1.云南云岭高速公路工程咨询有限公司 2.云南交通运输职业学院
摘要：通过近年来对运营检测发现T形梁桥部分梁腹板出现的竖向裂缝，裂缝形态呈枣壳型，裂缝形态为中间宽，两边窄，裂缝范围多对称出现在跨中附近，部分延伸至马蹄底面，以云南某高速竖向裂缝处治为例，分析T形梁桥腹板竖向裂缝成因，提出处治方案，以期给类似桥梁设计及施工提供借鉴。
关键词：T形梁；竖向裂缝；侧弯效应；
预应力混凝土T形梁桥因受力明确、病害较少、施工方便及较佳的经济性，在公路桥梁建设中有着广泛的应用。在日常的运维养护过程中，发现部分T梁腹板存在对称型竖向裂缝，裂缝形态主要表现为中间宽，两边窄，缝宽大于0.1mm，裂缝范围多对称出现在跨中附近，部分延伸至马蹄底面，根据《公路桥梁承载能力检测评定规程》[1]中相关规定，A类预应力混凝土梁体不允许存在竖向裂缝，对于较大面积存在的T梁腹板竖向裂缝，分析病害成因，提出工程方案。
以云南某高速桥梁为例，现场勘察及相关检测数据为依据，详细分析病害原因，确定竖向裂缝病害处治措施。
1 概况
云南省某高速公路按四车道山岭重丘区高速公路标准建设。上部结构形式为4-30m预应力混凝土T形梁桥，墩柱形式为钢筋混凝土圆形双柱墩，设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。
在对桥梁定期检查工作中，检查人员发现高速公路某T梁桥存在病害、缺陷，给桥梁安全使用带来了安全隐患。
2 病害描述
通过桥梁外观检查，主要病害描述如下：
3-1#梁距B端6.4m~14.0m位置腹板双侧共有12条竖向裂缝，裂缝延伸至马蹄，Lmax=1.15m（腹板左侧）+0.24m（马蹄斜面）+0.25m（马蹄侧面）+0.16m（马蹄底面），δmax=0.2mm；3-2#，3-3#，3-5#均存在不同程度竖向裂缝，并延伸至马蹄底面。
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图2.1梁腹板右侧竖向裂缝
3病害原因分析
针对的上述存在的病害，主要分析成因如下：
（1）墩柱的刚度比较大，桥梁又处于小半径曲线上，产生的弯扭效应导致腹板出现裂缝。
（2）在混凝土收缩徐变及桥梁长期的运营受力过程中的微裂缝，由腹板中部竖向或斜向发展，裂缝呈枣核形，即两端细，中间粗，至T梁上缘受压区消失，若梁体预压力充足，裂缝发展至马蹄斜面即不在继续往下发展，若梁体预应力损失过大，则会继续发展至马蹄侧面甚至底面直至贯通，裂缝的出现，与理论闭合截面惯性矩存在较大差距，削弱了梁截面承载能力。
（3）为减轻T梁自重，增大跨越能力，设计时保留梁体马蹄部位布设预应力钢束，采用减小腹板厚度，变厚度的翼板等措施减轻自重，为增加横向联系，会根据跨径长短设置了3~4道横隔板。
在运营过程中，车辆荷载通过桥面和横隔板的传递作用，将上部活载横向分布给各片梁，由于荷载作用位置的不同，横隔板将荷载以交变扭矩的形式向个方向传播，梁内应力以横隔板为中线向水平梯度的向腹板传递。T梁腹板高而薄、横向刚度小致使T梁容易在车辆荷载作用下产生侧向弯曲效应导致腹板竖向裂缝产生。
4 病害处治
为恢复梁体的耐久性及可靠性，对其进行补强加固处治。
（1）在加固措施实施前需对裂缝进行修补，恢复桥梁结构耐久性。
（2）粘贴碳纤维板加固T梁腹板及马蹄
采用厚为1.4mm的碳纤维板粘贴于腹板及马蹄进行补强加固，压条为同规格碳纤维板，碳纤维板及碳纤维布表面采用氟碳漆进行防护。
（3）预应力高强钢丝绳补强
为了方便现场张拉与锚固，钢丝绳直径选用不能太大，还且应具备强度高、延性高、韧性强等特点。针对腹板竖向裂缝延伸至马蹄底面，分析为预应力损失较大导致梁体跨中截面预压力减小，在运营荷载作用下，梁体可能由于预压力不足而开裂。采用预应力钢丝绳进行补强，补强所用钢丝绳公称直径4.5mm，公称面积12.08mm2，抗拉强度标准值fpk=1650Mpa,弹性模量Ep=l.l×105MPa。张拉控制应力σk=0.5fpk=825MPa。加固对于梁底有横向裂缝及腹板竖向裂缝延伸至马蹄底面的T梁,采用在主梁马蹄侧面及底面张拉一排共41根预应力钢丝绳。
对结构现状进行验算时，对预应力进行折减，对于有梁板开裂边跨预应力折减20%时，马蹄底面拉应力超标。折减后上部T梁应力验算如表4.1所示：
表4.1加固后承载能力提高幅度
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表4.2加固后正截面抗裂验算
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注：表中“+”为拉应力，“-”为压应力
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图4.1 锚板锚具等效应力云图
锚具锚板采用Q345钢板，在所有钢丝绳的张拉力作用下最大等效应力（Von Mises Stress）148.99Mpa，满足规范要求。该桥加固后，经过多年的跟踪检查，目前运营状况良好。
5 结论
（1）T梁桥在公路桥梁应用范围非常广泛，任何微小的裂缝得产生都不能忽视，针对运营期比较大面积出现的T梁竖向裂缝，应引起足够的重视。
（2）T梁设计时，对梁体竖向承载能力关注较多，且常规T梁设计仅针对单梁进行，针对的亦是二维平面，腹板竖向裂缝的出现，根据上述分析，应与梁体在车辆荷载下侧弯畸变有较大关联，建议在设计阶段适当缩小梁间距，增加腹板厚度及纵向配筋率以增强梁体横向强度及刚度。
（3）对出现的腹板竖向裂缝，应从裂缝长度，宽度及形态进行的分类分析处理，对出现较为规律，但裂缝未延伸至马蹄底面的，说明梁体底面预压力充足，对腹板粘贴碳纤维板，补充腹板横向刚度；对裂缝延伸至马蹄底面的，说明梁体预应力损失较为严重，应采用主动加固的方法对预应力损失进行补强。
参考文献：
[1] 《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/T J21-2011）
[2] 《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/T H21-2011)
[3]预应力混凝土简支T梁薄腹侧弯效应及其病害分析[J].中外公路，2010，（5）228-231