前言
在20世紀(jì)70年代末90年代初，我國(guó)修建的大跨梁式橋中，帶掛梁的預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)橋是主要的橋型之一，經(jīng)多年使用，有相當(dāng)一部分的這類(lèi)橋由于各種原因出現(xiàn)了病害而不能正常使用，不得不進(jìn)行加固維修。下面就這種橋型常見(jiàn)病害的產(chǎn)生原因作出分析，介紹一些加固方法，并通過(guò)實(shí)橋加固示例來(lái)說(shuō)明加固效果。
1、T型剛構(gòu)橋梁的常見(jiàn)病害及產(chǎn)生原因
帶掛梁的預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋，一般采用懸臂澆注、懸臂拼裝、支架現(xiàn)澆或在墩位處現(xiàn)澆后轉(zhuǎn)體施工形成，常見(jiàn)的病害及原因如下。
?。?）懸臂端部牛腿下?lián)线^(guò)大。主要原因有梁的剛度下降、縱向預(yù)應(yīng)力損失太多、施工質(zhì)量差、材質(zhì)差、超載和基礎(chǔ)沉陷等。
?。?）懸臂根部頂面開(kāi)裂。主要原因?yàn)槭┕べ|(zhì)量差、縱向預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大又嚴(yán)重超載造成強(qiáng)度不足。
?。?）懸臂1／2’跨附近腹板出現(xiàn)斜裂縫。該處雖不是剪力最大處，但變高度梁的腹板高度變化較大。主要原因?yàn)樨Q向預(yù)應(yīng)力損失較大、腹板抗剪強(qiáng)度不夠、超載等。
（4）懸臂端部?jī)筛拱蹇缰械呐Ｍ葯M梁上的豎向裂縫。主要原因?yàn)榕Ｍ葯M梁的橫向預(yù)應(yīng)力損失較大、超載等。
?。?）T構(gòu)墩身出現(xiàn)水平裂縫較為難見(jiàn)，至于箱梁頂板跨中底面出現(xiàn)縱向裂縫與連續(xù)梁等其它箱形梁橋一樣有類(lèi)似的原因，這里不作評(píng)論。總之，有相當(dāng)一部分T型剛構(gòu)橋剛竣工的時(shí)候，沒(méi)什么問(wèn)題，使用一段時(shí)間后就出現(xiàn)一些病害。各方向的預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大與施工質(zhì)量有很大關(guān)系，特別是為趕工期，施加預(yù)應(yīng)力過(guò)早，混凝土徐變?cè)斐傻念A(yù)應(yīng)力損失較大。另外，超載現(xiàn)象難以控制，實(shí)際使用中，超出設(shè)計(jì)活載標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)輛時(shí)常過(guò)橋，特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展快的地區(qū)，更是如此。
2、加固方法
對(duì)于端部牛腿下?lián)线^(guò)大的問(wèn)題，只有從改善T構(gòu)的受力及提高剛度著手，相對(duì)有效而又簡(jiǎn)便的方法是在橋面增加預(yù)應(yīng)力筋，以增加箱梁頂面抵抗負(fù)彎矩的能力。具體做法是：結(jié)合橋面的翻新改造，將原箱梁頂板面上的混凝土鑿除，根據(jù)新增預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量，在T構(gòu)兩端牛腿部位和靠近牛腿處的橋面板上鑿出橫向?qū)ΨQ(chēng)的縱向?yàn)?-3排深約10CM的楔形錨坑，錨坑位置須避開(kāi)原橋面預(yù)應(yīng)力筋束位置。用高壓空氣將板面特別是錨坑的灰塵吹凈，再用高壓水沖洗干凈。在橋面鋪設(shè)穿有預(yù)應(yīng)力筋的扁形波紋管或直接鋪設(shè)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力筋從T構(gòu)牛腿附近的一端拉到另一牛腿附近端。在錨坑里用環(huán)氧砂漿埋設(shè)事先焊接好的錨座，以便安放扁型錨具，見(jiàn)圖1和圖2。將近一半的錨板高度埋于箱梁頂板面以下，預(yù)應(yīng)力筋套管或無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋緊貼箱梁頂板面，以便使頂板舊混凝土也承受一部分壓力，待環(huán)氧砂漿固化后，穿索張拉至設(shè)計(jì)張拉力的5%-10%，以使預(yù)應(yīng)力筋拉直、拉緊定位。在錨頭后縱向幾米長(zhǎng)的頂板上鉆約10CM深的孔，孔距大約在20倍孔徑左右，孔位應(yīng)避開(kāi)原箱梁頂板縱向鋼筋，呈梅花形分布在新布置的預(yù)應(yīng)力筋四周。用高壓空氣將孔洞和橋面吹干凈，再用環(huán)氧膠液埋設(shè)按計(jì)算所需數(shù)量直徑不小于16cm的倒L形抗剪栓，或采用其它植筋方法設(shè)置抗剪栓。按新的橋面線形支模板并鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，新澆橋面混凝土的預(yù)壓力主要通過(guò)抗剪栓傳遞給箱梁頂板，并增強(qiáng)新舊混凝土的整體性。橋面混凝土采用鋼纖維混凝土，標(biāo)號(hào)不低于原箱梁混凝土，以減小收縮、徐變，防止龜裂。為了保持橋面原有的線形，牛腿下凹處會(huì)因新澆注混凝土填層太厚，增加T構(gòu)恒載負(fù)擔(dān)。為此可在保證滿足扁錨錨板局部承壓強(qiáng)度所需的填層厚度以上部分，采用輕質(zhì)骨料的混凝土或三角填層的空心板混凝土橋面。另外，保證箱梁頂板面的粗糙與潔凈也很重要。還有一種做法是：在T構(gòu)兩端靠近牛腿處的所有腹板兩側(cè)設(shè)置錨座，張拉體外預(yù)應(yīng)力鋼束，對(duì)于一箱多室的箱形梁也可只在幾塊中腹板兩側(cè)設(shè)體外索。采用此種做法時(shí)，因牛腿處腹板較矮，設(shè)置體外索有限，抵抗懸臂負(fù)彎矩的力臂減小，其效果不如在橋面增加預(yù)應(yīng)力。但也有一些優(yōu)勢(shì)，如不必鑿除原橋面混凝土，不必中斷交通，費(fèi)用較低，施工方便，可換索或再次張拉。只有在牛腿下?lián)喜淮蠡蛱岣吲f橋荷載等級(jí)，且原橋面尚好、箱梁腹板較多的境況下采用?；蛘呦仍诟拱鍍蓚?cè)張拉體外索，再在橋面混凝土層里張拉體內(nèi)索。體外索可采用環(huán)氧全涂裝的無(wú)粘結(jié)PC’鋼絞線，若干根組成一束，或采用外有防護(hù)套管，管內(nèi)有防腐填充材料的集束鋼絞線或無(wú)粘結(jié)鋼絞線。設(shè)置體外索的具體做法是：在靠近牛腿的腹板上，避開(kāi)原腹板里的下彎索鉆孔，把相應(yīng)位置的腹板混凝土打毛后，將焊有體外索錨座的鋼板孔眼與腹板上的混凝土孔對(duì)齊，穿高強(qiáng)螺栓并初擰，用兩側(cè)的鋼板夾緊中間的混凝土腹板，鋼板與腹板間留有3-4mm的縫隙，灌環(huán)氧樹(shù)脂膠液到縫隙中，將鋼板粘貼在腹板兩側(cè)，膠液固化后，擰緊高強(qiáng)螺栓到設(shè)計(jì)拉力。鋼板大小及高強(qiáng)螺栓個(gè)數(shù)是根據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂膠液粘貼鋼板和混凝土的實(shí)驗(yàn)抗剪強(qiáng)度計(jì)算出來(lái)的。體外索從T構(gòu)牛腿一端拉到另一端，墩頂處穿過(guò)橫隔板上預(yù)先鉆好的孔洞，保持為一條直線，沿途以小于5m的間距設(shè)支架將體外索夾緊固定，以減小自由長(zhǎng)度，防止過(guò)大的振動(dòng)（如圖1）。對(duì)于箱梁裂縫較集中的部位，如鑿除橋面鋪裝層后，墩頂處箱梁頂板上緣的橫向裂縫、懸臂1／2跨附近腹板斜裂縫、牛腿端橫梁豎向裂縫、箱梁頂板跨中下緣縱向裂縫等部位，可采用粘貼碳纖維片或粘貼鋼板的方法，增強(qiáng)混凝土受拉區(qū)的抗裂性。粘貼用的環(huán)氧樹(shù)脂膠液不限于某種型號(hào)的產(chǎn)品，只要經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明有足夠的粘結(jié)性、滲透性、抗老化性即可，固化時(shí)間以能使施工操作完成為宜。對(duì)于粘貼碳纖維片的膠液，另有一些特殊要求。
3、結(jié)語(yǔ)
文中所述的T型剛構(gòu)橋梁加固方法是目前橋梁加固新技術(shù)的一部分，通過(guò)實(shí)橋的應(yīng)用證明：技術(shù)上可行，所需設(shè)備也少，只要求設(shè)計(jì)考慮周到，施工認(rèn)真仔細(xì)，效果還是理想的。
