张军政，邢文相，黄洁，来自中国公路工程咨询集团有限公司，属于日照市公路事业发展中心。

要摘：伴随着桥梁使用年限逐渐增长，同时交通荷载等级也在提升，混凝土T梁开始呈现出种种不同病害，其中病害的主要显现模态便是裂缝。裂缝的形式与分布情状复杂多样，而导致裂缝产生的成因亦各不相同。针对混凝土T梁的这种病害而展开体外预应力张拉分析，借由实际工程对预应力张拉的影响、不同工序的影响进行了研究，从而为治理该病害提供了理论依据与方法。

关键词：T梁;体外预应力;加固;

关于作者的介绍是这样的，张军政出生于1987年，性别为男，是河北唐山地方人士，拥有本科学历，身为工程师，其主要进行路桥设计方面相关工作 。

1案例分析1.1 工程概况

所依据的工程呢，是某地区公路，且是高速公路，其设计速度是每小时100千米，路线长度有11.125千米，还是双向四车道的，本项目里桥梁结构形式是预应力混凝土T梁加上钢构梁，桥梁全长为900米，总造价金额是11804万元。桥墩形式存在柱式墩以及薄壁墩，当中最高的墩柱是85米，桥梁桩基的最大长度是55米，单片梁宽145厘米，梁高1米，普通钢筋混凝土强度为340兆帕，梁体原本设计的混凝土是C40混凝土。

1.2 预应力张拉的影响

主要以连续段T梁作为分析对象，借助midas Civil来构建其模型，为剖析简支变连续段时T梁各个截面的受力状况，对施工工序予以细化。施工阶段1，着重开展主梁的拼装工作，从而形成简支梁，此阶段工期为30 d。施工阶段2，进行钢筋的绑扎操作以及墩顶混凝土的浇筑工作，该阶段工期为20 d。施工阶段3，实施张拉钢绞线的行为，施加预应力，此番工期为1 d。施工阶段4，把临时支座替换成永久支座，此工期为20 d。施工阶段5:进行桥面铺装，工期为15 d。

midas Civil用于施工工序模拟时，展示出的各个控制截面的弯矩情况，以及位移情况，呈现在表1之中 。

依据模拟分析得出的结果能够知道，体系转化结束之后，关键的截面全都产生了朝着上方的挠度，最大的挠度出现在跨中的位置，它的数值是2.9毫米，二期铺装对于边跨所产生的作用比较大，这种现象表明负弯矩的预应力张拉是最为主要的工序，当工序出现问题的时候，会致使关键截面出现损坏以及裂缝 。

表1 截面位移、弯矩值 导出到EXCEL

依据上述经阐释的内里情状探究，并针对此项剖析处理，于当前这一环节之中，已然针对关键截面展开了应力方面的剖析工作。针对负弯矩预应力张拉数值进行了设立方面实施，其具体数值分别被确定为标准数值的百分之零、百分之二十五、百分之五十以及百分之七十五。荷载组合所涵盖的情形主要有恒荷载这种状况，还有支座沉降此种现象，以及偏载作用这种情形。在不同应力的条件之下，各个截面里不同位置处的应力数值呈现出不同的状况。

当下，张拉控制应力设定为1 395 MPa(75%fpk)之际，位于主梁边梁截面上缘处，其最大应力值呈现为-3.66 MPa，最小应力值则是-0.16 MPa ；而在主梁边梁截面下缘部位，最大应力值为-4.94 MPa，最小应力值为那0.33 MPa 。与此同时，对于主梁中梁截面而言，其上缘的最大应力值同样是-3.66 MPa，最小应力值为-0.16 MPa ；主梁边梁截面下缘的情况是，最大应力值为-4.94 MPa，最小应力值为0.33 MPa 。

当张拉控制应力处在930 MPa这个数值范畴，确切说是占到50%fpk的时候，在此状况下，对于主梁边梁而言，其一截面上缘位置所能达到的最大应力数值为-2.25 MPa，而相应最小应力数值是1.25 MPa。在同一时期，针对主梁边梁该截面的下缘部分，其最大应力数值可达-5.04 MPa，最小应力数值则是-0.07 MPa。再来看看主梁中梁呢，其中梁截面上缘位置的最大应力数值是-2.19 MPa，最小应力数值是0.52 MPa。并且，对于主梁边梁截面的下缘，在这里其最大应力数值为-3.85 MPa，相应最小应力数值为-0.13 MPa。

当张拉控制应力是465 MPa，亦即25%fpk时，主梁边梁截面上缘的最大应力数值呈现为-0.81 MPa，最小应力数值则是2.69 MPa；主梁边梁截面下缘的最大应力数值达到了-5.16 MPa，最小应力数值为-0.18 MPa。主梁中梁截面上缘的最大应力数值为-0.74 MPa，最小应力数值是1.96 MPa；主梁边梁截面下缘的最大应力数值为-3.97 MPa，最小应力数值为-0.25 MPa。

当张拉控制应力是0 MPa(0%fpk)之际，主梁边梁截面上缘的最大应力数值为0.11 MPa，最小应力数值为3.28 MPa；主梁边梁截面下缘的最大应力数值是-5.21 MPa，最小应力数值为-0.23 MPa。主梁中梁截面上缘的最大应力数值为0.16 MPa，最小应力数值为2.93 MPa；主梁边梁截面下缘的最大应力数值为-4.46 MPa，最小应力数值为-0.3 MPa。

基于上述分析能够得出，当张拉控制应力是0.75fpk之际，边梁上缘的最小应力值是-3.66 MPa，在张拉控制应力为0fpk之时，边梁上缘的最小应力为0.11 MPa，借助应力的变化能够明确，随着张拉控制应力趋于减小，边梁上缘由压应力转变为拉应力，在钢筋的张拉应力相对较小时，墩顶上缘会出现横向裂缝。

“2‘T’梁体外预应力加固特点的分析”，“2.1梁体体外预应力损失的分析”。

材料性能存在差别，预应力施工工艺也不一样，这会对梁体在施工时的运输、安装、制作产生影响，在使用过程中还会致使预应力损失，进而降低预应力筋的应力，于是就出现了预应力损失现象。T型梁的体外预应力加固，在结构施工方法和构造这个方面，与体内预应力差异较大，所以采用体外预应力的应力损失计算方法，也和传统预应力结构区别开来对待。

不管是何种预应力结构形式所拥有的预应力，一般情形下都会把它的损失类型划分成长期应力损失以及瞬间应力损失这两种应力状态，梁体因为变形或者振动从而致使梁体预应力出现变化，这种状态被称作瞬间应力变化，此时预应力部分会瞬间产生损失，这就被叫做瞬间应力损失，经过荷载长时间作用，引发锚具变形、混凝土开裂、混凝土弹性压缩、张拉施工损失等因条件改变而无法恢复的应力，这被称为永久应力损失，在实际计算的时候，通常还会考虑因材料性能不一样而造成的应力损失。本次T型梁体外预应力的损失计算通常可分为以下三类。

(1)预应力损失总量估算计算法

使用这种方法来计算，其过程是比较简单的，同时计算也较为简便，并且实用性很强，特别是在初步设计阶段，它的应用是比较广泛的。还有，在对精度方面要求不高以及要求较低的计算当中，其优点是非常显著的。然而对于预应力预估损失量而言，实际上它与实际应力损失在一般情形下存在着较大的偏差，所以这种方法仅仅能够适用于像一般估算这样的项目，是不能够运用于对于预应力损失计算要求较高的计算之中的钢结构加固说明，也不适用于需要进行项目精确控制的情况。

(2)分项分别计算预应力损失法

当前于预应力计算里头，所采用的最为标准的计算方式乃分项分别计算预应力损失法，先分别进行计算，接着把各项预应力损失予以分别叠加，随后借助系数加以调整，从而更契合实际预应力损失状态。

2.2 “T”梁体外预应力加固基本作用原理

此次采用对T梁加固运用体外预应力法，目的是提高桥梁梁体的承载力，把预应力筋固定于梁或板的结构表面，借助增加外部受力结构致使梁体锚固结构产生不平衡力偶，凭借此来抵抗梁中心挠曲变形，确保梁体在受力情形下产生较小的挠曲变形，进而达成保护梁荷载增加的目标。

通过体外预应力对梁体作加固处理，加固后梁体形成一个整体，原作用于梁体上的力，得以传递至预应力筋上，如此一来更好地保护了原有结构层面体现出的那种安全性，体外加固所使用的预应力具备很高的足够强度，凭借这样高的强度才能够大幅度地增加原梁体所具备的承载能力 。

增加体外预应力，会使原梁体的反拱增加，还会改变原来梁体的受力体系，因为预应力的作用，能让被加固构件产生反拱，进而也就减少了被被加固梁体自身原有的受力特点，同时减小了因荷载作用致使梁体产生的挠度以及拉应力，并且预应力的施加也会减少结构裂缝的产生，使得原有的结构裂缝部分得以闭合，最终增加了梁体的使用寿命 。

2.3 体外预应力加固受力分析

梁体受力在加固进程里持续发生着改变，先是从原始梁体受力情形开始，接着进入体外预应力加载阶段，随后预应力加载到设计规定的值，最后到达锚固使用阶段，从结构受力层面展开分析，除了上述所讲的受力变化整个过程之外，还主要涵盖以下阶段受力分布方面的特性。体外预应力加固整个过程的受力示意图呈现为图1所示的样子呢。

图1 梁体体外预应力的受力全过程示意图 下载原图

桥梁加固在受荷阶段以及卸载阶段展开分析，这是依据桥梁的实际使用状态来进行的，对于T形梁加固而言，是依据以下各阶段的使用情形状态钢结构加固说明，仅仅只是按照自重去计算其承受荷载的具体情况 。

(1)体外预应力加固阶段

增添体外预应力达成荷载的有效转移，卸载活载之后，仅在自重力作用时梁体变形挠度变小，（如图1中A’B所显示的那样）。这个变小的值是因施加的预应力产生的影响，（如同图1中(a)的情况）B点在施加足够大的预应力情形下有可能移至竖曲线右侧，这时的梁体反拱值会大于梁体在荷载与自重共同作用下的荷载挠曲变形 。

梁体因体外预应力产生一种不平衡力偶作用，此作用用于抵消荷载对梁体的弯矩，进而能更好地达成梁体加固的目的。

(2)体外预应力加固后受力阶段

受力作用下，加固后的T型梁体继续承受上部荷载以及自重作用，如图1中BB′所示，构件产生一定变形，这种变形不会破坏梁体结构，属于弹性变形，符合实际使用变形要求范围值。

(3)极限受力阶段

图片1中A点所在的受力位置，是桥梁梁体在未加固前极限承载力所处的状态，这时为保证梁体安全，要及时卸荷，或者借助外力提升桥梁承载能力，好让梁体能够安全承受所加的荷载。处于极限受力状态的梁体，通常会伴随较大裂缝出现，此时针对梁体的受力分析，一般采用预加固后的弹塑性计算方法来进行计算分析。

2.4 不同工序施工对桥梁的影响(1)位移分析方法

通过对四分之一升跨截面、梁边跨、梁中跨的跨中截面荷载试验数据展开分析，进而了解到，当按照不同体外预应力施工方法以及不同的施工工序进行施工时，主梁所发生的位挠曲变形差别微小，仅仅将挠度值拿来研究，能够得出横向连接与纵向连接施工的先后顺序对于预应力加固桥梁受力的影响较为轻微。

(2)应力分析方法

对边梁和中梁的1/4L截面应力数据进行分析，得出其具有一定状况，对1/3L截面应力数据进行分析，呈现出相应特点，对墩柱顶面应力数据进行分析，发现存在某些情况，对1/2L截面应力数据进行分析，得到相关研究结果，发现施工工序有如下特点：体外预应力不同的施工加固工序对梁体有一定影响，不过对底梁体承载力影响较小，实践证实主梁的应力值基本无差异。边中跨梁体的运营状态基本相同，边跨梁体的荷载承受能力基本相同，综上所述表明施工工序中横向连接、纵向连接和桥梁的挠曲变形、裂缝病害影响无直接关系。

2.5 钢筋腐蚀的影响

混凝土中钢筋锈蚀化学变化过程如下。

Fe2++2OH-→Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3

2Fe(OH)3→Fe2O3+3H2O

6Fe(OH)3+O3→2Fe3O4+6H2O

在钢筋混凝土的保护层出现开裂状况时，钢筋的截面积会减小，混凝土的抗拉强度也会降低，最终就无法保证构件的安全使用性以及外观完整性。而为了确保钢筋不被腐蚀，混凝土的保护层厚度是应当满足规范规定要求的。

2.6 基础变位的影响

较为重大的是基础变位对桥梁的影响，最为关键的举措乃是施工阶段的提前防备。施工在进行设计之时，要确保基础稳固与入岩纵深，以此避免发生滑移。所处位置的地质情形良好，岩体确保稳定乃是勘察设计桩基稳定性的前提状况。设计之际要开展地基承载能力核算、基础沉降剖析、基础稳定性的核算等。当地貌条件欠佳之时候，能够对地基予以深层处置或者浅层处置 。

3结 语

通过对混凝土连续T梁的裂缝成因及治理进行分析得出以下结论。

实际案例里施工工序经分析后可知，当预应力钢筋所受张拉应力不足时，此体系墩顶接缝的上缘容易出现横向裂缝，故而要防止裂缝产生或者扩大，施工过程中应确保张拉应力满足相应要求。

(2)依据梁体加固预应力的受力特性，运用体外预应力，能够极为出色地改良梁体的力学性能，进而增添梁的承载能力。

可分析得到，实际案例中主梁的应力以及位移的情况，通过对此进行分析可知，（横向连接，纵向连续），这与T型梁桥的裂缝病害并无明显的关系。

为避免钢筋遭受腐蚀带来的影响，于开展设计以及施工之际，要确保混凝土保护层的厚度得以保证。为防止基础出现变位产生的影响，在开始施工以前，需做好关于地质状况的调查工作，还要做好地基处理方面的工作。