刚度越大，桥梁的整体性越好，在荷载作用下各片 T 梁就能更好的协同受力。而 T 梁桥横隔板破损、开裂等病害造成桥梁横向联系减弱单梁受力增大，影响桥梁的承载能力和耐久性。针对连霍高速公路 T 梁横隔板进行病害及成因分析，提出相应的加固措施，并通过加固前后荷载试验结果对比，表明加固措施起到了加强 T 梁横向联系的效果，使得各片 T 梁协同受力工作能力提高，改善了桥梁的整体受力情况。
[关键词] T 梁；横隔板；横向联系；加固

一、工程简介
连霍国道主干线洛阳至三门峡段高速公路是连霍国道主干线的重要组成部分，是河南省实施改建（四车道改建成八车道）的重要路段，是已经国家批准的公路重点工程项目。现有高速公路2001年全线建成通车。随着社会经济的发展，交通流量日益增长，现在洛三段高速公路的实际通车能力、承载水平已经不能满足交通量的需求。原有桥梁、涵洞设计荷载为汽超-20，验算荷载为挂车-120。经过十几年的运营，经检测原有桥涵结构存在一定的病害，需要进行改善加固。
二、T梁横隔板病害及成因分析
通过对连霍高速我标段内四座T梁桥梁进行病害调查发现：①四座桥梁横隔板出现了不同程度破损，开裂现象，且横隔板裂缝在重车作用下出现明显的开合，桥梁横向联系较弱②部分横隔板不共面，出现错台现象。

图一、横隔板错位 图二、横隔板断裂
王家庄大桥为40m预应力T梁，图一病害（桥下往上看）由于施工原因，造成横隔板错位现象。图二横隔板出现破损、开裂现象，尤其是行车道下横隔板破损现象最为严重，重车通过时，可见裂缝明显张开。破损区域经环氧砂浆简单修复后，裂缝立即反射，将破损区域混凝土凿除后，发现连接钢板焊缝开裂，部分连接钢板甚至断裂。
横隔板病害产生的原因，可从以下三个方面来分析：
1）设计原因
原设计横隔板数量、尺寸较小，造成横向联系刚度不足，极易造成横隔板破损开裂。部分设计人员认为跨中横隔板的抗扭刚度通常要小于端横隔板，且跨中横隔板的自重会增加主梁荷载，造成对跨中横梁不够重视，设计横隔板数量和尺寸较小。
2）超载
如果超重车辆增多，对 T 梁横隔板的损坏将会加剧，形成横隔板开裂、混凝土脱落等病害。在行车荷载作用下，接缝处的混凝土破损，引起了接缝处钢筋锈蚀，钢筋锈蚀后加速了混凝土的破损。横隔板由于连接钢板的锈蚀导致了周围混凝土的脱落。旧桥T梁横隔板是仅有底部的钢板相焊连的，经过长期运营，尤其是超载车辆过多，对T梁损害特别严重。
3）施工原因
T 梁一般施工方法为： T 梁预制吊装就位后，依靠横隔板连接形成整体受力，横隔板的连接一般通过钢板连接。因施工误差，往往出现横隔板错位，或连接钢板焊接质量不合格，或连接钢板本身质量不合格，导致连接钢板开焊或者连接钢板断裂，引起横隔板混凝土开裂剥落。T 梁桥一般是由多根主梁通过端横隔板、中横隔板组成一个整体结构承受荷载作用，出现上述病害后，横隔板便成为薄弱部位，横向联系减弱，导致上部结构整体受力减弱，相当于增大了每个单梁的受力，对桥梁的伤害是非常巨大的。① 随着横隔板的破坏，单梁受力增大，T 梁出现结构性病害，如跨中腹板 U 型裂缝，支点附近斜向腹剪裂缝。② 横向联系不足导致相邻梁体间变形过大，极易引起桥面纵向开裂，出现渗水现象。
三、维修加固方案
根据上述病害分析可以发现，造成 T 梁的单梁受力主要原因是横向联系不足造成的，病害的处理便针对性地提高 T 梁的横向能力，增大桥梁的整体刚度。增强 T 梁整体刚度有三种方法： 加固桥面铺装、加固横隔板、T 转箱（ 在 T 梁下方增设一层底板，形成箱形截面）。实际施工过程中，通常采用加固横隔板，并结合加固桥面铺装法增强桥梁的整体刚度。
横隔板的加固方式有增设横隔板、增设钢横系梁、设置横向预应力构件、加大横隔板的尺寸、粘锚V 形钢板、粘贴钢板和增焊连接钢板补强等。增设横隔板、增设钢横系梁适合于横向联系很弱的桥梁，增设的横隔板分为钢结构、预制钢筋混凝土和现浇钢筋混凝土三种，应根据实际情况合理选取。设置横向预应力构件的施工工艺较复杂，且施工的难度也很大，对原结构的损伤比较大。加大横隔板的尺寸与增设横隔板的方式相比，前者可以在加大横隔板尺寸的同时修复原横隔板的病害，后者则需要另进行繁琐的修复原横隔板的工作。粘锚 V 形钢板通过锚栓和粘贴胶使钢板与原横隔板混凝土形成共同受力的整体，V 形钢板为三角形构架，结构稳定。粘贴钢板法适合于病害轻微或未出现明显病害的横隔板补强。增焊连接钢板补强是将横隔板破损区域混凝土凿出，焊接原连接钢板，并焊接加劲钢板，再用环氧砂浆修补，增大横隔板刚度。
1、 铆粘钢板 [1]
①、加固机理
在尽量减小对交通影响的情况下，通过结合实际病害对以上加固方法进行比较分析，单就连霍高速公路洛三段王家庄大桥等T 梁桥加固机理：横隔板采用结构粘贴钢板补强，使用异形铆钉锚固。使钢板与构件协调作用共同承担荷载，起到增加构件钢筋的作用，提高构件抗冲击和动载性能，从而达到对元构件加固的目的，见图三（王家庄大桥使用钢板、结构胶、铆钉加固原构件）。

图三、结构胶粘贴钢板、螺栓锚固

②、粘钢工艺
钢板条制作→混凝土和钢板面处理→配胶→涂胶→钻孔、打铆钉固定钢板→检验。
③、钢板条制作
根据粘钢、铆钢的规格和尺寸将钢板制作成钢板条（块），并按照铆钉铆接位置在钢板上钻孔。
④、表面处理
先凿除砼松散层，将砼表面大致凿平整，然后用角向磨光机将钢板粘接面打磨平整，并用钢丝刷将表面浮渣刷去，粘贴钢板时用空压机将粘接面吹干净。对于砼表面凹陷过于大的部分，应用修补材料将表面处理平整。
对钢板表面进行除锈和表面粗糙处理，将钢板用磨光机打磨至金属光泽，然后用粗砂轮片进行粗糙打磨，打磨纹路与钢板受力方向垂直。
⑤结构胶配制好后，用抹刀涂在已处理好的混凝土面上，厚度1-3mm为宜，中间厚两边薄，然后将钢板粘贴至预定的位置。
⑥钢板粘贴于预定位置后。应立即进行打铆钉孔、打入异形铆钉，异形铆钉全部打入后，通过铆钉对钢板拉伸作用，保证钢板沿受力方向拉紧，并将钢板牢固地铆接与加固构件上，结构胶通过挤压从钢板边缘挤出。
⑦、异形铆钉铆接钢板工艺要求
a、 配置结构胶用于固定铆钉。铆钉铆固用胶量很少，应根据每次用量配置。
b、 钢板就位、打孔：将钢板条放置于要加固构件表面，打孔时，先从钢板条最中间打起，用电锤对准钢板孔往混凝土中打孔，孔径12mm，孔深80mm，打孔后清除孔内灰尘。
c、 孔内注胶：将配好的胶填入孔中，胶填入孔内约50%深度即可。
d、 打入铆钉：铆钉选用异形加固铆钉（铆钉尺寸形状见设计图），将铆钉头锥面对准钢板受拉方向，将铆钉用手锤打入孔中，铆钉头露出钢板面按0-2mm控制。每打一个孔，应立即完成注胶、打铆钉的工作，然后再钉下一个铆钉。
e、 铆完中间孔后，对称地往两边逐个完成打孔、注胶、打铆钉的工作，直至钢板两端完成最后一个孔，这样就完成了整个铆钢板加固过程。
⑧、质量检验 [2]
a、钢板与结构胶进场后，及时向监理工程师提供材质证明书及产品合格证，并对钢板、结构胶进行现场抽样检验。
b、铆钉现场抽样，在实验室作单个铆钉抗剪试验，单个铆钉抗剪力大于30KN为合格。
四、结论
横隔板开裂、失效可以导致装配式 T 梁桥横向联系恶化，降低全桥整体受力性能。本文对连霍高速洛三段T梁桥横隔板病害进行调查，分析病害成因，提出了合理可行的加固方案。通过加固前后静载试验结果对比分析(邀请河南交院工程检测加固有限公司做的静载试验)，表明横隔板加固后桥梁整体性加强，受力情况得到改善，在荷载作用下各主梁能更好的协同工作，加固方案有效
由于 T 梁横隔板的破损、开裂等病害导致横向联系功能降低，在一定程度上导致单片梁的超载，引起梁体病害恶化，将进一步加剧横隔板病害，形成恶性循环。因此，在桥梁日常养护管理中，应重点加强对 T 梁横隔板病害的检查，对横隔板病害进行及时的分析，制定合理的加固方案，确保桥梁的安全性和耐久性。

参考文献：
［1］河南省交通规划勘察设计院有限责任公司 . .旧桥改善施工图设计 2015.03
［2］中华人民共和国住房和城乡建设部 混凝土结构加固设计规范 2013.11