T梁(工字梁)拼宽技术在公路桥梁中的应用探究

随着经济的发展，以前的旧桥总是不存在质量隐患，也常常需要进行加固、拼宽以及相应的安全维护等。在进行相关的施工维护过程中，桥面的重新布置会导致简支梁的载荷横向分布系数产生较大的波动，故桥面的重新布置往往是造成旧桥在改造后无法满足使用要求的因素。基于此，下面将引用实例对大桥旧桥引桥t 梁和主桥挂梁需要进行加固设计的原因和采用的加固设计方法，进而对t梁(工字梁)拼宽技术在公路桥梁中的应用”进行探究。
近年来随着市场经济的不断发展，我国部分沿海经济较发达的地区为满足其需要，通常需要对高等级公路进行拓宽。随着这些发达地区的经济辐射，许多经济相对落后的地区也需要对其区域的公路进行拼宽和改扩建来满足其发展要求。因此，近年来不断的兴起大规模桥梁拼扩宽项目工程，所以对“t梁(工字梁)拼宽技术在公路桥梁中的应用探究”显得非常有意义。
一、基本参数
本工程项目是国道线上的一座大桥（单幅桥）。桥梁全长：455.30m；桥面净宽：12m（两侧人行道各：1.5m，行车道：9m）；跨径组合：6 × 25m; 预应力混凝土简支t 梁（ 引桥）+43..75+62.5+43.75 悬臂浇注t 构和挂梁（主桥）+6×25m 预应力混凝土简支t 梁（引桥）；载荷：公路ii 级。
随着市场经济的发展，原大桥的桥面宽度已经不能满足日益增长的交通量，故：需要对其进行扩宽扩建。根据试验检测报告：由于施工不当，导致现在的部分预应力t 梁体存在蜂窝、麻面、露筋等病害。对其分析后，决定在其相隔五十米处架设新桥。
二、加固方法
1.主桥挂梁的加固方法。
（1）粘贴碳纤维。
在其底部两侧的600cm范围内，用厚度：1mm、宽度：32cm的受弯碳纤维布进行粘贴（端箍宽度：25cm；u 形箍厚度：0.8mm；中间箍宽度：20cm。）
（2）粘贴钢板。
在其底部两侧的600cm范围内，用厚度：6mm、宽度36cm的q345 钢制成的受弯钢板进行粘贴。在钢板的两侧均匀设置u 形箍，且要在其端部设置一道加强箍，u 形箍伸至梁翼缘板底面。（u 形箍的参数为：厚3mm、宽25cm；中间箍参数：厚3mm、宽15cm。）
2. 引桥t梁加固方法。
（1）粘贴碳纤维。
在其底部中两侧的700cm范围内，用厚度1mm、宽度32mm的受弯碳纤维布进行粘贴。在受弯碳纤维布两侧均匀设置u 形箍，并在端部设置一道加强箍，u 形箍伸至梁翼缘板底面。（u 形箍参数：厚度0.8mm；端箍参数：宽度25cm；中间箍参数：宽度20cm。）
（2）粘贴钢板。
在其底部中两侧的700cm范围内，用厚度7mm、宽度36cm的q345钢制成的受弯钢板进行粘贴。（在受弯钢板上按纵向间距100cm 设置锚栓锚固，锚固深度不小于6.5 倍螺栓直径。）
3.加固方法的分析
根据目前的加固施工技术和加固材料已经现出的实际情况等各方面条件，粘贴碳纤维和粘贴钢板都是施工工艺比较成熟的加固方法。在重新布置旧桥横断面后，主要面对的问题是：截面下缘混凝土压应力较大和桥梁跨中极限承载力不足。粘贴碳纤维加固方法的主要优点是：加强构件刚度和提高对截面下缘的抗压能力。粘贴钢板加固方法的主要优点是：对构件面特性影响不大。
三、t梁(工字梁)拼宽技术分析
本工程项目中的大桥在跨越下穿道路的时候，采用的是“35m 的组合工字梁”桥跨，其荷载等级设计为：公路ii 级。根据交通部公路工程检测中心对其进行检测的报告：碳化速度正常、梁部混凝土强度达标（均不低于50mpa）、结构的工作状态为弹性。对其结构进行相关验算后，得出：组合工字梁的极限承载能力满足公路ii 级的荷载要求，且具有较大安全储备。因此在正常情况下，其正截面和斜截面上的混凝土拉应力都能达到预应力混凝土构件的a类要求。同时，梁部的外观和质量处于良好状态，基本没有病害，所以可以采用的t 型梁对其进行直接拼宽。在设计的初步阶段，主要的拼接方式有二种：
（1）拼接方式一
用横隔板将新添结构与大桥拼接起来，从而实现消除整体挠度差和新旧结构桥面板拼接承受桥面板的局部挠度差的目的。在具体的施工设计中要求：要用凿毛的处理方式对新旧混凝土接触面进行处理，新旧结构间的横隔板采用部分预制+高强螺栓锚固的施工方法。连接性质：刚性连接。优点：钻孔数量较少，安装工艺简单，拼接安全可靠。缺点：会损失旧桥梁肋、有较高的新旧桥位移差，若在施工处理的过程中把握不好很可能出现翼缘板变形，导致桥面裂开。
(2)拼接方式二
用横隔板（部分预制+高强螺栓锚固的施工方法），目的同和具体的施工设计要求同（1）。
连接特性：刚性连接。优点：钻孔数量较少，拼接安全可靠。缺点：对新旧桥位移差要求较高，对旧桥梁肋有损伤，翼缘板的局部变形可能导致桥面开裂。
（2）拼接方式二。
用桥面板对结构进行拼接。具体操作：首先凿除一定长度的原桥面板，然后进行新桥内边梁的安装，最后用现浇湿接段的方式将新旧桥连接成整体。
连接性质：铰接。优点：施工容易且对新旧桥的受力基本不造成影响。缺点：拼接比较薄弱，容易导致桥面开裂。
以上两种方式都对两片相拼接梁的间距进行了考虑，使旧桥边梁的横向分布系数减小，从而改善其受力状况，进而使新旧桥之间的构造内力减小。
四、引桥t 梁右边梁承载力加固设计验算
引桥t梁加固后的极限承载力具有约10%左右的安全储备。加固设计按粘贴钢板和粘贴碳纤维两种方法验算：
1. 粘贴钢板加固验算。
对结构的验算采用交通部公路科研究所公路桥梁结构设计系统gqjs的方式进行。其中粘贴钢板（q345钢）的基本参数：抗拉强度为280mpa；粘贴厚度为0.7cm；粘贴宽度为36cm。故其极限承载力的安全储备为：（4980.9-4545.4）/4545.39=9.6%，满足加固的基本要求。
粘贴碳纤维加固验算。对其同样采用上述的方法进行，粘贴碳纤维的基本参数是：抗拉强度为2550mpa；弹性模量为24,000mpa；粘贴厚度为0.1cm；粘贴宽度为32cm。故其极限承载力的安全储备为（5253.3-4524.2）/4524.2=16 %，满足加固目的要求。
总结语：对已有桥梁的拓宽扩建是一项系统的、复杂的工程，通过相关实践和资料的分析：适当加固后利用的方式可作为大多数桥梁的拼宽。但是在选择的拼宽方法，一定要有利于旧桥的结构受力，新拼宽桥要能分担旧桥的部分载荷；在设计上要以旧桥的具体情况为着手点，进行深入研究，这样才能保证新建拼宽桥的机构设计最大限度的利于旧桥新建；桥梁拼宽设计要考虑原桥自身承载能力、拼接部位的拼接构造、拼接新建部分与旧桥的基础沉降差和尽量采用与旧桥相同力学性能的结构形式。本文的结合实例的阐述：基本参数、加固方法、t梁(工字梁)拼宽技术分析、引桥t 梁右边梁承载力加固设计验算。进而对“t梁(工字梁)拼宽技术在公路桥梁中的应用”进行探究希望能够读者带来有益的帮助。