裝配式梁橫隔板病害分析

由于結(jié)構(gòu)不良，16m通用鋼筋混凝土t梁施工于高速公路上。由于施工質(zhì)量差，隨著運(yùn)營時(shí)間的延長和運(yùn)營車輛的發(fā)展，橋閥維修部門在檢查過程中發(fā)現(xiàn)，t梁中的橫截面有很多缺陷，一些橫截面的故障相對(duì)嚴(yán)重。從歷次檢查結(jié)果的對(duì)比來看,隨著T梁橫向聯(lián)系的破壞,部分主梁開始出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性病害,如T梁跨中腹板產(chǎn)生超限U型裂縫,支點(diǎn)附近產(chǎn)生斜向腹剪裂縫;此外,橋梁的其它部位如橋面鋪裝、支座等相繼出現(xiàn)相應(yīng)病害。從近幾年多條高速公路的檢查情況來看,裝配式T梁橫隔板的病害較為普遍,已經(jīng)逐漸成為T梁橋的常規(guī)病害之一。本文結(jié)合某高速公路16m裝配式T梁橫隔板出現(xiàn)的病害情況,分析了橫隔板處于不同工作狀態(tài)時(shí)T梁受力性能的改變情況,對(duì)T梁橫隔板病害的危害性進(jìn)行了討論,為新建T梁結(jié)構(gòu)的施工管理及在役T梁橋橫隔板的維修加固提供參考。1橫向連接鋼筋破壞模式某高速公路16m裝配式普通鋼筋混凝土T梁橫斷面布置如圖1所示,T梁橫隔板連接構(gòu)造如圖2所示。根據(jù)檢查結(jié)果,T梁橫隔板主要病害如下:1)橫隔板連接鋼筋斷裂。從橫隔梁連接鋼筋斷裂的位置可以看出,橫向鋼筋基本上在鋼筋與鋼板焊縫焊接結(jié)束的位置處出現(xiàn)斷裂,這與焊接施工對(duì)鋼筋力學(xué)性能存在影響有關(guān)。橫向連接鋼筋的破壞模式與鋼筋的受拉破壞模式不同,鋼筋的斷裂面呈平面狀,比較光滑,且無明顯的頸縮現(xiàn)象,初步分析認(rèn)為應(yīng)是鋼筋在拉應(yīng)力及剪應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的疲勞破壞。橫隔板連接鋼筋斷裂破壞如圖3所示。2)由于T梁橫隔板的破壞,主梁跨中腹板產(chǎn)生U形裂縫(圖4),主梁支點(diǎn)位置腹板產(chǎn)生斜向裂縫(圖5)。3)由于T梁橫隔板的破壞,上部結(jié)構(gòu)梁格體系隨之破壞,表現(xiàn)為T梁翼緣板損壞較嚴(yán)重,接縫處混凝土脫落、滲水,水流侵蝕梁體并在梁體表面析出白色鈣化物(圖6),同時(shí)橋面鋪裝亦出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破損。2t梁橫向分布系數(shù)根據(jù)橫隔板的現(xiàn)場檢查結(jié)果,擬將橫隔板橫向連接狀態(tài)分為三類,三種連接狀態(tài)分別如下:狀態(tài)一橫隔板連接狀態(tài)處于原設(shè)計(jì)狀態(tài),即橫隔板及橋面板翼緣連接狀態(tài)均良好。狀態(tài)二橫隔板連接狀態(tài)正常,橋面板連接破損,此種狀態(tài)主要分析在橋面交通較繁忙的情況下,不對(duì)橋面板破損進(jìn)行處理而僅對(duì)橫隔板進(jìn)行加固的情況下主梁受力性能的改善情況。狀態(tài)三橫隔板連接斷裂和橋面板連接破損同時(shí)存在,此狀態(tài)代表了目前較多T梁橫向聯(lián)系的工作狀態(tài)。由于橫隔板斷裂和橋面板連接破損,此時(shí)梁體假定為單梁受力狀態(tài)。根據(jù)上述三種假定的工作狀態(tài),計(jì)算三種工作狀態(tài)下T梁橫向分布系數(shù)如表1所示。從表1T梁橫向分布系數(shù)計(jì)算結(jié)果可以看出,當(dāng)T梁橫向聯(lián)系減弱較小時(shí)(橋面板連接破損,而橫隔板連接狀態(tài)正常),汽車活載作用下邊梁的橫向分布系數(shù)略有減小,次邊梁和中梁的橫向分布系數(shù)均增大,中梁最大增量為26%,掛車活載作用下邊梁的橫向分布系數(shù)基本不變,次邊梁和中梁的橫向分布系數(shù)均增大,中梁最大增量為30%。當(dāng)T梁橫向聯(lián)系全部破損時(shí),T梁處于單梁受力狀態(tài),汽車活載作用下邊梁的橫向分布系數(shù)減小,次邊梁和中梁的橫向分布系數(shù)均增大,中梁最大增量為213%,掛車活載作用下邊梁的橫向分布系數(shù)減小,次邊梁和中梁的橫向分布系數(shù)均增大,中梁最大增量為192%。從上面分析可以看出,若T梁橫向聯(lián)系減弱,邊主梁橫向分布系數(shù)減小或基本不變,而中主梁橫向分布系數(shù)均增大,即中主梁橫向分布系數(shù)隨著橫向聯(lián)系的減弱而增大,這對(duì)于部分橋梁中主梁配筋與邊主梁配筋不一致(一般來說中梁配筋要少)的情況,中主梁的受力狀態(tài)將更為不利。3汽車及懸掛活載作用下的跨中截面彎矩變化根據(jù)上面計(jì)算得到的橫向分布系數(shù),將設(shè)計(jì)活載在縱橋向按最不利布載方式加載,計(jì)算得出1#～3#T梁三種狀態(tài)下內(nèi)力對(duì)比結(jié)果如表2、表3、表4所示。從表2、表3、表4可以看出,對(duì)于狀態(tài)一和狀態(tài)二,邊梁、次邊梁和中梁汽車及掛車活載作用下跨中截面彎矩變化較小,對(duì)于連接狀態(tài)最差的狀態(tài)三,就中梁(3#梁)而言,汽車及掛車活載作用下跨中截面彎矩分別增大2.52倍和2.40倍。參考《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10002.3—99)及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010—2002)鋼筋疲勞應(yīng)力幅的規(guī)定,三種狀態(tài)下T梁跨中受拉鋼筋應(yīng)力疲勞驗(yàn)算結(jié)果如表5、表6、表7所示。從表5、表6、表7可以看出,狀態(tài)一和狀態(tài)二下鋼筋應(yīng)力狀態(tài)接近,主梁鋼筋總應(yīng)力和應(yīng)力幅均在規(guī)范限值范圍之內(nèi),T梁主筋均無疲勞隱患。狀態(tài)三下中梁鋼筋總應(yīng)力及活載應(yīng)力幅均超過規(guī)范要求,存在極高的疲勞破壞安全隱患。4t梁橫葉片的維修與加固橫隔板一旦出現(xiàn)斷裂而得不到及時(shí)維修,誘發(fā)對(duì)應(yīng)翼板開裂后,繼而就很容易形成和接近狀態(tài)三所描述的情況,也即T梁主筋存在較大的疲勞破壞安全隱患。由于疲勞破壞為脆性破壞,事先沒有任何預(yù)兆,因此這種病害危害性極大,而目前各高速公路車輛超載運(yùn)營的情況較為普遍,也進(jìn)一步助長了這種危害的發(fā)生和發(fā)展。從運(yùn)營安全