预应力混凝土T型梁桥桥面裂缝成因分析及处理

　　[摘要]某T型梁大桥的桥面多处出现纵向裂缝，部分已修补过的桥面再次出现了裂缝，桥面破损相当严重，严重影响行车安全。
　　[关键词]T型梁桥面裂缝，成因分析，桥面处理
　　
　　一、桥面裂缝成因分析
　　某桥梁上部构造为30m预应力混凝土T梁，每跨横向由5片组成，T梁仅两端各设置一道横隔板，中部无横隔板。预制T梁间设计考虑为铰接，铰缝宽度较小，预制T梁顶面为现浇的14cm厚钢筋混凝土桥面板，层内设置有双层钢筋网。面层为6cm水泥混凝土桥面，层内设置φ6.5钢筋网，网距较大，为20×20cm。
　　为了弄清桥面裂缝产生的原因，受力分析模型考虑采用空间实体单元，模型用Midas2006按一跨五片T梁建立，汽车荷载按汽-超20级中55t重车在影响面上加载。
　　通过分析发现，T梁横向弯曲现象明显，荷载作用下桥面板承受较大的竖向剪应力，另外桥面板顶面还承受较大的横向拉应力。特别是中T梁顶面附近，混凝土最大横向拉应力为1.77MPa。虽然该拉应力小于混凝土设计强度2.45MPa的限制，但由于本桥位于小半径圆曲线上，且纵坡较大，桥上行驶的重车也较多，故桥面面层所受的离心力及刹车引起的制动力较大，分析模型中并未考虑到这部分外力影响，故综合考虑这些因素后桥面面层混凝土拉应力是大于2.45MPa的。这也就是桥面裂缝产生的主要原因。
　　重新建立增加横隔板后的分析模型，其他条件与前一模型的保持一致后进行分析，这时新增的横隔板承担了较多的横向弯矩，故桥面板混凝土的最大横向拉应力急剧减小，仅为0.21MPa，这对避免桥面开裂是有利的。另外由于桥面面层改为改性沥青混凝土，减小了桥面面层所受的制动力，同时增加了面层的延性，这对避免桥面开裂也能发挥较好的作用。
　　二、维修治理方案
　　1、治理方案主要分为两个部分：上部构造T梁增加三道横隔板和桥面系更换面层。
　　2、大桥每天过往车辆较多，若中断交通时间较长将带来许多社会问题，故考虑将新增横隔板按预制方案进行施工，尽量保证横隔板施工期间车辆畅通。另外由于桥墩较高，搭支架困难，吊装时的工作平台考虑采用桥面吊架。
　　3、为了改善桥面行车条件、减小裂缝再次产生的几率，面层由原桥的水泥混凝土改为改性沥青混凝土。
　　三、施工方案说明
　　根据大桥维修治理工程的实际情况，以平行作业的施工方式为主，采用封闭左、右半幅超车道或行车道，在封闭的桥面上安装横隔板、维修桥面。拟定施工计划如下：
　　1、施工准备阶段：根据实施性施工组织设计：选择采购加工设备和安全防护设施等准备工作。
　　2、施工阶段：首先进行横隔板的预制，受场地及材料运送限制，采用C50早强商品混凝土进行施工，同时开始进行破损桥面清理及挖补工作；待混凝土达到设计强度后，封闭左幅行车道，在封闭的桥面上钻孔，安装安全绳，根据T梁实际尺寸放样并钻通横隔板吊装孔。当完成行车道作业后封闭超车道进行钻孔，设置安全绳。
　　吊装吊架，作业人员利用吊架搭设马蹄部分的操作平台，在上面钻横隔板在梁肋部分的锚固孔，在高空作业时安全带始终挂在预先设置的安全绳上。
　　安装T梁横隔板，灌注JGN结构胶，待其强度达到设计要求后焊接湿接缝钢筋，接缝浇筑应封闭全车道。浇筑横隔板下端的湿接缝，对于上端湿接缝的施工方法是：先现浇封闭车道的两条湿接缝；剩余两条湿接缝立模，当先浇的湿接缝达到强度后封闭车道再对其进行浇筑。
　　当破损桥面的清理及挖补工作完成后，封闭单幅桥面通车进行施工，待单幅桥面摊铺改性沥青混凝土完成沥青混凝土降温至50摄氏度以下，清理场地后恢复交通。
　　四、经验总结
　　1、重视安全：由于该桥梁处于高速公路车流集中路段，施工属高空作业，在施工安全上需特别重视，严格按照相关规范作好安全部署。路面上，各种标志标牌按照相关的规定设置，并派专人作好交通管制，这对行车和施工安全都起到了至关重要的作用。桥下，施工人员在施工时也有三层防护（具体为：操作架及马蹄钢管架；安全帽和安全带；安全防护网）作安全保证，安全带系在钢丝安全绳上，安全绳的锚头用Φ25的钢筋固定好后，埋在凿好的锚头槽内。
　　2、横隔板预制安装：根据实际需要预先制作可移动式，悬挂于T梁底部的吊架。通过吊架，用钢管在T梁马蹄部分搭设临时支架，再在临时支架上做梁肋部放样横隔板锚固孔、钻锚固孔等工作。用2t卷扬机作为安装横隔板的提升装置，并固定在翼板安装孔之上；在卷扬机上架设手动葫芦；当横隔板提升到一定高度，换用手动葫芦将横隔板提到安装位置；当横隔板达到所需位置后，用已经加工并验收合格的螺杆将横隔板锚固住。预制横隔板构件时，应根据现场T梁需设置横隔板处的实际尺寸确定横隔板与T梁结合处的几何尺寸，保证预制构件安装后与T梁的良好结合。T梁上的钻孔须严格定位，以保证预制构件安装后与T梁的良好结合。
　　3、结构胶的施工：原设计预制横隔板与T梁采用环氧树脂水泥浆作为粘结剂。根据以往的施工经验，环氧树脂水泥浆存在现场施工不易调制、凝固时间较短、不易控制施工质量。根据专家建议及反复的试验对比，JGN结构胶各项性能指标大大优于环氧树脂水泥浆，同时解决了环氧树脂水泥浆中加入乙二铵易老化的问题。最终选定采用JGN结构胶替换环氧树脂水泥浆作为粘结剂。结构胶的灌注：灌注前用小型高压水枪将横隔板和肋梁接触位置的微尘清洗干净，再用水泥砂浆封住其周围的缝，待将结构胶配兑好后用漏斗从桥面顺其钻好的孔慢慢漏到横隔板和肋梁接触的位置。其中在配比时特别要掌握好时间，配好的胶水必须在30分钟内灌完，否则胶水凝固后就不能用
　　4、桥面凿除及防水材料的铺设：原桥面设计铺装层为厚6cm混凝土,计划用风镐能将其凿除，后发现实际厚度远大于设计，凿除难度大。后改为先用混凝土切割机按1.5m×1.5m间距、深度控制在5cm~6cm之间将桥面铺装混凝土进行切缝处理，后开放交通，让车辆进行碾压使其产生预裂面，再用挖掘机带破碎头凿除，加快了凿除速度，同时可以装车，加快了施工速度。防水材料涂刷前用大型高压水枪将桥面的浮浆和粉尘冲净，待桥面晒干后涂刷AMP-100二阶反应型防水粘接材料。
　　5、铺装改性沥青混凝土：
　　摊铺机就位后，先预热16-20min，使熨平板的温度在65°C以上。保证摊铺过程的匀速、缓慢、连续不间断。找平层铺设完成后，在其上面撒一层粘结油。