简支T型梁桥（共7篇）
简支T型梁桥 篇1
目前, 简支梁桥以其结构简单、架设方便、节省模板和支架、缩短工期等优点在中小跨径桥梁中广泛应用。装配式T型截面由于腹板之间处于受拉区域的混凝土被挖空, 显著减少了结构自重;利用翼缘板作为行车道板, 既充分的利用了桥面板混凝土的抗压能力, 又有效发挥了集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用;桥梁结构整体性好, 受力性能优越。加之其预制、装配施工方便, 经济合理, 因而在我国公路和城市中小跨径的桥梁建设中得到了合理而广泛的应用。
1 装配式T型梁桥的横向连接方式
在目前的T型梁桥中, 桥梁横向联系的强弱对桥梁的性能起到了很大的作用。装配式T型梁桥性能的好坏, 在一定程度上是由横向联系强弱决定的。理论上认为, T梁有铰接T梁桥和刚接T梁桥两种形式, 但在实际施工中又发展并应用出介于铰接和刚接之间的半刚接半铰接的形式。下面主要介绍半刚接半铰接联接这种方式。通常在预制T梁翼缘板的上缘以及横隔板下方板肋两侧埋设钢板, 通过焊接钢板和灌注连接段混凝土将各根T梁连成整体;这样作用于行车道板上的荷载就可以由各根主梁在一定程度上共同承受。把这种联结方式称为半刚接半铰接的联结方式。在公路桥梁发展的同时, 许多桥梁由于不同因素的影响会产生各种各样的缺陷和病害;从一些对公路桥梁的使用和病害情况的调查来看, 某些桥梁的接缝处有着不同情况的损坏, 有的已经严重影响到了桥梁的正常使用。对于T形梁桥, 在其使用的过程中也出现了不同类型的病害, 其中T梁的横向联接 (传力结构) 造成的病害也非常严重。主要表现为:在车辆荷载作用下, 出现“单梁受力”的受力缺陷;相邻T梁由于挠度的不同引起的接缝破坏等病害等。
2 横向分布系数计算的理论
桥梁结构中, 结构受力主要由主梁和传力结构两部分承担, 不同的传力结构即不同的横向联接方式, 结构的整体性能不同, 表现在结构的整体受力会有所不同。导致这种现象的主要原因是结构承受的活载横向分配不同, 也就是我们经常说的横向分布系数不同。针对于不同的构造, 目前常用的计算方法有:
2.1 杠杆原理法——假设桥面板或者横向结构在主梁上断开, 桥面板或横向结构支撑在主梁上, 当做简支梁来用力法来求解;2.2偏心受压法——把横隔梁的刚性视为无限大, 当做支撑在各片主梁上的连续刚体, 在荷载的作用下, 横隔梁只发生刚性变位;2.3梁系法——在纵向沿主梁连接处把桥跨结构切开, 分割成几片主梁, 接缝切口处以赘余力代替, 整个结构视为由这些赘余力连续起来的超静定结构, 然后用力法求解。根据主梁连接处的构造不同, 此法又分为铰接板 (梁) 法和刚接梁法。2.4比拟正交异性板法——对于由主梁、连续的桥面板和多横隔梁所组成的桥梁, 可将整个梁格系或者连续的桥面板比拟成简化为正交各向异性板, 即把主梁和横隔梁的刚度均摊在弹性平板上, 视为两正交方向刚度不同的弹性薄板, 按古典的弹性理论来进行分析。
3 计算实例
本文以一座钢筋混凝土简支桥梁 (20m跨径T形梁桥) 为算例, 每孔设5道横隔梁。主梁采用C50混凝土, 主梁断面如图1所示。本文采用Midas分别建立铰接联结、半刚接半铰接联结、刚接联结3种模型, 将单位力p=1分别作用于铰接联结、半刚接半铰接联结、刚接联结的有限元模型的1#~5#片梁的跨中位置, 通过Midas计算得出单位荷载分别位于1# (边梁) 、2# (次边梁) 和3# (中梁) 梁跨中时片梁跨中节点的挠度, 如表1所示。从表1可以看出, 随着荷载由1#梁向3#梁移动, 各节点的挠度趋于均匀, 表明荷载横向分布较均匀。单位荷载分别位于1#梁、2#梁、3#梁的跨中时, 铰接联接直接承受荷载的梁的下挠值最大, 其整体刚性最为薄弱, “单梁受力”现象最明显, 即直接承受荷载的那片梁受力最大, 没有直接承受荷载的梁受力较小或者没有;半刚接半铰接联接比铰接联接有一定的改善, 整体刚性居中;刚接联接的整体刚性最好。从铰接到刚接的横向联接能力越来越好。结构的横向联结方式不同, T形梁桥的受力情况有所不同, 所表现出来的整体刚度也不同, 主要体现在结构承受的活载横向分配不同, 也就是我们常说的横向分布系数不同。不同联接方式的横向分布影响线见图2、图3、图4;当荷载作用在边梁 (1#和5#梁) 时, 荷载的横向分配呈现出比较严重的不均匀性, 当荷载位置由边梁逐渐靠近中间梁 (3#梁) 时, 荷载的横向分布逐渐趋于均匀。铰接联结、半刚接半铰接联结、刚接联结的3种联结方式的横向分布影响线存在较大的差别, 说明各种联结方式对应的T形梁桥整体刚度是不一样的。从铰接联结、半刚接半铰接联结、刚接联结的3种联结方式中, 主梁的横向分布影响线趋于平缓, 各片梁间的横向分配系数逐渐变得均匀, 说明T型梁桥的整体刚度越来越好, 横向联接能力越来越好。
4 结论与建议
4.1 铰接联结的T形梁桥的整体刚度比较差, 即剪力传递效果差, 结构表现出“单梁受力”的受力缺陷;实际使用情况中, 引起“单梁受力”现象的铰接缝破坏, 严重影响了桥梁上部结构的整体受力作用;半刚接半铰接T型梁桥的整体刚度居中, 刚接联接的T梁的荷载横向分布比较均匀, 整体刚度最好, 即横向联接能力最好;4.2对于修建的多数采用铰接方式联接老桥, 可以在横隔板处加焊接钢板;或去除原来的铰接缝, 在铰接缝内铺设钢筋网混凝土浇筑或者在翼缘板处设置焊接钢板, 这样可以明显改善其受力情况;4.3对T梁原有的横隔板外包一层钢筋混凝土或者用型钢来加固, 同时修复脱焊的旧联结。这样就加强各个梁之间横向联系, 大大提高桥梁工作的整体性, 使受力更加趋于合理、均匀。
摘要：目前, 装配式简支T梁在现在的中小跨径桥梁中占有很大的比例, 在各种因素的共同作用下, 这些桥梁出现了各种各样的病害, 其中T形梁桥横向联结造成的病害表现的尤为突出。本文以一座跨径为20米的装配式T形梁桥为例, 利用大型通用有限元程序Midas分别建立铰接联结、半刚接半铰接联结、刚接联结这3种联接, 分析其整体刚度, 进而比较不同连接方式的横向联接能力。
关键词：装配式简支T梁,横向联接,整体刚度,横向分布系数
参考文献
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对多跨简支T梁桥加固方法探讨 篇2
关键词：T梁桥,简支变连续加固
1 引言
对旧桥主梁跨中截面承载能力不足进行加固采用的方法很多, 一般有简支变连续梁法、增大截面法、梁底粘贴钢板法、梁底粘贴碳纤维片材法等。其中简支变连续梁法是多跨简支T梁桥加固改造、提高承载能力的行之有效的方法。
该方法可结合桥面铺装整修, 在两跨桥之间的T梁上翼缘添加负弯矩钢筋, 从而改变简支梁为连续梁的受力体系, 降低了活载产生的跨中弯矩, 从而达到提高荷载等级的加固效果。此方法可结合梁底粘贴钢板或碳纤维片材的方法同时应用, 将能达到更好的效果。由于其方法简单、思路明确、效果明显、经济实惠而受到青睐, 在多跨简支T梁桥的加固中得到广泛应用。但在采用简支变连续梁法加固的桥梁中也发现了一定的问题。实践中发现, 在简支变连续的中间支点处梁段, 其端部一定范围内出现了较多较长的斜向裂缝, 其斜裂缝的长度、密度及宽度均大于边支点部梁上的斜裂缝, 此裂缝的出现不仅影响到T梁的耐久性能, 同时有可能造成T梁端部斜截面剪压破坏, 对桥梁安全造成危害。
2 简支变连续梁加固措施的效应
以跨径为16.76m+16.76m两跨简支T梁桥为例, 来分析简支T梁变连续加固措施的效应如何。主要通过比较加固前后结构受力特征及应力状态等的变化, 分析中间支点处梁段产生较多斜裂缝的原因, 同时分析加固措施前后梁的承载能力发生的变化, 最后指明采用该方法应该注意的环节。简支T梁桥由5片T梁装配而成, T梁之间由横隔板连接, 翼缘板间为现浇湿接头。T梁高100cm, 宽140cm, 砼设计等级为C30, 设计荷载为汽-20级 (《桥规》1989年规范, 相当于新规范[3]公路-II级) 。简支T梁桥的横向布置、T梁跨中截面尺寸及钢筋布置如图1所示。
2.1 荷载横向分布变化
简支T梁桥通过在两跨T梁接缝处上翼缘添加负弯矩区的钢筋, 使结构体系发生转换, 由原来的简支梁变为连续梁。采用空间组合有限元法对体系转换前后该桥跨中及中间支点处荷载横向分布系数进行了计算, 其计算结果如表1所示。从表1可知, 从简支变连续以后, 跨中荷载横向分布系数有所变大, 这与体系转换后梁的自由长度减小有关。从该实例桥分析, 其增大量较小, 比转换前增大0.6%。中间支点处荷载横向分布系数未见明显变化, 此处主要因为横向刚度本身较大, 体系转换未造成明显影响。
2.2 应力状态变化
简支T梁桥变为连续梁以后, 其在中间支点处上翼缘产生负弯矩, 其活载应力状态将发生变化。利用空间组合有限元法对T梁在体系转换前后, 公路-II级荷载作用下其应力状态发生的变化进行分析。
T梁在体系转换前后最小主应力方向 (裂缝方向) 的变化。简支梁在转变为连续梁后其活载作用下的应力状况发生了明显的变化。在中间支点梁段其最小主应力方向出现了明显的反弯现象, 而边支点梁段与体系转换前是一样的。反弯现象是由于中间梁段的异号弯矩产生的, 正是异号弯矩的影响, 导致连续梁中间梁段抗剪承载能力有所降低。试验研究表明, 由于粘结裂缝充分发展而引起的应力重分布, 使得连续梁的抗剪承载能力有所降低, 降低的幅度与剪跨比有关。连续梁的剪跨比越小, 应力重分布的过程越充分, 与同一剪跨比的简支梁相比, 其抗剪承载力降低得也越多。
2.3 极限承载能力变化
从上节可知, 简支T梁转换为连续梁以后, 其中间支点梁段的抗剪承载能力有所下降, 而边支点梁段与原来相同。根据国内外研究结果, 将连续梁砼与箍筋共同承担的抗剪承载能力按照同样剪跨比的简支梁抗剪承载能力进行折减, 其折减系数取为0.9。考虑到原规范在设计箍筋及弯起钢筋时, 按砼及箍筋承担60%承载力, 弯起钢筋承担40%承载力考虑, 为方便比较起见, 故认为该简支T梁弯起钢筋所提供的承载力为0.4Vd, b, 而砼及箍筋所提供的承载力为0.6 Vd, b。 (Vd, b为简支T梁的抗剪承载能力) , 则简支变连续后, 中间支点梁段的抗剪承载能力为:
式中, Vd, C为连续梁中间支点梁段抗剪承载能力值。
由式 (1) 可知, 简支变连续后中间支点梁段的抗剪承载能力降为原来的94%。简支T梁体系转换后其跨中截面抗弯承载能力未发生变化, 故转换前后其抗弯承载能力相同, 即:
式中, Md, b和Md, C分别为体系转换前后T梁跨中截面抗弯承载能力值。
2.4 加固后活载提高值
采用简支变连续梁加固方法通常考虑体系转换后跨中弯矩的减小, 从而达到提高活荷载等级的目的。因此首先考虑体系转换后的活荷载能够提高的百分比。表2显示了体系转换前后同一荷载作用下跨中弯矩的变化情况, 其中2期恒载按10cm厚钢筋砼铺装层考虑。从表2可知, 体系转换后, 除1期恒载弯矩不变外, 2期恒载及活载弯矩均变小。
如果按照体系转换前后跨中弯矩的荷载组合效应不变来考虑, 则活载效应增加值可由下式进行计算:
式中SG2, b, SG2, c分别为体系转换前后T梁跨中弯矩2期恒载效应值;SQ, b, SQ, c分别为体系转换前后T梁跨中弯矩汽车活载效应值。由式 (3) 计算得活载效应增加值ΔSQ, c=175.2k N·m, 活载可增加到原来的1.35倍。
2.5 加固后抗剪承载能力不足值
从上节计算表明, 简支变连续梁后由于同等荷载下跨中弯矩减小, 汽车活载可提高35%。由1.3节计算表明连续端梁段的抗剪承载能力由于简支变连续后有所降低, 边支点梁段与原来相同。如果认为原T梁抗剪承载能力刚好满足提升前的荷载要求, 则荷载提高后梁的抗剪承载能力将明显不足。将以距连续支点1/2梁高处斜截面的抗剪承载能力为例计算其抗剪承载能力不足值。简支变连续后连续梁端该截面在同等活载下的剪力变化值。体系转换前后, 1期恒载及汽车活载剪力不变, 2期恒载剪力变大。如果认为原T梁抗剪承载能力刚好满足提升前的荷载要求, 则体系转换后中间支点梁段抗剪承载能力为:
3 几点建议
以两跨16.76m+16.76m简支T梁变连续加固措施为例, 从以上效应分析可得出以下结论:
简支变连续后跨中荷载横向分布系数有所变大, 而中间支点处荷载横向分布系数不变。简支变连续后, 中间支点梁段应力状态发生明显变化, 出现应力反弯现象, 正是此现象降低了T梁砼及箍筋的抗剪承载能力。简支变连续后, 中间支点梁段抗剪承载能力降为原来的94%。简支变连续后由于跨中弯矩的减小, 汽车活载可提高到原来的1.35倍。如果按照跨中弯矩控制来提高35%的活载等级, 则梁端抗剪承载能力不足部分最大为其能提供的承载能力的35.7%。
4 结束语
从上述结论可知, 以简支变连续梁的方法加固多跨简支T梁桥, 跨中抗弯承载能力能够使载活等级提高, 但梁端的抗剪承载能力将产生明显不足。因此, 建议在采用此方法加固多跨简支T梁桥的同时应对中间支点梁段的抗剪承载能力进行加固。如果用跨中弯矩控制来提高T梁桥的荷载等级, 同时也要对边支点梁段的抗剪承载能力进行加固, 避免产生斜裂缝及抗剪能力不足的情况发生。加固的方法可采用粘贴斜向钢板、碳纤维布等材料进行。
参考文献
[1]万鹏, 郑凯锋.组合有限元方法在T形梁桥荷载横向分布分析中的应用[J].
简支T型梁桥 篇3
1.1 桥梁概况
某钢筋混凝土简支T梁桥, 见图1, 采用先简支后桥面连续的形式, 该桥全长304.4m, 跨径组成为4×20m+4×20m+4×20m+3×20m。上部结构采用20米T梁 (4片主梁) , 梁高1.5米。桥面宽度为净7+2×1m。下部结构采用双柱式墩台, 钻孔灌注桩基础。桥台锥坡根据实地地形设置考虑与老桥及道路的衔接。设计荷载为汽-20级、挂-100, 1998年1月建成投入使用。
1.2 桥面改造情况
由于原T梁存在的大量开裂, 且混凝土强度比较低, 桥面铺装破坏比较严重, 因此首先对桥面进行改造, 主要包括:
(1) 原桥面铺装凿除, 重新浇注C40桥面铺装砼, 并布设钢筋网, 桥面横坡1.5%, 由桥面铺装层调整, 桥面铺装厚度为边缘10cm, 中心处为15.3cm。改造后横断面如图2, 桥面铺装必须小心凿除, 避免过大震动, 以免对桥梁造成损伤;
(2) 更换伸缩缝。本次改造设计在两桥台及4#、8#、12#墩处设置伸缩缝, 全桥共设置5道伸缩缝;
(3) 桥梁人行道、栏杆进行全面检查和更换。
改造后的桥面见图3, 可以看出其使用状况得到明显改善, 为了进一步了解其静动力特性的变化, 对该桥进行了环境振动测试, 并在此基础上进行相应的桥梁铺装改造效果评估。
2 桥面改造前后动力特性分析
2.1 环境振动测试及模态识别
2.1.1 测点布置
全桥共十五跨, 每跨20米, 测试对第12跨到第15跨进行。测试时按单侧布置传感器, 每跨的测点布置是相同的, 其中测点布置如图4, 主桥共布置 36个横桥向测点+1个横桥向参考点、36个竖桥向测点+1个竖桥向参考点以及36个纵桥向测点+1个纵向参考点。
2.1.2 环境振动试验
环境振动测试, 具有方便和不中断交通的特点, 在桥梁测试和评估中得到了越来越多的应用。测试时桥梁振动的加速度信号由传感器拾振, 由采集仪采集大量的加速度信号。采样频率为500Hz, 每测站采样时间为10分钟。加速度传感器和数据采集系统见图5和图6。
2.1.3 模态参数识别
通过随机子空间 (SSI) [2]方法获得结构的频率和振型。其中桥面改造前后的频率见表1, 桥面改造前后的振型见表2。
其中用MAC表示的实测动力特性和计算动力特性的相关程度。
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式中:φa与φe分别代表计算与实测模态振型向量。
2.2 有限元模型
2.2.1 计算模型
有限元模型用ANSYS前处理[3]建立, 本文取第十四跨, 按结构的实际尺寸建立模型。模型采用笛卡尔三轴坐标。X轴沿桥纵轴方向, Y轴竖向向上, Z轴为水平横桥方向, 垂直桥纵轴线。有限元模型共有单元2308个, 节点3040个, 有限元模型见图7。
2.2.2 单元类型和材料参数
在有限元模型中, T梁腹板采用shell63单元模拟, 桥面铺装层及T梁翼缘采用solid45单元模拟, 用combin14模拟横向、纵向及其竖向的桥梁约束状况。
混凝土基本材料参数如下:
(1) 桥主梁和横隔板:弹性模量E= 3.05×104MPa, 容重Dens=2500kN/ m3, 密度为2550kg/ m3, 泊松比0.167。
(2) 新铺桥面铺装:弹性模量E= 3.25×104MPa, 容重Dens=2500kN/ m3, 密度为2550kg/ m3, 泊松比0.167。
(a) 整体有限元模型 (b) 有限元模型横断面
2.2.3 边界条件
根据实际位置施加约束, 在桥墩位置的节点竖向施加约束模拟实际固结状况, 横向、纵向施加横、纵向弹簧, 横向弹簧刚度取7.0×106N/m, 纵向弹簧刚度取7.0×106N/m;桥面则施加横向和纵向的弹簧, 以模拟伸缩缝的约束情况, 一端横向弹簧刚度取6.0×106N/m, 纵向弹簧刚度取4.0×106N/m, 另一端横向弹簧刚度取1.8×106N/m, 纵向弹簧刚度取2.5×106N/m。
通过参数修正的办法, 对初始有限元模型进行必要的修正[4], 使得有限元计算结果与实测结果比较吻合。上述参数是修正后有限元模型的参数, 有限元计算得到桥梁动力特性结果参见表1和表2。
2.3 桥面改造前后动力特性
通过表1可以看出, 铺装改造后竖向频率略有减小, 约降低0.6%, 主要是因为改造后桥梁整体质量和刚度都有所增加, 而横向和纵向频率都比原实测频率大, 增大分别为51.2%和32.0%。可见, 其竖向刚度改变不大, 具体提高值要根据静力计算结果进一步分析, 而纵向刚度和横向刚度提高比较明显。加固前后振型没有改变, 见表2
注:原实测未得到竖向3阶频率值。
3 桥面改造前后静力性能分析与评估
3.1 桥面改造前荷载试验概况
根据桥面改造前的静载测试情况, 桥面改造后选取第14跨进行静力分析。分析荷载采用原汽车试验荷载 (30吨载重汽车两部) , 各工况荷载布置图见图8, 测试断面见图9。
3.2 桥面改造后静力分析
3.2.1 挠度计算结果分析
分别按工况一和工况二布载计算。各片主梁的跨中截面和1/4截面的挠度计算值与原实测值和原计算值的比较分别见表3和表4, 可以看出: (1) 在各工况作用下, 原实测挠度、原计算挠度和铺装改造后计算挠度变化规律相同, 且变化连续平稳, 说明该桥具有比较好的横向的连接; (2) 桥面改造后, 跨中截面和1/4截面的变形值比原计算值有一定程度的降低。在工况一作用下, 跨中截面最大变形原实测值、原计算值和铺装改造后计算值分别为6.59mm、6.54mm和5.99mm, 桥面改造后计算值比原实测值下降9.1%, 比原计算值降低8.4%;1/4截面最大变形值分别为4.22mm、4.43mm和4.06mm, 桥面改造后计算值比原实测值降低3.8%, 比原计算值下降8.4%。桥面改造后跨中截面和1/4截面的变形计算值比原实测值和原计算值均有所下降, 说明桥面改造后, 桥梁整体刚度有了一定程度的提高。
注:测点A1、A2、A3、A4分别布置在各主梁跨中截面梁底。
注:测点B1、B2、B3、B4分别布置在各主梁跨中截面梁底。
3.2.2 应变计算结果分析
各片主梁的跨中截面和1/4截面的应变计算值与原实测值和原计算值的比较分别见表5和表6, 可以看出: (1) 原实测值、原计算值和桥面改造后计算值大部分都是拉应变, 原实测应变比较离散, 原计算应变和铺装改造后计算应变变化规律相同; (2) 在工况一荷载作用下, 跨中截面最大应变原实测值、原计算值和铺装改造后计算值分别为291με、198με和188με, 1/4跨截面最大应变值分别为116με、104和95με。说明桥面改造后, 跨中截面和1/4跨截面应变值均比原模型应变计算值有一定程度的降低。说明桥面铺装改造后, 桥梁的整体受力性能得到改善。
4 结论
(1) 通过环境振动测试和模态分析可以得到桥梁的模态特性, 共得到竖向3阶, 横向2阶和纵向1阶模态, 其中竖向、横向和纵向的基频分别5.49 Hz、6.20 Hz和4.813Hz。理论模态分析结果与实验模态分析结果比较吻合, 表明有限元建模的尺寸以及基本材料参数是正确的, 由此建立的有限元模型基本能反映桥梁当前的状态。
(2) 根据动力特性的比较, 可以认为, 桥面改造后竖向改变不大, 而纵向刚度和横向刚度提高比较明显。
(3) 结合静力分析得出:桥梁铺装改造后, 各个截面计算挠度都有所降低, 桥梁整体刚度有了一定程度的提高, 提高值位于1.8%～8.4%。跨中截面和1/4跨截面的应变值均比原模型应变计算值也有一定程度的降低, 说明桥梁整体受力性能得到改善。
(4) 桥面改造一定程度上提高桥梁整体刚度, 改善其受力性能, 但是没有改变桥梁T梁存在的大量开裂和混凝土强度品质比较差的基本状况, 对提高承载能力也是有限的, 所以进一步针对主梁的改造时需采取必要的, 如封闭裂缝, 粘钢等加固措施, 以提高桥梁的承载能力。
参考文献
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简支T型梁桥 篇4
某预应力混凝土简支转连续T梁桥建成于2009 年。 该桥左、右分幅, 左、右幅均为73 孔, 桥梁总长2195.56m。 上部结构为预应力混凝土简支转连续T梁, 跨径布置为7× (5- 30) m+1× (3- 30) m+7× (5- 30) m, 共15 联, 下部结构为钢筋混凝土肋板式桥台, 双柱式桥墩。设计荷载等级:公路-Ⅰ级。
2 桥梁病害及成因
2.1 上部结构病害检测
2.1.1 T梁病害。 左、右幅桥梁共有148 片T梁出现纵向裂缝, 占全桥T梁的20%, 主要分布位置为马蹄侧面, 梁底, 第2、3 道横隔梁之间及第5、6 道横隔梁之间的腹板侧面 ( 沿预应力管道方向) , 其中32 片T梁纵向裂缝宽度>0.2mm, 最大缝宽为1.5mm;136 片边梁腹板、翼缘、马蹄底局部钢筋锈胀、砼剥皮;74 片T梁翼缘、梁端腹板 ( 吊梁位置) 局部砼剥落;9 片T梁梁底局部砼离析, 砼空洞、露波纹管, 砼酥松敲击时掉渣。
病害可能成因:马蹄底部纵向裂缝为预应力张拉过早, 混凝土弹性模量未达到设计要求所致;马蹄侧面出现纵向裂缝均为边梁, 砼长期受水侵蚀腐蚀, 钢筋锈胀, 产生纵向锈胀裂缝;腹板侧面纵向裂缝大致沿预应力管道方向, 预应力管道灌浆受冻、 膨胀导致腹板砼产生纵向裂缝。 边梁腹板、翼缘、马蹄底钢筋锈蚀为边梁长期受水侵蚀所致。 T梁翼缘、梁端腹板 ( 吊梁位置) 局部砼剥落为T梁吊装时未采取措施防止刮碰所致。 梁底砼离析为预制T梁时砼振捣不密实所致。
2.1.2 湿接缝病害。 左、右幅桥梁共有9 孔湿接缝存在横向裂缝, 裂缝间距0.2~0.6m, 宽度泌死, 裂缝处泛碱。 29 道湿接缝局部砼剥落、露筋。 26 道湿接缝局部砼麻面。
病害可能成因:湿接缝横向裂缝为钢筋锈胀所致, 裂缝处渗水宽度泌死。 部分湿接缝局部砼剥落露筋、蜂窝、麻面, 可能均为施工时混凝土振捣不密实、拆模过早混凝土强度未达到设计要求所致。
2.1.3 支座病害。 左、右幅桥梁共有265 个滑板支座钢板锈蚀, 34 个支座轻微老化开裂。
病害可能成因:钢板锈蚀滑板支座均位于简支端墩顶, 简支端设置伸缩缝, 伸缩缝止水带 ( 橡胶条) 破损, 支座钢板受水侵蚀所致。 橡胶支座在自然环境中易老化, 在变形过程中开裂。
2.2 下部结构病害检测
2.2.1 桥墩病害。 右幅1 个墩盖梁大桩号侧距右侧4.3m ( 距跨中1.4m) 自盖梁顶向下有1 条竖向裂缝, 裂缝最大宽度0.85mm, 长度0.65m, 根据裂缝位置判断该裂缝为非受力裂缝, 钢筋探测仪探测裂缝对应箍筋位置因此可能为钢筋锈胀产生。
左、右幅共25 个墩盖梁钢筋锈胀、砼剥落, 12 个桥墩盖梁局部麻面。 钢筋锈胀、砼麻面盖梁均为简支端墩盖梁, 简支端设置伸缩缝, 伸缩缝止水带 ( 橡胶条) 破损, 盖梁受水侵蚀所致。 共16 个墩柱出现竖向裂缝, 裂缝宽度0.1~0.2mm, 可能为钢筋锈胀所致。
2.2.2 桥台病害检测。 左幅0 号台背墙局部砼麻面, 73 号台背墙左侧1 条斜向裂缝, 宽度为1.0mm, 长度为1.0m, 局部砼破碎。 右幅73 号台背墙右侧1 条斜向裂缝, 宽度为1.0mm, 长度为1.0m, 裂缝处渗水。
桥台背墙长期受水侵蚀, 砼腐蚀严重, 在台后土压力作用下易产生裂缝。
2.2.3 墩台基础病害检测。通过水深测量, 依据设计文件中基础设计标高、原地面线标高计算, 左、右幅共14 根桩基外露。 由于桥墩的阻碍, 水流在桥墩周围产生强烈涡流而引起局部冲刷, 导致桩基外露。
2.3 桥面系病害检测
2.3.1 桥面铺装病害检测。 全桥行车道桥面沥青为新铺装。 左幅第15 孔应急车道桥面沥青铺装松散露骨料。 右幅全桥距左侧防撞墙4.0m、5.5m桥面2 条车辙;第62 孔桥面1 处沥青修补。
2.3.2 伸缩缝病害检测。左幅12 道伸缩缝锚固砼麻面, 1 道伸缩缝锚固砼局部啃边破损。 右幅3 道伸缩缝锚固砼麻面, 1 道伸缩缝橡胶条扭曲变形。
由于该桥位于东北地区, 冬季除雪主要采用撒盐等方式, 对砼腐蚀性较强, 造成伸缩缝锚固砼麻面现象严重。
2.3.3 防撞墙病害检测。 桥梁两侧防撞墙底部砼均麻面, 左幅第50孔防撞墙局部钢筋锈胀、砼剥落, 第6 孔防撞墙扶手破损、变形, 第2 孔防撞墙扶手连接件缺失2 个。 右幅7 号墩顶防撞墙顶部有刮痕、局部砼剥落;第7 孔跨中位置及10 号墩顶防撞墙局部砼剥落;第58、59 孔防撞墙局部钢筋锈胀、砼剥落。
冬季除雪时撒盐造成防撞墙底部砼腐蚀严重, 行车撞击造成防撞墙扶手变形、连接件缺失。
此外还对栏杆、护栏、防排水系统、照明标志等附属设施病害进行了检测。
根据《 公路桥梁技术状况评定标准》 ( JTG/H21- 2011) , 该桥技术状况评定等级为3 类。
3 病害处理方法
针对该桥病害现状, 做如下建议:
3.1 对于全桥T梁、桥墩非锈胀裂缝, 缝宽大于及等于0.15mm的裂缝进行注胶封闭处理;缝宽小于0.15mm的裂缝进行涂胶封闭处理。 对于锈胀裂缝凿除裂缝处部分砼, 钢筋除锈后采用聚合物砂浆修补。
3.2 对于全桥上、下部构件砼破损、露筋等病害, 清除腐蚀混凝土, 采用聚合物砂浆修补。
3.3 对于全桥上、下部构件砼因钢筋锈蚀导致混凝土开裂甚至剥落的, 凿除破损混凝土, 钢筋除锈后采用聚合物砂浆进行修补。
3.4 对锈蚀的支座钢板进行除锈, 并涂刷防腐涂料维修处理。
3.5 凿除右幅墩盖梁竖向裂缝周围部分砼, 钢筋除锈后采用聚合物砂浆修补。
3.6 对外露桥墩桩基进行石笼防护处理。
3.7 对全桥左、右侧防撞墙底部麻面砼, 凿毛后采用聚合物砂浆修补处理或采用大理石贴面处理。
4 结论
预应力混凝土T梁桥架设方便、受力合理受到设计者的青睐, 为了提高结构整体性、减小跨中弯矩, 在墩顶设置现浇段, 张拉负弯矩钢束, 将简支结构转化为连续结构。
预应力混凝土简支转连续T梁桥由于其自身的结构及受力特点, 在运营阶段会出现一些病害, 本文以一座预应力混凝土简支转连续T梁桥特殊检测为例, 分析其上部结构、下部结构及桥面系病害特点及成因, 针对病害提出相应维修处理方法, 为同类桥梁检测及维修提供依据。
参考文献
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[2]黄颖, 刘志斌.高速公路桥梁病害分析及加固处理[J].辽宁交通科技, 2005.
[3]刘鹏, 陈吉峰.浅谈滨州黄河大桥预应力T型砼简支梁桥梁体病害及处理方法[J].科技信息, 2009.
[4]李邦映.预应力混凝土连续梁桥病害分析及维修加固设计[J].工程与建设, 2015.
简支T型梁桥 篇5
全桥左幅桥 (旧桥) T梁腹板0～L/4、L/4～3L/4范围内有斜向裂缝, 裂缝宽度为0.1～0.5mm, L/4～3L/4范围内有竖向裂缝, 裂缝宽度为0.1mm～0.3mm, 底板对应箍筋位置有横向裂缝, 部分裂缝向腹板延伸;旧桥1—4号、1—5号T梁翼缘混凝土严重沉陷、破损, 箍筋外露, 部分T梁翼缘渗水泛碱、泛碱处出现网状裂缝。
全桥右幅桥 (新桥) T梁腹板0～L/4、3L/4～L范围内有斜向裂缝, L/4～3L/4范围内有竖向裂缝, 缝宽为0.1～0.45mm, 缝长为0.8～1.35m, 间距为15～125cm;全桥80%横隔板焊接钢板开焊, 铰缝渗水泛碱现象较普遍。
依据辽宁省交通厅公路管理局2012年3月13日会议精神, 该桥加固方案如下:
对左幅桥 (旧桥) 盖梁及上部结构全部拆除, 将左幅桥新建盖梁与右幅桥侧盖梁进行刚性连接, 将右幅桥左侧边梁移至新建桥最左侧, 安装新预制钢筋混凝土梁至设计位置, 新预制主梁与利用旧梁湿接缝及横隔板刚性连接。右幅桥 (新桥) 上部结构采用预应力体系转换进行加固;新预制梁采用先简支后结构连续体系。加固后汽车荷载等级:公路—Ⅰ级。
1 先简支后连续体系结构形式
由于现浇连续梁的施工复杂繁琐、费工费时, 人们一直希望将简支梁的批量预制生产和连续梁的优越性能结合起来, 实现用梁或板批量预制生产的方式来加快连续梁的建设速度, 同时省去繁琐的支模工序。把这种施工方法形成的结构体系称为“先简支后连续结构体系”。图1为先简支后连续体系的结构形式。
2 加固原理
此加固方法是将原两跨及两跨以上简支梁的梁端连接起来, 使受力体系由原来的简支转换为连续, 减小跨中正弯距, 提高结构的承载能力, 同时减少了伸缩缝数量, 提高了行车舒适性。这种方法主要适用于多跨简支梁 (板) 因配筋不足、截面尺寸偏小使桥跨中截面抗弯承载能力明显不足及挠度下挠过大的情况。
3 简支梁旧桥转换连续梁桥加固技术
简支钢筋混凝土梁桥是我国广泛使用的一种桥梁结构形式。经过多年的运营, 钢筋混凝土梁在外界各种因素作用下, 承载力及刚度均已不能满足现代交通的要求。为使旧简支钢筋混凝土T梁能够继续使用, 可以通过将旧简支钢筋混凝土T梁转变为连续体系的方法改造加固, 使其能够满足现代交通的需求。另一方面, 由于简支梁桥桥面伸缩缝的存在 (特别是多跨长桥, 不仅缝多, 且缝宽亦随温差、收缩、荷载因素而相应变化) , 致使行车颠簸频繁。为了提高行车舒适性, 通过一定的措施可将简支梁纵向连续成连续梁形成连续体系。
旧简支钢筋混凝土梁纵向转变为连续体系后, 关键问题是保证运营状态下支座负弯矩区混凝土不开裂。一个行之有效的方法是在支座负弯矩区设置预应力钢束。施加预应力的方法是预先埋设预应力钢束, 然后在原钢筋混凝土梁上新浇注一层混凝土, 使预应力钢束与新浇注的混凝土粘结在一起共同工作。通过施加预应力的方法可保证负弯矩区混凝土不出现拉应力或混凝土不开裂。
4 加固设计要点
4.1 施工流程
施工阶段一:浇注支座垫石, 设置临时支座;
施工阶段二:加固横隔梁、梁端加宽, 依次浇注墩顶现浇段混凝土、旧梁楔形块、T梁间湿接缝混凝土;
施工阶段三:从第1孔到第3孔, 依次浇注C40桥面铺装混凝土;
施工阶段四:张拉预应力束, 按照N2-N1-N4-N3顺序张拉、注浆、封锚;
施工阶段五:去除临时支座, 浇注防撞墙, 摊铺沥青混凝土。
4.2 墩顶预应力束纵向构造 (图2)
5 施工顺序
一联的施工顺序为:拆除桥面铺装混凝土、人行道、栏杆与铰缝混凝土→顶梁或移梁→浇注支座垫石与临时支座 (可采用硫磺砂浆) →梁就位后, 加固横隔梁→梁端加宽、墩顶现浇段及放置支座→现浇湿接缝、楔形块与预埋波纹管 (千斤顶张拉位置必须预留) →浇注桥面铺装混凝土→墩顶预应力穿束后按设计顺序张拉→去除临时支座、注浆与封锚。以上施工顺序也可同时进行, 但在张拉预应力束前, 必须浇注完一联的桥面铺装混凝土 (千斤顶张拉位置必须预留) , 且其混凝土强度必须达到设计强度的100%;浇注千斤顶张拉位置混凝土, 最后浇注防撞墙混凝土。
6 墩顶预应力连续段施工
墩顶预应力连续段施工分墩顶现浇施工、T梁端加宽、楔形块施工、预应力施工、桥面铺装施工五部分。
6.1 墩顶现浇段施工
施工前端横隔梁凿除50cm宽, 端横隔梁内侧充分凿毛, 梁端腹板全部凿除, 增加连接钢筋, 以利墩顶混凝土间的相互结合。垫石达到养生期后, 将橡胶支座及支座上钢板放好。本项工程在墩项连续段施工中采用了双支座代替以前加固采用的单支座, 这是在以前加固项目中没有用过的, 双支座由于受到T梁底部空间限制, 施工难度较大。
6.2 T梁端加宽
T梁端加宽即梁端部的腹板加宽, 目的是增加支点附近的抗剪力和满足支座对支承宽度的要求, 对梁端部的腹板予以加宽。加宽处的混凝土要充分凿毛, 梁底混凝土全部凿掉, 露出梁底层主筋, 有利于梁与梁之间连接钢筋焊接, 增加的连接钢筋两端均需与原主梁相应位置的主筋进行单面焊接, 焊缝长度不得小于10d。
6.3 楔形块施工
楔形块施工是关键工序, 将直接影响到预应力的施加与效果。楔形块是在T梁腹板两侧增设的一个锚固块, 具有一定的刚度。施工时楔形块与原T梁腹板接触部位要充分凿毛, 先凿除相应位置的混凝土表面的炭化层, 露出混凝土内的粗骨料, 粗糙程度达到6mm以上, 利于新旧混凝土的结合。本项工程中采用了双楔形块构造, 其中一个楔形块跨在1/4处的横隔梁上, 施工难度较大, 我们采用了整体支模板的方法, 即1/4处的横隔梁、梁端加宽与楔形块和桥面板整体支模板, 一次性浇注混凝土, 经试验证明, 结构的内在质量得到了保证, 同时构件外观也很美观。
6.4 预应力施工
本项目预应力施工中锚具采用BM15-3和BM15-4, 钢绞线为公称直径15.24mm (0.6英寸) 的低松弛普通钢绞线, 公称截面积140mm2, 标准强度1860MPa, 弹性模量1.95×105MPa。为保证施工质量, 将钢绞线在浇注混凝土前先穿入波纹管中, 这一点与以前的先张法和后张法不一样。张拉时混凝土强度达到设计强度的100%且龄期达到10d要求。张拉时采用单根张拉, 两侧对称施工, 与伸长量双控。张拉完成后管道及时注浆。
6.5 桥面铺装施工
墩顶有部分预应力是浇筑在桥面铺装混凝土中的, 同时桥面铺装的钢筋网在墩顶处增设了负弯矩钢筋。桥面铺装混凝土浇注完成后, 形成了整个墩顶连续体系。
7 简支梁桥变为连续梁桥后的主要优点
(1) 将简支梁转变为连续梁后, 主梁的承载力有较大程度的提高, 同一等级荷载作用下的跨中截面挠度有明显的降低, 刚度提高显著。
(2) 纵向连接区域由于施加了预应力, 连接区域的裂缝数量和宽度明显少于未施加预应力的区域, 施加预应力可以有效地减少裂缝宽度和数量。
(3) 在连接处设置双支座可以有效地增加梁的刚度, 减少裂缝数量, 改善连接处混凝土的受力, 应变分布更为均匀。
(4) 纵向连续长度对负弯矩区的裂缝数量及间距有一定的影响, 增加了预压应力区的范围, 减少了负弯矩区的裂缝数量, 增大了裂缝间距。
简支T型梁桥 篇6
关键词：在用装配式简支T梁,桥梁加固,体系转换
1 前言
由于装配式简支T梁采用工厂预制, 现场装配施工, 施工时由于施工队伍技术水平参差不齐, 导致桥梁整体横向联系较差, 加之现行实际运营荷载超限, 导致桥梁结构在运营中横向联系破损而出现单梁受力过大或各种病害。而我国在用的装配式简支T梁结构在国省干线又占据了绝对比例, 因此对该桥型进行病害分析、维修加固、消除安全险患就显得尤为重要。但无论采用哪种加固方法, 均应据结合结构的病害情况、经济技术指标才能确定最终方案。
2 加固工程实例
2.1 工程概况
某桥建于1986年, 上部结构为30m预应力混凝土简支T梁桥, 每孔7片梁, 如图1。全桥共12孔, 桥梁总长370m。下部结构为重力墩、肋板式桥台, 浅基础。桥面净宽为9.0m和两侧各设1.25m人行道。桥面铺装采用沥青混凝土铺装。设计荷载等级均为汽车—20级、挂车—100。
2.2 结构主要病害情况简介
(1) 全桥T梁翼缘普遍受水侵蚀;全桥共有4片T梁梁端处翼缘局部破损;9-1号梁右侧翼缘有1条斜向裂缝, 裂缝宽度为0.60mm。翼缘裂缝较宽, 已经严重超过规范限值, 这对结构病害较为不利, 若钢筋混凝土桥面铺装层破损, 则桥面容易形成局部破损露空。
(2) 全桥T梁铰缝普遍渗水泛碱, 边铰缝泛碱较严重。全桥空心板3%的铰缝有轻微泛碱现象, 1%的铰缝局部破损露筋。这将对T梁混凝土耐久性造成较不利影响, 最终导致结构承载能力下降。
(3) 全桥T梁2%的横隔梁下缘局部破损、钢板外露、锈蚀。横隔梁的破损会直接导致结构横向分配能力下降, 这对行车安全造成一定的隐患。
2.3 加固方案
通过对该桥病害结构维修加固综合考虑整治方案, 使结构承载能力提高, 行车舒适性增强, 且加固后桥梁适应日益增加的重载交通需要。
(1) 针对该桥所处的地理位置和实际运营的交通情况, 将原荷载标准提高荷载等级至城市—B级。
(2) 为增加桥梁结构的行车舒适性, 将原结构简支结构变更为连续结构, 对T梁采用在墩顶增加预应力钢筋进行体系转换, 如图2。
(3) 对T梁横隔梁局部凿除, 重新浇筑横隔梁。对T梁翼缘局部凿除, 重新浇筑湿接缝。这将大大提高结构的横向分配能力, 对于单梁来说, 相应的结构荷载效应降低, 间接地提高了结构的承载能力。
(4) 对T梁简支端及连续端梁端腹板加宽, 这即可以满足连续结构的要求提高结构。
(5) 拆除原桥桥面铺装混凝土及沥青混凝土, 全桥重新浇筑铺装层混凝土。
2.4 内力分析
(1) 结构计算说明:
结构分析采用有限元程序桥梁博士V3.3梁单元进行。结构计算时共离散为106个单元, 如图3。
(2) 施工阶段:
本次施工阶段按两种方案进行模拟, 如表1。
(3) 按相应施工阶段方案一、二组合Ⅰ、Ⅱ, 正应力如图4～图7, 内力计算结果见表2。
由图3、图4知:组合Ⅰ σha方案一=14.2MPa<0.5R
组合Ⅱ σha方案一=15.3 MPa <0.6R
由图5、图6知:组合Ⅰ σha方案二=16.1MPa<0.5R
组合Ⅱ σha方案二=16.6 MPa <0.6R
由此, 成桥后施工阶段方案一、二应力:
组合
组合
其中施工方案二虽较方案一施工工序简单, 但T梁下缘的正应力方案二的增加明显。因此从安全的角度出发采取方案一更加合理。
结构的承载能力方面, 加固前后正截面承载能力提高25%, 斜截面由于体系转换后, 截面加大, 承载能力提高了150%, 由此可知加固结构承载能力提高明显。
3 注意事项
(1) 在对已经运营了26年的桥梁改造加固中, 由于结构的收缩、徐变均基本完成, 而后加固截面新浇注的混凝土其收缩、徐变才开始, 由此产生的二次力, 这对结构跨中截面相对有利, 而对墩顶截面则相反, 设计中必需加以注意。
(2) 施工中必须按设计的施工工序进行施工, 否则过早进行体系转换, 如施工阶段方案二中主梁下缘正应力会增加9%～12%, 这降低了结构的安全储备, 对结构受力较为不利。
4 结论
采用本方法对预应力混凝土简支T梁桥改造加固时, 桥梁结构承载能力提高了25%以上。这种采取简支变连续的加固方法, 在对在用桥梁结构进行提载加固时, 即满足了结构的承载能力, 又有效地提高了行车的舒适性, 在实践中收到了较好的加固效果。当然也应该注意到对该类桥梁改造加固时, 加固设计中需要加强对各施工阶段的验算, 以免加固后对结构又产生其它不良影响。
参考文献
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[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
简支T型梁桥 篇7
江西坡大桥位于贵州省贵阳至新寨高等级公路K71+538处, 为分幅双向四车道桥梁。桥梁左幅为9×30m预应力混凝土T型梁桥, 桥长309.78m;右幅为10×30m预应力混凝土T梁桥, 桥长317.13m, 两幅桥宽均为12m。桥梁平面位于圆曲线上, 圆曲线半径为R=400m, 纵坡为4%。该桥运行多年后桥面多处出现纵向、横向裂缝, 且部分已修补过的桥面再次出现了裂缝, 桥面破损相当严重, 严重影响行车安全, 特别是雨天时桥面上多次发生严重交通事故。
二、原因初步分析
该桥上部构造为30m预应力混凝土T梁, 每跨横向由5片梁组成, T梁仅两端各设置一道横隔板, 中部无横隔板。预制T梁间设计考虑为铰接, 铰缝宽度仅10cm。预制T梁顶面为现浇的14cm厚C50钢筋混凝土桥面板, 层内设置有双层φ12钢筋网, 面层为6cm C50水泥混凝土桥面, 层内设置φ6.5钢筋网, 网距较大, 为20×20cm。
调查时发现桥面裂缝以顺桥向裂缝为主, 顺桥向分布没有规律, 但大多较长, 跨越2~3跨, 横向主要分布在慢车道上, 快车道及外侧路缘带较少。桥面横桥向裂缝较顺桥向裂缝略少, 同样多分布于慢车道上, 顺桥向则各跨均有分布, 没有规律。现场调查时遇到养护人员在对局部严重破损的桥面进行修补工作, 通过现场观察, 发现桥面打开部分面层6cm水泥混凝土全部破坏, 而下层14cm桥面板未发现裂缝。另外发现6cm面层内钢筋均未置于面层上部, 而是置于面层与桥面板的结合面处。调查时还发现该桥在重型车辆或高速小型车辆通过时桥梁震动严重, 该现象在跨中尤其明显。
通过现场调查分析, 初步认定裂缝发生的主要原因有以下几点:
1.桥梁所处路线平面曲线半径小、纵坡大, 桥面采用水泥混凝土, 摩阻力较小。由于公路等级较高, 车辆运行速度较快, 故车辆在桥面紧急制动的现象较为突出, 尤其是大型车辆由于惯性大, 极易长时间制动。这些都引起桥面面层受到的顺桥向水平力和横桥向水平力较大, 而桥面面层配置钢筋直径较小、网距较大, 难以承受这些水平力, 多次作用下极易引起破坏。故可考虑将刚性桥面面层改为改性沥青混凝土 (柔性面层) , 既增大摩阻力、保障行车安全又易于施工、缩短因桥面面层施工而封闭交通的时间且便于今后养护。
2.面层破坏而下层桥面板未发现裂缝, 说明桥面板受力是能够满足使用要求的, 故桥面裂缝不是下层的反射裂缝。因桥面裂缝均没有特别明显的规律, 桥面板受力后是否产生裂缝可通过建模计算进行进一步分析。
3.重型车辆或高速小型车辆通过时在T梁跨中桥梁震动严重, 说明T梁的横向整体刚度较差, 震动的频繁容易造成桥面混凝土的疲劳破坏, 对T梁梁体及支座等构件也会造成不良影响。故可考虑在跨中增加横隔板以增大桥梁的整体刚度, 减小桥梁的震动。
三、结构计算分析
由于下层桥面板未发现裂缝, 故建立空间模型对T梁桥面板进行受力分析。分析程序采用大型空间计算程序Midas2006, 模型单元采用板单元, 计算模型图见图1:
计算中考虑两种模型, 一种按实际桥梁布置, 另一种在跨中增加三道横隔板, 两种模型的桥面板应力计算结果如下表:
注:表中单位为MPa
注:表中单位为Hz
从表1中我们可以看出, 桥面板的最大拉应力为1.67MPa, 小于C50混凝土的容许拉应力, 故下层14cm厚桥面板层是不应产生裂缝的, 故设计时可不考虑对该层进行处理。
从表2中我们可以看出, T梁增加横隔板后基频由无横隔板的3.96Hz变为3.54Hz, 说明增加横隔板后桥梁的整体刚度有了一定增加, 桥梁震动相应的也会减小。虽然增加了三道横隔板后增加了恒载, 但由于横隔板自重较轻, 且考虑新增横隔板的受力横向分布作用, 则起控制设计作用的边梁所受活载也将减小, 各片T梁的受力分布也更趋于合理, 故不会对T梁产生不利影响。
四、设计方案
通过各方面分析, 综合考虑现场的环境因素及施工方案, 确定了设计方案, 主要包含以下几个方面:
1.在每跨T梁跨中段增加三道横隔板 (横隔板大样如图2) 。由于该桥桥墩较高, 桥墩最高有35m, 故横隔板采用预制吊装方案。横隔板厚度为20cm, 中部设2个临时固定孔, 用φ25圆钢两端攻丝套螺母固定。横隔板间主筋采用焊接连接, 湿接缝采用微膨胀混凝土。
2.由于水泥混凝土桥面摩擦系数较小, 且本桥位于大纵坡和小半径平曲线复合的路段, 雨天时车辆极易发生交通事故, 故设计时将刚性桥面面层改为柔性面层, 增大桥面的摩擦系数。采用方案为凿除桥面6cm厚水泥混凝土面层, 改用改性沥青混凝土铺筑, 沥青混凝土与桥面板间涂刷沥青基防水涂料。
五、施工方案
根据确定的设计方案, 施工时主要分两部分实施:
1. 预制横隔板安装。
横隔板在预制场预制好后运至现场对应位置桥梁正下方, 在桥面打孔后用钢丝绳垂直起吊, 到达设计位置后通过φ25圆钢两端攻丝套螺母固定在T梁上, 然后向横隔板在与T梁表面结合处的预留孔内贯注JGN结构胶, 最后再焊接横隔板间钢筋、浇注湿接缝混凝土。施工时支架采用型钢焊制的小型吊架。
2. 桥面系改造。
先用路面切缝机将桥面面层按1m方格切块, 切割深度控制在6cm以内, 待横隔板施工完成后采用小型路面凿除机凿除桥面面层, 清洗干净后涂刷防水材料, 最后铺筑改性沥青混凝土。
六、实施效果
由于原有T梁施工质量较差, T梁表面与预制横隔板多处不能紧密结合, 施工时需对多个预制横隔板进行人工处理, 故耗时较多, 而且受到高等级公路通行交通组织的影响, 施工期略长, 为5个月。桥面6cm厚面层凿除后经过仔细检查在14cm厚桥面板上未发现裂缝, 与设计分析一致, 故按设计方案清洗后涂刷防水涂料后铺筑改性沥青混凝土。由于面层采用沥青混凝土, 故不需施工养护期, 大大减短了桥面封闭交通的时间。
施工完成后通过两年的运营, 特别是经历了2008年初罕见的长时间凌冻天气后桥面完好无损, 为当时的抢险救灾工作提供了有力保障。另外改造后桥上的交通事故率也大大降低, 到目前为止未发生一起交通事故, 这些都受到了业主单位及养护部门的好评。
七、小结
1.通过加固处理, 桥梁通行情况得到了良好改善, 交通事故率大大降低, 证明了采用增加横隔板及将桥面刚性面层改为柔性面层的方案是可行的且适宜的。在该桥所处的高等级公路上还有同类桥梁十多座, 同样有类似的桥面病害, 本桥的成功加固对今后同样类型桥梁病害加固起到了积极的示范作用。
2.通过计算分析, 正确判断了下层桥面板未损坏, 合理确定了设计方案, 节约了投资。