T形鋼構橋

T形剛構橋 ( T-shaped rigid frame bridge）是剛構橋的一種類型。是一種具有懸臂受力特點的梁式橋，從墩上伸出懸臂，跨中用剪力鉸或簡支掛梁組合而成，因墩上在兩側伸出懸臂，形同T字，故稱此名。在預應力混凝土結構中採用懸臂施工方法可做成比鋼筋混凝土結構中長得多的懸臂結構。

基本介紹

• 中文名：T形剛構橋
• 外文名：T-shaped rigid frame bridge
• 定義：墩伸懸臂，跨中用剪力鉸簡支掛梁
• 結構：預應力混凝土結構

結構特點

T形剛構因墩頂左右同時向外側伸出的懸臂結構好像一個“T”的符號，被冠以其名。T形剛構橋最早採用的是鋼筋混凝土結構，其截面高度沿橋跨方向一般是變化的，墩頂截面處的負彎矩值最大，此處的梁高也是最高的。由於墩頂位置處較大負彎矩的存在，一般會產生裂縫，其跨越能力受到了制約。

T形剛構橋

預應力混凝土T形剛構橋樑主要可以分為在跨中設定剪力鉸和帶掛梁兩種形式。

跨中設定剪力鉸的T形剛構橋，是 1950 年最先在國外出現的形式，其上部T構的懸臂部分是通過跨中設定的剪力鉸連線在一起，剪力鉸部分只能傳遞豎向剪力不能傳遞主梁的彎矩和縱向水平力。當有豎向力作用在一個T構單元上時，剪力鉸會使鄰近的部分也受到該力的作用，其存在對於改善結構的整體受力和限制T構懸臂的下撓來看，效果是顯而易見的。

跨中帶掛梁的T形剛構橋是靜定結構體系，與設定了剪力鉸的形式相比，所有T構部分都是單獨受力，其在變形和承受外力等方面要稍遜一籌，但其在荷載作用下受力相對明確，不受各種因素影響。帶掛梁的形式因在跨內同時存在著正彎矩和負彎矩，它們的面積總和比跨中設定了剪力鉸形式要小很多，並且用牛腿取代了構造更加複雜的剪力鉸。跨中帶掛梁的T形剛構橋的最主要弊病是橋面上伸縮縫數量的增加，嚴重製約了高速行車的順暢性，而且在施工中除了要有懸臂施工的配套機具設備外，還需要增加掛梁的預製、安裝及其所需的所有機具設備等，另外掛梁的部分嚴格制約了 T 構懸出部分橫截面形式的選擇範圍。

存在問題

T 形剛構橋出現了一些影響橋樑正常使用的病害和問題，主要表現在以下幾個方面：

⑴ 橋面伸縮縫較多，行車不平順，且伸縮縫大多設定在撓度最大的T構主梁懸臂端部，在車輛行駛過程中很容易損害、破損，甚至失效。

T形剛構橋

⑵ 採用懸臂拼裝法進行施工的T形剛構橋，施工節段之間存在施工縫。橋面鋪裝如有破損、坑窪，將導致雨水通過橋面由施工縫進入到梁體中，嚴重影響橋樑的耐久性和承載能力。

⑶ T形剛構橋經過多年的通車使用，T 構主梁懸臂端部下撓過大，在橋面伸縮縫處形成折角，造成通行車輛行車不平順，縱橋向線形與原設計值相差甚大，影響了橋樑的正常使用和安全。從前人的研究成果來看，導致T構懸臂端過度下撓的原因有很多，早些年對懸臂施工技術不了解，施工質量不過關；設計建造時對混凝土的收縮、徐變等問題理解不夠透徹，未全面考慮兩者對結構造成的作用效應；設計時沒有充分考慮或沒有計算預拱度的問題，或者設定的預拱度太小；梁體承載力不足，梁體頂板出現裂縫，導致實橋整體剛度下降，加劇了懸臂端的下撓。

⑷ 眾多的T形剛構橋主梁存在大量的裂縫，這些裂縫從位置來看，主要有頂板縱向通長裂縫、頂板橫向裂縫、腹板斜裂縫、橫隔板豎向裂縫等。導致主梁出現裂縫的原因有很多，如預應力損失過大、承載力不足、長期超載等。裂縫導致結構的整體剛度降低，撓度變大，裂縫進一步擴展，導致剛度繼續降低，結構在運營過程中振動幅度不斷增大。

⑸ 主梁懸臂端牛腿處受力較為複雜，易產生應力集中現象，繼而導致出現牛腿斜向裂縫、網狀裂縫等。

病害原因分析

混凝土收縮徐變的影響

混凝土的收縮徐變對梁體應力影響較大。結構合龍以後，由於體系的轉換，將產生次生應力，次生應力的大小與施工分階段的澆築時間有很大關係，若施工周期較長，混凝土的收縮徐變完成較多，則合龍後的次生應力較小，反之，則較大。

豎向預應力損失影響

在長期運營過程中，車輛荷載對橋面的不斷衝擊，會導致精軋螺紋鋼筋錨頭逐漸鬆動，豎向預應力因錨固變 形而減少，使該橋的抗剪能力下降，主拉應力增大，箱梁兩側腹板出現了大量的斜剪裂縫。這使橋樑的整體剛度明顯下降，所以隨時問的推移，產生了較大的不可恢復的下凹變形。

剪力滯效應

考慮剪力滯效應的影響，支點處箱梁截面需折減15%， 跨中處箱梁截面需折減2%，其餘斷面依次內插，因此作用於橋體的預應力儲備值會降低。

使用荷載超限

公路交通流量明顯增 大，超載超速現象也越來越嚴重。據統計，某些載重車輛的噸位高達80 t，已遠遠超過汽車一20級的重車噸位。由於該橋長期處於繁忙的超負荷運營狀態，加劇了變形和裂縫的發展。

加固方法

舊橋加固技術分為結構性加固技術和非結構性加固技術。適用於預應力混凝土T形剛構橋的加固技術一般有增大截面加固法、貼上鋼板加固法、體外預應力加固法、改變結構體系加固法、貼上纖維複合材料加固法等；非結構性加固如修補裂縫、修補混凝土破損等方式，大部分措施是結構性加固技術的輔助和完善措施。

T形剛構橋

⑴ 增大截面加固法：增大截面加固法根據截面增大的位置不同一般有兩種形式，一種是在原混凝土構件
的受壓區或薄弱部位澆築一定厚度的混凝土來增加受壓區混凝土的截面面積，繼而有效的增大構件的承載能力和剛度；另一種方法是在原構件的受拉區澆築一定厚度的混凝土並配置一定數量的鋼筋來增加受拉區鋼筋的截面面積，從而增大構件的抗彎、抗剪承載力和截面剛度等。

⑵ 貼上鋼板加固法：貼上鋼板加固技術，即使用特定的粘結劑或螺栓把鋼板、鋼筋等材料貼上或錨固在原結構受拉部位或受力比較複雜的位置，使其與原結構構成一個整體，協同承受荷載的加固方法。同增大截面加固法一樣，貼上鋼板加固技術也是一種被動的加固方式，新增的鋼板不能承受原結構由於自重等產生的內力，只承受加固後的作用產生的結構內力。加固後，通車運營過程中，既有構件和貼上的鋼板共同承受荷載作用，提高了原結構的承載力和剛度。
⑶ 體外預應力加固法：體外預應力加固法是指通過在主梁梁體外或箱梁空洞內增加適量的體外預應力鋼筋對梁體主動施加外力，以抵消部分因自重、二期等作用產生的內力，達到提高舊橋的承載力、剛度目的的加固方法。與以上兩種加固方法不同，體外預應力加固法是一種有效的主動加固方法，它是對加固的原結構主梁主動施加預壓力，實際上是對主梁控制截面進行卸載，從而達到改善結構受力性能的目的。

⑷ 改變結構體系加固法：改變結構體系加固技術簡單來說，就是利用一定的加固方式使結構或構件的受力體
系發生變化，從而達到改善結構的受力性能，降低關鍵截面的峰值內力，增大結構承載力的加固方法。

⑸ 貼上纖維複合材料加固法：貼上纖維複合材料加固法是在材料發展的基礎上產生的一種新的加固方法，與貼上鋼板加固方法的原理基本相同，但是具體操作方法有所不同。貼上纖維複合材料加固技術是指用高粘結性的粘結劑將高強度的纖維複合材料貼上於結構的表面，使混凝土與複合材料共同參與受力。

加固效果

⑴ 減緩T構主梁懸臂端進一步下撓的發展趨勢，儘可能的恢復橋面縱向線形，改善橋面行車條件，增強行車的平順度和舒適度，使橋樑滿足正常使用的要求。

⑵ 提高橋樑結構的承載能力，增大主墩墩頂等控制截面處主梁的壓應力儲備，補充因各種原因引起的預應力鋼筋的預應力損失。

⑶ 通過一定的加固措施儘可能的改善主梁腹板的受力性能，抑制腹板斜裂縫的進一步發展，提高結構的抗剪承載力。