预应力混凝土T梁桥维修加固
2015-04-16
北京市房山区黄良公路永定河大桥是典型的预应力T梁桥加固范例，该桥位于北京市房山区良乡葫芦垡村东南，是跨越永定河的一座重要桥梁，也是房山区煤炭及建材运输的主要通道。该桥原设计荷载标准为汽―20、挂―100，结构形式为45×15m预应力混凝土简支T梁，桥面净宽7m，两侧各设0.5m安全带，桥面横坡1%，T梁翼板宽1.59m，梁高0.75m。每孔上部结构横向共五片T梁，桥面辅装为6cmC30混凝土磨耗层，后加铺过3cm厚沥青混凝土面层；下部结构为C20钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩径0.80m，柱顶用C25钢筋混凝土盖梁连接，全桥长677.25m。该桥由北京市市政设计院1968年11月设计，同年开工，于1970年10月竣工通车。
第一次加固：由于该桥位置的重要性，交通流量较大（1991年交通量为5479辆/昼夜），造成此桥桥面破损严重，伸缩缝开焊，严重影响行车安全，为此，北京市公路局于1992年将此桥列入大修工程，由市局设计院根据京周路大石河1#-4#桥1989―1991年桥面改造经验制定施工方案。
方案为：将原桥面混凝土磨耗层及沥青面层清除、凿毛，做双层10×10cm的Φ6、Φ8钢筋网；全桥45孔，每5孔一联，重新焊接制作每联之间的伸缩缝，其余每孔间的桥墩缝处垫橡胶垫。当时投资133万元，于1992年10月完工。但两个月后即在桥梁检查中发现桥面横向出现了裂纹，有少数裂纹横贯桥面，并且有继续发展的趋势。
由此可见，仅靠加强桥面辅装，并不能彻底解决桥梁横向整体性问题，在活载作用下，其桥面梁间出现开裂现象，久而久之造成桥梁上部单片梁受力，不能共同承受荷载，使单片桥梁体跨中挠度加大，严重影响了桥梁的使用性能，由于1/4跨处截面主拉应力加大，致使梁体出现裂缝，而随跨中挠度的加大，造成桥梁稳定性较差，出现抖动、行车不稳等现象。
综上所述，要想彻底解决该桥横向联系较弱的问题，预防单片主梁受力，增强其整体稳定性，必须加强各片主梁之间的横向联系，采用后加槽钢横梁的处理方式就较好的解决了这一问题。
第二次加固：针对此桥存在的问题，北京市房山公路分局增加了检查频率，但是由于交通流量不断增加（1999年达到9863辆/昼夜），汽车吨位逐年上升，其中60吨左右的载重车占相当大的比重，加速了此桥的损坏。1999年从外观检查发现，地袱、栏杆局部损坏；桥面铺装局部严重损坏，已影响行车安全；从桥下观察，T梁腹板和翼板均有不同程度的损坏，其中第10、11、15、23、28、29、34、36孔破坏比较严重，有几处翼板连同桥面铺装都有不同程度的损坏，出现露天现象；第28、29、30三孔曾经发生油罐车滚落桥下爆炸事故，导致T梁腹板、翼板和两根墩柱均有很大程度的破坏。另外此桥桥面板漏水严重，为彻底解决此桥的维修加固问题，北京市公路局决定再次对此桥进行加固。
此次由北京市公路局设计研究院负责设计，设计方案为：维持原桥荷载标准汽―20、挂―100；梁腹板和翼板多处破损，但裂缝均为0.1―0.2mm，不对梁的强度造成影响，所以不更换T梁，仅对其进行加固处理；桥梁的下部结构墩柱和盖梁未受到大的破坏，能满足承载力的要求。
仅处理第29孔的墩柱，原因是该墩柱受到火灾的破坏，表面混凝土脱落并漏筋，处理方法凿除旧混凝土，重新喷射C25混凝土；在桥面上车辆通过时，能感到桥梁明显的抖动，因此有必要加强桥梁的整体性。主要措施一是增设横梁，二是更新桥面铺装，三是更换伸缩缝。关于增设横梁，最初有两个方案，一是每孔增设2道混凝土横梁，二是采用槽钢横梁形式。
经过方案对此，最终采用了槽钢横梁形式。原因是该横梁形式结构新颖、轻便、施工方便，每孔可设多道，更能增加桥面的整体刚度和稳定性。由于此种形式是第一次实施设计，主要借鉴了国外的类似结构，吸取了以往的经验，并通过强度计算确定槽钢的型号和用量。
桥面铺装设计采用一次性重新铺设，并加防水层。由于该路重交通占很大比例，所以铺装设计采用双层钢筋网，并增大钢筋用量，钢筋间距10×10cm，并采用Φ10钢筋以增大铺装整体强度。为延长使用寿命和增加耐磨性，全桥范围加铺4cm厚SMA-16改性沥青混凝土。
全桥均改用美佳伸缩缝，伸缩缝两端用钢纤维混凝土连接手段，以增加混凝土强度和耐久性，并延长伸缩缝寿命。5孔一联，确保桥梁的整体性和行车舒适性，并适应温度变化条件下桥梁的变形需要。
横梁的施工工艺：此次施工共计45跨采用加横梁的方法加固，其中第一跨采用钢筋混凝土横梁（作为科研对比用），第二至第四十五跨采用槽钢横梁加固技术。桥每跨有五片T梁，使用专用设备在T梁两侧翼板上各钻一孔，直径为38mm，将工字形加固钢梁架设于T梁底部，用10根高强螺栓将其固定。
然后在钻孔中、T梁底部灌注微膨胀混凝土，将高强螺栓下部工字钢梁下的外露部分用电焊划去螺丝扣后弯曲，以防止工字钢梁丢失、损坏或工字钢梁滑动，以避免影响工字钢梁的传力作用。
每跨架设五根钢梁，从而将每跨五片T梁联成一体，当桥梁受载时，五片T梁能共同受力，从而减少了单片T梁受力的大小，加强了单片T梁的承受能力，保护了T梁。
全桥有44跨架设了槽钢横梁，共计220根。当钢梁架设完成后，桥梁受力明显改善，当重车上桥时，经现场观察，T梁变形减小，未出现单片或少量T梁单独变形情况，从而保护了桥面辅装混凝土，沥青混凝土路面无大损害，使桥面整体性得到了很大改善，较重的车辆通行时感觉振幅明显减小，说明加固取得了成效。一年来，经过多次观察，未见异常，效果很.
