梁橋橫隔板病害分析

0影響橋梁整體性能。根據橋梁橫向聯(lián)系在橋的結構中非常重要，尤其是t梁橋。它起到將各片主梁相互連成整體的作用;其剛度越大,橋梁的整體性越好,在荷載作用下各片主梁就能較好的協(xié)同工作。然而設計和施工中橫向聯(lián)系構件的設置和質量往往被忽視,有時甚至將其省略,造成橋梁整體性能降低。隨著橋梁的運營和車輛荷載的不斷增加,當橫向聯(lián)系發(fā)生破壞后,荷載將無法有效地橫向分布,導致主梁單梁受力,引起主梁、橋梁開裂等病害,威脅到橋梁的運營安全。現通過對某高速公路T梁橋橫隔板病害分析,介紹橫隔板加固技術,為類似T梁橫隔板病害提供借鑒。1t梁橫分隔研究通過對某高速公路T梁橋進行病害調查發(fā)現:(1)多座橋梁橫隔板出現了破損,開裂現象,且橫隔板裂縫在重車作用下出現明顯的開合,橋梁橫向聯(lián)系較弱;(2)部分橫隔板不共面,出現錯臺現象。圖1為某14×20m預應力砼T梁橋,橫隔板出現破損、開裂現象,尤其是行車道下橫隔板破損現象最為嚴重,重車通過時,可見裂縫明顯張開。破損區(qū)域經環(huán)氧砂漿簡單修復后,裂縫立即反射,將破損區(qū)域混凝土鑿除后,發(fā)現連接鋼板焊縫開裂,部分連接鋼板甚至斷裂。圖2為T梁橫隔板因施工誤差造成不共面、錯位現象。橫隔板病害產生的原因,可從以下3個方面來分析:1)設計原因。原設計橫隔板數量、尺寸較小,造成橫向聯(lián)系剛度不足,極易造成橫隔板破損、開裂。部分設計人員認為跨中橫隔板的抗扭剛度通常要小于端橫隔板,且跨中橫隔板的自重會增加主梁荷載,造成對跨中橫梁不夠重視,設計橫隔板數量和尺寸較小。2)超載。超限或超重車輛經過一次相當于普通車輛對橋面造成損壞的7~20倍,如果超重車輛增多,對T梁橫隔板的損壞將會加劇,形成橫隔板開裂、混凝土脫落等病害。3)施工原因。T梁一般施工方法為:T梁預制吊裝就位后,依靠橫隔板連接形成整體受力,橫隔板的連接一般通過鋼板連接。因施工誤差,往往出現橫隔板錯位,或連接鋼板焊接質量不合格,或連接鋼板本身質量不合格,導致連接鋼板開焊或者連接鋼板斷裂,引起橫隔板混凝土開裂剝落。T梁橋一般是由多根主梁通過端橫隔板、中橫隔板組成一個整體結構承受荷載作用,出現上述病害后,橫隔板便成為薄弱部位,橫向聯(lián)系減弱,導致上部結構整體受力減弱,相當于增大了每個單梁的受力,對橋梁的傷害是非常巨大的。(1)隨著橫隔板的破壞,單梁受力增大,T梁出現結構性病害,如跨中腹板U型裂縫,支點附近斜向腹剪裂縫。(2)橫向聯(lián)系不足導致相鄰梁體間變形過大,極易引起橋面縱向開裂,出現滲水現象。裂縫位于T梁翼緣板交界處,大部分裂縫貫通梁長,見圖3所示。2高速公路t梁橋加固方案根據上述病害分析可以發(fā)現,造成T梁的單梁受力主要原因是橫向聯(lián)系不足造成的,病害的處理便針對性地提高T梁的橫向能力,增大橋梁的整體剛度。增強T梁整體剛度有3種方法:加固橋面鋪裝、加固橫隔板、T轉箱(在T梁下方增設一層底板,形成箱形截面)[5~8]。實際工程中,通常采用加固橫隔板,并結合加固橋面鋪裝法增強橋梁的整體剛度。橫隔板的加固方式有增設橫隔板、增設鋼橫系梁、設置橫向預應力構件、加大橫隔板的尺寸、粘錨V形鋼板、粘貼鋼板和增焊連接鋼板補強等。增設橫隔板、增設鋼橫系梁適合于橫向聯(lián)系很弱的橋梁,增設的橫隔板分為鋼結構、預制鋼筋混凝土和現澆鋼筋混凝土3種,應根據實際情況合理選取。設置橫向預應力構件的施工工藝較復雜,且施工的難度也很大,對原結構的損傷比較大。加大橫隔板的尺寸與增設橫隔板的方式相比,前者可以在加大橫隔板尺寸的同時修復原橫隔板的病害,后者則需要另進行繁瑣的修復原橫隔板的工作。粘錨V形鋼板通過錨栓和粘貼膠使鋼板與原橫隔板混凝土形成共同受力的整體,V形鋼板為三角形構架,結構穩(wěn)定。粘貼鋼板法適合于病害輕微或未出現明顯病害的橫隔板補強。增焊連接鋼板補強是將橫隔板破損區(qū)域混凝土鑿出,焊接原連接鋼板,并焊接加勁鋼板,再用環(huán)氧砂漿修補,增大橫隔板剛度。在盡量減小對交通影響的情況下,通過結合實際病害對以上加固方法進行比較分析,該高速公路T梁橋加固方案為:(1)橫隔板采用增焊連接鋼板補強,見圖4。連接鋼板焊接、砂漿澆筑及固化過程中,對橋上交通進行管制,禁止重型車輛通過,并控制其他車輛的車速,待砂漿強度達到設計強度時,才允許完全開放交通。(2)對于混凝土橋面縱向裂縫,采用壁可法注漿修補,并對橋面整體加鋪環(huán)氧覆層來提高鋪裝層的耐磨、防滑、抗裂、防水及耐久性能。3靜態(tài)加載試驗的分析3.1試驗荷載t選取有代表性的橋梁中的一跨,對T梁橫隔板病害加固前后進行對比荷載試驗,檢驗橋梁結構實際性能,如結構的強度、剛度等。試驗跨為20m預應力混凝土簡支T梁,橋寬13m,三車道,由7片T組成,端部和跨中共設3道橫隔板。檢測時發(fā)現橫隔板出現破損、開裂現象,尤其是位于行車道下3#、4#、5#梁間跨中橫隔板開裂破損最為嚴重(見圖5)。本次試驗荷載等級為公路-I級。試驗工況為:Ⅰ跨中最大正彎矩中載,Ⅱ跨中最大正彎矩偏載。加載車輛為6輛35t左右的重車。效率系數η分別為0.99和0.98。為了分析橋梁在試驗荷載下的變形及應力變化,在試驗工況下,簡支梁的控制截面為跨中截面,故在每片T梁的跨中斷面梁底各布置1個撓度測點、1個應變測點。3.2間有限元模型理論計算采用MidasCivil建立空間有限元計算模型,利用梁格法模擬各主梁的橫向聯(lián)系。荷載試驗的理論值按各工況實際加載車的數量、軸重、軸距、輪距和總重計算。3.3加固前3#、4#、5#t梁變形及變形分析T梁橫隔板病害加固前后,在工況Ⅰ和工況Ⅱ試驗荷載作用下,跨中截面變形、應變的實測值和理論計算值比較見圖6和圖7。通過圖6和圖7可以看出,工況Ⅰ中載和工況Ⅱ偏載試驗中,加固前3#、4#、5#T梁變形較大,其相互之間的協(xié)調變形能力差,表明試驗荷載向這3片T梁分配比例較大。加固后,各片T梁變形和應變均有所減小,變形最大減小16.8%,且各梁相互間協(xié)調變形能力有所好轉。通過對靜載試驗結果表明,對T梁橫隔板病害的加固,增強了橋梁的橫向聯(lián)系,使得主梁的受力結構得到改善,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。4加固前后對比分析橫隔板開裂、失效可以導致裝配式T梁橋橫向聯(lián)系惡化,降低全橋整體受力性能。本文對某高速橋梁橫隔板病害進行調查,分析病害成因,提出了合理可行的加固方案。通過加固前后靜載試驗結果對比分析,表明橫隔板加固后橋梁整體性加強,受力情況得到改善,在荷載作用下各主梁能更好的協(xié)同工作,加固方案有效。