T形梁桥病害成因分析及防治措施研究_图文

1、T型梁桥病害成因分析及防治措施研究闻宝联(天津市市政工程研究院,天津,300073摘要:本文结合工程实际,对5座T型桥梁出现的病害情况进行归纳总结,然后对病害出现的原因进行了详细的分析,并提出了相应的防治措施。对今后T型梁桥病害的分析和防治工作具有一定的借鉴意义。关键词:T型梁桥;病害;成因分析;防治措施1 前言基于简支梁式桥受弯构件的特性,截面上方受压下方受拉,采取T型结构有利于减少混凝土和钢筋的用量,减轻结构自重增大跨经。目前简支T型梁已达到50m跨径,从桥梁类型的统计结果看,T型梁桥型的数量仅次于板梁桥。天津市在很长一段时期采用了装配式钢筋混凝土T型梁结构,即梁间连接形式为干接头,这种结

2、构较简明,造价较低,施工相对容易、工期短,因此采用的比较多。由于现在交通量的增加,已经重载交通的增加,大量上世纪修建的大量的T型梁桥已经不能满足现代交通的需要,大量的T型梁桥都出现了不同程度的病害,影响了现代交通的发展。对于T 型梁病害产生的原因,国内外众多专家学者进行了深入的研究,并取得了一定的研究成果1-2。并有大量的专家对T型梁桥的分析方法、设计及施工工艺、加固措施等进行了研究,并进行了大量的试验研究3-6。2 典型病害下面主要以外环线沿线海河大桥等5座T梁结构桥梁为例,分析这类桥梁出现的主要病害。除新开河桥T梁为普通钢筋混凝土结构,其余四座均包含35m预应力和20.0m(或16.0m非

3、预应力的T梁结构。T梁间连接方式为:横隔板为焊钢板干接形式,表1为混凝土T梁桥的主要病害形式。表1混凝土T型梁桥病害情况 以上5座桥梁中主要病害为梁体混凝土开裂、翼板渗水、横隔板破坏、桥面开裂等,这也是T梁桥最常见的病害。3 病害原因分析及防治措施3.1 腹板混凝土开裂T梁腹板混凝土开裂现象比较突出,尤其是跨中附近开裂较普遍,其中西青道铁路立交桥较为严重,每片梁跨中裂缝数11条,宽度也达到0.39mm,已超过规范允许的上限0.25mm。支座附近出现大量的斜裂缝,数量从510条不等,西青道铁路立交桥为重的斜裂缝宽达0.5mm,均超过了规范许可值。腹板裂缝宽度往往大于梁底裂缝宽度,腹板裂缝情况如图

4、1和图2所示。图1西青道铁路立交桥腹板开裂图2 子牙河桥腹板开裂原因分析:腹板裂缝以边梁和次边梁的病害程度相对严重,这是由于边梁所受的荷载最大,可见主要是荷载导致混凝土开裂。此外,由于T梁腹板较薄,混凝土自身收缩引起混凝土内产生应力,而防止混凝土收缩的构造钢筋不足,T梁出现混凝土收缩裂缝。预应力T 梁,由于事先施加预压应力,抵消了混凝土收缩应力,使混凝土梁在正常使用荷载作用下不致开裂或推迟开裂,因此腹板很少出现这种裂缝。处治对策:对于腹板裂缝宽度超过规范值的,若梁底裂缝宽度不超限,对裂缝进行封闭处理,同时增加混凝土的保护(涂刷保护层。梁底裂缝超过规范值的,则需要对T梁的承载能力进行鉴定,若承载

5、能力不足需要加固处理。3.2翼缘板渗水破坏装配式T梁桥中,梁间铰缝渗水现象较为普遍,表1中5座桥梁翼板渗水都较严重,下渗雨水沿铰缝流出,将翼板混凝土腐蚀破坏。西青道铁路立交桥雨水渗透使翼板混凝土出现白华现象如图3所示。外环线海河桥翼缘白华情况图。 图3 西青道铁路立交桥T梁白华情况图图4 外环线海河桥翼缘白华现象图病因分析:由于T梁需桥面铺装来承担传递部分横向荷载,而早期的桥梁铺装普遍较薄,在车辆荷载作用下桥面沿T梁铰缝处容易开裂,雨水便会从桥面裂缝处下渗,在冻胀作用的循环作用下,会导致翼缘板的破坏。处治对策:对于翼板损坏较严重但承载能力尚未降低的梁体,凿除损坏的翼板混凝土,增加两片梁翼板间的

6、连接钢筋,并用高性能混凝土浇筑。应从厚度和钢筋网两方面加强桥面铺装,同时还应对横隔板加强处理。3. 3 横隔板破坏干接头的T梁桥中,横隔板砂浆脱落、钢板开焊现象极为普遍,以外环线西青道铁路立交桥为例,横隔板砂浆脱落共计460处,占全桥横隔板数量的37.3%。外环线海河大桥横板破坏情况如图5所示,京沪高速西琉城桥破坏情况如图6所示。 图5 外环线海河大桥图6 京沪高速西琉城桥T梁横隔板的损坏导致汽车荷载无法正常传递,汽车直接作用的梁体受力偏大,局部形成超载,最终形成单梁受力破坏。病害原因:T梁横隔板采用干接头时,受现场施工条件等多方面影响,其施工质量不易控制,钢板焊接长度及质量不符合要求,横隔板

7、本身错位无法焊接,后补砂浆与横隔板间粘结强度不足,均造成干接头存在质量问题。在大型车辆通行时产生的冲击振动荷载加剧了钢板的开焊和砂浆的脱落。处治对策:将干接头全部改为湿接头,具体做法是凿除相邻横隔板的混凝土,用钢筋将横隔板的钢筋连接起来,再支模浇筑高性能混凝土。3. 4 梁体混凝土破坏病害原因:由于T梁腹板相对较薄,施工中控制不当等因素使保护层偏薄,容易因混凝土碳化引起钢筋锈胀,致使混凝土剥落。特别是边梁由于干湿交替作用更容易出现这一病害。普通钢筋混凝土T梁,原设计的钢筋保护层普遍偏小(2cm,加之混凝土强度等级不高(一般C30容易碳化,降低了混凝土的碱性,钢筋在此条件下易锈蚀,钢筋锈胀致使混

8、凝土剥落。由于边梁容易遭受雨水侵蚀,病害往往比其它位置T梁严重。此外,梁端吊装孔混凝土为后补,由于混凝土龄期的差异使其周围出现收缩裂纹,桥面水下渗后从吊装孔处缝隙沿腹板流出,该位置的腹板混凝土也容易破坏。处治对策:对于损坏轻微的凿除疏松混凝土,钢筋除锈后,采用环氧砂浆修补。严重损坏已影响到结构承载能力的,除采用上述方法修补,还需采用提高承载能力的加固措施。尚未出现明显病害的,采用有效的提高混凝土抗侵蚀能力事先预防。3. 5 湿接头T梁桥病害病害原因:从目前的结果来看,该种桥型病害相对较少,主要是个别翼板处渗水。这是由于T梁与现浇段混凝土龄期不同,连接处出现缝隙或后浇混凝土部分因养护不及时出现早

9、期开裂,桥面防水不佳引起雨水由此渗出。处治对策:翼板渗水首先需要做好桥面防水层,并通过加强施工控制减少收缩裂纹。4 结论通过对上述T型梁桥病害的分析可以得出如下结论:1 在设计时要充分考虑施工因素的影响,提高安全系数;2 要加强对施工人员的培训,提高施工质量;3 要加强对已建桥梁的后期养护工作,及时发现问题,及时解决问题;4 宜采用湿接头代替干接头,但是要做好桥面防水和施工控制。作者简介:闻宝联(1968-,男,工学博士,教授级高级工程师,天津市市政工程研究院副总工程师,科研中心主任,学科带头人,同济大学、天津大学硕士导师,具有丰富的实践经验和深厚的理论功底,中国土木工程学会混凝土质量专业委员

10、会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会委员。主编天津市钢筋混凝土桥梁耐久性设计规程(DB/T29-165-2006,参编混凝土工程质量控制,发表论文60余篇,获国家级科技进步二等奖一项,省部级科技进步一等奖一项,三等奖两项,混凝土技术等四个国家杂志编委,开办了全国第一个混凝土技术专业博客:联系方式:邮箱:wenbaolian 电话:137*参考文献1 吕令红. 预应力混凝土T型梁桥主要病害及维修加固技术J.华东公路.2010(02,25-282 罗继东. G109线T型梁桥病害成因及加固对策J.城市道桥与防洪.2007(08,123-1253 王其功. 斜T型梁桥的有限元分析J.公路交通科技.2006(0341-4