摘要: 橫向聯(lián)系起到將各片主梁相互連成整體的作用; 它的剛度越大，橋梁的整體性越好，在荷載作用下各主梁就能更好的協(xié)同受力。本文通過對(duì)潭石大橋的病害分析，采用加大橫隔板的尺寸和改企口縫為濕接縫兩種加固方式結(jié)合的辦法，加強(qiáng)橋梁的橫向聯(lián)系，增強(qiáng)橋梁的橫向剛度，使得主梁的協(xié)同受力工作能力顯著提高。
1 前言
橫向聯(lián)系在任何形式的橋梁結(jié)構(gòu)中都是非常重要的，對(duì)于T 形梁橋也不例外，尤其是裝配式T 形梁橋，它起到將各片主梁相互連成整體的作用; 它的剛度越大，橋梁的整體性越好，在荷載作用下各主梁就能更好的協(xié)同工作。然而施工中橫向聯(lián)系構(gòu)件的質(zhì)量往往被忽視。隨著橋梁的運(yùn)營(yíng)，當(dāng)橫向聯(lián)系發(fā)生破壞后，便無法有效地橫向分布荷載，從而引起主梁的單梁受力，嚴(yán)重者會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，導(dǎo)致主梁開裂等病害，威脅到橋梁的安全。現(xiàn)通過對(duì)潭石大橋橫向聯(lián)系的改造，介紹橋梁橫向聯(lián)系加固法在T 形梁加固中的應(yīng)用。
2 橋梁使用概況
潭石大橋位于320 國道( 見圖1) ，建成于1995年，跨越信江，是上饒通往鷹潭的一座重要橋梁。潭石大橋全長(zhǎng)456. 26m，主跨上部結(jié)構(gòu)為15 跨跨徑為30m 的裝配式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T 形梁; 下部構(gòu)造為雙柱式橋墩配樁基礎(chǔ)、框架式肋式橋臺(tái)配樁基礎(chǔ)。大橋原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為: 汽車－ 20 級(jí)，掛－ 100級(jí)，人群荷載: 3kN/m2 ; 橋面凈寬為: 凈－ 9 + 2 ×1. 50m ( 人行道) ; 橋梁橫向共設(shè)置7 片T 形梁，主梁間采用7 道橫隔板連接，翼緣板間設(shè)置有企口縫。
目前發(fā)現(xiàn)大橋主要存在以下病害:
2. 1 橋面系病害
( 1) 行車道在橋面中心線附近存在高低錯(cuò)位。
( 2) 發(fā)現(xiàn)第2、4、5、6 及11 跨橋面鋪裝均存在多條縱橋向裂縫，裂縫寬1 ～ 2mm ( 見圖2、圖3) 。
( 3) 全橋伸縮縫被沙土堵塞，部分伸縮縫端頭外露.
2. 2 T形梁病害
( 1) 全橋T 形梁預(yù)應(yīng)力錨固端處錨下墊板普遍存在外露且銹蝕現(xiàn)象，極個(gè)別T 形梁甚至存在錨頭外露現(xiàn)象。
( 2) 部分T 形梁翼緣板底面出現(xiàn)縱橋向裂縫。
( 3) T 形梁縱、橫向振動(dòng)現(xiàn)象明顯。
2. 3 橫隔板病害
( 1) 橫隔板存在嚴(yán)重錯(cuò)位、混凝土脫落且露筋( 鋼板) 銹蝕的現(xiàn)象( 見圖4) 。
( 2) 部分橫隔板連接鋼筋與鋼板存在嚴(yán)重的脫焊現(xiàn)象( 見圖5) 。
2. 4 橋墩、臺(tái)及基礎(chǔ)病害
( 1) 部分橋墩墩柱出現(xiàn)環(huán)向開裂。
( 2) 4#橋墩墩柱與系梁間開裂，4 #橋墩墩柱和樁基中心線偏差過大。
( 3) 水中橋墩樁基及系梁均存在局部箍筋外露銹蝕的現(xiàn)象。
3 病害成因分析
該橋的橫向聯(lián)系構(gòu)件由橫隔板及企口縫兩部分組成，其中橫隔板和主梁共同預(yù)制，主梁吊裝到位后，采用鋼筋與橫隔板底部鋼板焊接，再采用混凝土把鋼板與鋼筋封閉，以達(dá)到橫向連接的作用。企口縫為在主梁翼板內(nèi)伸出連接鋼筋，交叉彎制后在接縫處放局部的鋼筋網(wǎng)，并將它們澆注在橋面混凝土鋪裝層內(nèi)，此種接頭由于連接鋼筋甚多，給施工增添了一些困難。
該橋橫隔板施工時(shí)便存在錯(cuò)位的現(xiàn)象，隨著橋梁的運(yùn)營(yíng)，底部封閉的混凝土受力后脫落，鋼筋與鋼板的焊接縫承受過大的拉力而脫焊，橫隔板的橫向聯(lián)系作用退出工作，降低了橋梁的橫向剛度。長(zhǎng)期的重載作用使得企口縫產(chǎn)生超標(biāo)的變形，導(dǎo)致橋面鋪裝出現(xiàn)多條縱橋向裂縫，進(jìn)一步降低橋梁的橫向剛度。由于該病害發(fā)現(xiàn)得較早，并未導(dǎo)致主梁裂縫，但是單梁受力造成主梁繞度增大，且伴有明顯的縱、橫向振動(dòng)現(xiàn)象，危害到橋梁的安全。
4 病害維修加固方案
根據(jù)上述病害分析可以發(fā)現(xiàn)，橋梁的單梁受力主要是由于橋梁的橫向聯(lián)系不足造成的，病害的處理便針對(duì)性的提高橋梁的橫向能力，增大橋梁的整體剛度。
增大橋梁的整體剛度的方式有增設(shè)橫隔板，加大橫隔板的尺寸，設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，改企口縫為濕接縫等方法。
設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的施工工藝較復(fù)雜，且施工的難度也很大，對(duì)原結(jié)構(gòu)的損傷比較大。加大橫隔板的尺寸與增設(shè)橫隔板的發(fā)式相比，前者可以在加大橫隔板尺寸的同時(shí)修復(fù)原橫隔板的病害，后者則需要另進(jìn)行繁瑣的修復(fù)原橫隔板的工作。
由于本橋橋面的通長(zhǎng)裂縫占多數(shù)，而對(duì)原企口縫修復(fù)并不能徹底的改善翼緣板的受力形式，而濕接縫是將橋梁的翼緣板剛性連接，能有效地增強(qiáng)橋梁的剛度。故本橋采用加大橫隔板的尺寸和改企口縫為濕接縫兩種加固方式結(jié)合的辦法，以加強(qiáng)橋梁的橫向聯(lián)系，增強(qiáng)橋梁的橫向剛度，達(dá)到各片主梁協(xié)同受力的目的。
5 維修加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)
本設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)有潭石大橋進(jìn)行維修加固，將使該橋滿足現(xiàn)行規(guī)范荷載的使用要求。潭石大橋維修加固的主要措施如下:
5. 1 橋面系維修加固
( 1) 鑿除原全橋橋面鋪裝層，重鋪鋼筋混凝土鋪裝層( 橋面鋪裝表面要以刻槽方式防滑) 。重鋪橋面鋪裝層后，橋面設(shè)置為2 × 4 跨一聯(lián)+ 1 × 3 跨一聯(lián)+ 1 × 4 跨一聯(lián)，每?jī)陕?lián)橋面鋪裝之間以及兩岸橋臺(tái)處設(shè)置行車道型鋼伸縮縫( 80 型型鋼伸縮縫) 及人行道鋼板伸縮縫。
( 2) 更換已破壞的人行道梁、人行道板及欄桿、花版，并對(duì)兩岸橋臺(tái)段人行道進(jìn)行加寬。
5. 2 T形梁維修加固
( 1) 鑿除全橋原T 梁鉸縫中心線處兩側(cè)各20cm寬翼板混凝土，并增設(shè)T 形梁翼板間縱向和橫向聯(lián)系鋼筋后，澆注C40 混凝土，改原有鉸縫為濕接縫;
( 2) 對(duì)已外露的錨頭進(jìn)行除銹，并采用環(huán)氧樹脂混凝土( 內(nèi)設(shè)鋼筋網(wǎng)片) 修補(bǔ)錨頭端混凝土脫落處;
3) 鑿除全橋原橫隔板連接鋼板表面砂漿后，拆除原有連接短鋼筋，并增焊原橫隔板間連接鋼板;再對(duì)全橋原端橫隔板靠跨中側(cè)增設(shè)現(xiàn)澆橫隔板，原端橫隔板靠支點(diǎn)處增焊橫隔板間連接鋼板表面抹環(huán)氧砂漿，以防止鋼板銹蝕; 對(duì)全橋中橫隔板兩側(cè)外包10cm 厚鋼筋混凝土予以加固。
5. 3 橋墩立柱及橋臺(tái)肋身維修加固
( 1) 黏貼碳纖維布法對(duì)1#和2#墩進(jìn)行加固。
( 2) 對(duì)15#橋臺(tái)肋身采用外包混凝土法加固其開裂部位。
5. 4 橋墩基礎(chǔ)維修加固
對(duì)部分橋墩樁基礎(chǔ)及系梁進(jìn)行外包混凝土加固。
6 結(jié)構(gòu)計(jì)算
( 1) 驗(yàn)算荷載等級(jí): 公路—Ⅱ級(jí)。
( 2) 結(jié)構(gòu)分析。
潭石大橋在加固之前，翼緣板為企口縫連接，而且橫隔板鋼板與鋼筋脫焊，故計(jì)算橫向分布系數(shù)時(shí)只能將主梁采用鉸接梁法計(jì)算。加固前最不利位置( 兩列車偏載) 荷載橫向分布系數(shù)見表1。
加固后的潭石大橋?qū)⒃罂诳p改為濕接縫處理，且橫隔板外包后，剛度得到了大大的提高，故加固后的主梁采用剛性橫梁法計(jì)算。加固后的最不利位置( 兩列車偏載) 荷載橫向分布系數(shù)見表2。
由表1 和表2 可知，加固前荷載主要由2 ～ 4 號(hào)梁承擔(dān)，其中3 號(hào)梁的橫向分布系數(shù)最大，承擔(dān)了近50%的荷載，受力極為不利。而采用增強(qiáng)橫向聯(lián)系法加固后，受力結(jié)構(gòu)得到了明顯改善，其中1 號(hào)梁的荷載最大，僅為24. 7%。
加固后計(jì)算將預(yù)應(yīng)力混凝土T 形梁結(jié)構(gòu)離散為62 個(gè)節(jié)點(diǎn)，61 個(gè)單元，驗(yàn)算荷載為1. 2 ( 恒載) +1. 4 ( 公路—Ⅱ級(jí)) + 1. 12 ( 人群) ，計(jì)算結(jié)果見表3。
計(jì)算結(jié)果表明，彎矩及剪力均滿足規(guī)范要求，是一種行之有效的加固方法。
7 施工要點(diǎn)
7. 1 橋面系維修加固施工注意事項(xiàng)
( 1) 在鑿除橋梁原橋面鋪裝的過程中，不允許采用大型機(jī)械設(shè)備。應(yīng)采用人工進(jìn)行鑿除或挖除，以免對(duì)橋梁產(chǎn)生新的損傷( 尤其注意不要傷及T 形梁) ，并應(yīng)及時(shí)將廢料運(yùn)至棄土場(chǎng)地。
( 2) 澆注混凝土前應(yīng)對(duì)擬澆注表面用高壓水沖洗干凈，并充分濕潤(rùn)原混凝土表面。
( 3) 鑿除T 梁翼板混凝土?xí)r應(yīng)使用小型機(jī)具進(jìn)行，注意保留原T 梁翼板的鋼筋。
7. 2 橫隔板施工注意事項(xiàng)
( 1) 鑿除T 形梁混凝土?xí)r注意不要傷及T 形梁原普通鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋。
( 2) 澆注外包混凝土?xí)r，應(yīng)禁止重型車輛通過，并控制其他車輛的車速，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，才允許完全開放交通。
7. 3 鋼筋焊接時(shí)應(yīng)遵循以下原則
鋼筋焊接施工之前，應(yīng)清洗鋼筋。鋼板焊接部位以及鋼筋與電極接觸處表面上的銹斑、油污、雜物等;鋼筋端部當(dāng)有彎折、扭曲時(shí)，應(yīng)予以矯直或切除。
8 結(jié)語
潭石大橋通過增強(qiáng)橫向聯(lián)系的方式進(jìn)行加固，使得主梁的受力結(jié)構(gòu)得到的改善，橫隔板及濕接縫將各片主梁相互連成整體的作用; 剛度大大提高，橋梁的整體性好，在荷載作用下各主梁能更好的協(xié)同工作。
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