鋼一混組合梁橋是一種在公路尤其城市橋梁工程中應(yīng)用較多的結(jié)構(gòu)形式之一。該結(jié)構(gòu)形式最早出現(xiàn)于19世紀(jì)末20世紀(jì)初，經(jīng)過(guò)幾代工程師們近百年深入、細(xì)致、全面地研究和應(yīng)用。自20世紀(jì)70年代（開(kāi)）始快速發(fā)展。以法國(guó)為例，據(jù)該國(guó)1990～t993年建設(shè)的橋梁上部結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)分析，工字鋼梁與混凝土橋梁構(gòu)成的公路組合梁在跨長(zhǎng)30--11Om范圍內(nèi)最有競(jìng)爭(zhēng)力，在60～80m跨長(zhǎng)則有明顯優(yōu)勢(shì)。組合粱的占有率達(dá)85％。在我國(guó)公路和城市橋梁中，組合梁的應(yīng)用也取得了舉世公認(rèn)的進(jìn)步，1993建成的上海楊浦大橋(跨徑為602m)，2001建成的福建青州閩江大橋(跨徑為605m)。其加勁梁均采用了鋼一混組合結(jié)構(gòu)，在同類型橋梁中位居世界前列。2005年我國(guó)首座波形鋼腹板PC組合箱梁公路橋一潑河大橋建成通車(chē)(跨徑4×30m)，2006年建成通車(chē)的常州新運(yùn)河平陵大橋?yàn)閲?guó)內(nèi)首例大跨度(主跨llOm)鋼一混凝土組合連續(xù)梁橋，2005年開(kāi)工建設(shè)中的河南鄄城黃河大橋是目前世界上最長(zhǎng)的波形鋼腹板PC組合箱梁橋(跨徑58X50m)。在城市立交橋建設(shè)中，鋼-混組合梁也以其跨越能力大，建筑高度小，抗震性能好以及施工速度快等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，建成了以北京航天橋(主跨73m)、朝陽(yáng)橋(主跨64m)、淮安市長(zhǎng)征橋(跨徑18.5m+30m+18.5m)為代表的一批鋼一混組合連續(xù)梁橋，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益?？梢灶A(yù)期進(jìn)入21世紀(jì)后，鋼一混組合梁這種結(jié)構(gòu)形式必將得到更大的發(fā)展。

　　鋼一混組合粱橋以其施工速度快，建筑高度小，抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)公路和城市橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于交通量和重型車(chē)輛的不斷增加，空氣、水汽、工業(yè)煙塵以及其他化學(xué)和污染物的環(huán)境作用，缺乏定期的養(yǎng)護(hù)維修等原因，既有鋼一混組合梁橋在運(yùn)營(yíng)若干年后，出現(xiàn)了不同程度的病害問(wèn)題。為保證該類橋梁的安全運(yùn)營(yíng)，延長(zhǎng)其使用壽命，必須對(duì)該類型橋梁進(jìn)行維修、加固。

　　2常見(jiàn)病害及成因分析

　　應(yīng)該指出的是，國(guó)內(nèi)外既有鋼一混組合梁橋目前的運(yùn)營(yíng)狀況較好，出現(xiàn)的問(wèn)題也不算嚴(yán)重，但是未雨綢繆，隨著該類型結(jié)構(gòu)形式橋梁在國(guó)內(nèi)的進(jìn)一步推廣使用，以及由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來(lái)的對(duì)橋梁功能要求的提高。對(duì)其進(jìn)行病害分析及加固策略研究也是必要的。根據(jù)已有文獻(xiàn)資料的研究報(bào)道以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研表明，既有鋼混組合梁橋常出現(xiàn)以下幾種病害。

　　2.1 鋼梁的銹蝕

　　鋼梁裸露在空氣、水汽、工業(yè)煙塵以及其他化學(xué)和污染物的環(huán)境中，容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或者是電化學(xué)反應(yīng)，尤其是當(dāng)油漆退化以及橋面板防水失效時(shí)。油漆防護(hù)是保證鋼梁耐久性的重要手段，也是鋼橋維護(hù)的主要項(xiàng)目。因此當(dāng)油漆退化后，其直接后果就是導(dǎo)致鋼構(gòu)件銹蝕，嚴(yán)重銹蝕會(huì)導(dǎo)致截面損失，銹坑處產(chǎn)生應(yīng)力集中，如若發(fā)生在設(shè)計(jì)控制部位，將嚴(yán)重降低結(jié)構(gòu)的疲勞性能及承載能力。橋梁端部的伸縮裝置，支座附近、橋面結(jié)構(gòu)，箱形截面構(gòu)件里側(cè)以及組合梁接合面處等易于積水和積塵的地方是容易發(fā)生銹蝕的部位，造成鋼構(gòu)件板厚變薄。在鋼構(gòu)件的焊接點(diǎn)處也容易發(fā)生銹蝕。

　　2.2 鋼梁疲勞

　　鋼結(jié)構(gòu)橋梁在汽車(chē)作用下，容易產(chǎn)生疲勞裂紋，可能導(dǎo)致構(gòu)件脆性斷裂。引起構(gòu)件疲勞開(kāi)裂的內(nèi)因主要是材料缺陷和應(yīng)力集中，外因主要是重復(fù)活載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力循環(huán)。超載、車(chē)輛撞擊和截面銹蝕等因素增加了裂紋擴(kuò)展和構(gòu)件斷裂的可能性。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明：目前公路橋梁的車(chē)輛荷載具有軸重大、行駛速度快、通行流量大的特點(diǎn)，容易導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)橋梁出現(xiàn)疲勞破環(huán)事故。連接件是把混凝土橋面板和鋼梁連接為一個(gè)整體且保證組合梁協(xié)同工作的關(guān)鍵部件，也是組合梁抗疲勞的一個(gè)重要因素。栓釘是應(yīng)用較為廣泛的一種連接形式，試驗(yàn)研究表明，在保證焊接質(zhì)量的前提下，組合梁的疲勞破壞大多是由于栓釘?shù)募羟衅谄茐脑斐傻摹?br />
　　2.3 橋梁承載力不足，不能滿足既有交通荷載要求

　　該類情況的既有鋼-混組合梁橋本身并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的病害現(xiàn)象，只是一方面由于橋梁本身的原因，例如使用時(shí)間較長(zhǎng)，從橋上所通行的車(chē)輛載重及流量的增長(zhǎng)等，使得橋梁功能退化，不能達(dá)到原有設(shè)計(jì)功能；另一方面是由于經(jīng)濟(jì)水平快速增長(zhǎng)的需要，既有橋梁已不能滿足經(jīng)濟(jì)的需求，需要對(duì)現(xiàn)有橋梁進(jìn)行加固加寬。因此將該種情況列為既有鋼-混組合梁橋所面臨的一種問(wèn)題，通過(guò)加固或可解決。

　　2.4 鋼-混組合連續(xù)梁混凝土翼板縱向開(kāi)裂

　　剪力鍵在鋼-混凝土組合梁中起著重要作用，主要是用來(lái)承擔(dān)鋼梁與混凝土翼板之間的縱向水平剪力，并抵抗兩者之間的掀起作用。鋼-混凝土組合梁中，相當(dāng)寬的混凝土翼板沿一個(gè)狹窄的接觸面承受鋼梁通過(guò)剪力連接傳來(lái)的剪力，將在混凝土翼板的結(jié)合面附近產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力。所以在組合梁中，尤其是單排栓釘連接T形截面組合梁常發(fā)生混凝土縱向開(kāi)裂?；炷烈戆宓目v向開(kāi)裂將導(dǎo)致混凝土翼板的縱剪強(qiáng)度成為梁破壞的控制條件，如果沒(méi)有足夠的橫向鋼筋來(lái)約束裂縫的發(fā)展，組合梁的剪力連接程度就有會(huì)降低，而使得組合梁達(dá)不到設(shè)計(jì)承載力而提前破壞。

　　2.5 鋼-混組合連續(xù)梁負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板橫向開(kāi)裂

　　混凝土翼板受壓，鋼梁受拉是鋼-混凝土組合梁的最有利受力狀態(tài)，但是在連續(xù)梁中支點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)不可避免的會(huì)出現(xiàn)混凝土翼板受拉而鋼梁受壓的不利狀態(tài)，易在中支點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂的情形，當(dāng)負(fù)彎矩區(qū)處混凝土裂縫較大時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致混凝土板中鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)耐久性，同時(shí)開(kāi)裂嚴(yán)重還會(huì)使得箱內(nèi)漏水、腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的外觀，給人們以不安全感。

　　2.6 剪力鍵剪斷

　　剪力鍵的作用是保證橋面板混凝土及鋼梁共同工作，因此它承受著巨大的縱向剪力作用。對(duì)于經(jīng)常超載的橋梁，由于縱向剪力過(guò)大或者反復(fù)作用導(dǎo)致剪力鍵疲勞將會(huì)導(dǎo)致剪力鍵彎曲或剪斷。出現(xiàn)這種情況時(shí)會(huì)明顯地發(fā)現(xiàn)梁段的鋼梁與混凝土橋面板間發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，這時(shí)，剪力鍵起不到應(yīng)用的作用，組合橋梁已演變成迭合梁橋。

　　2.7 混凝土橋面板局部破裂或腐蝕

　　由于重載交通的反復(fù)作用、橋面防水失效及融冰鹽的化學(xué)腐蝕作用，使得混凝土橋面板局部或大面積開(kāi)裂、損傷嚴(yán)重?；炷涟逯械氖芰︿摻畛霈F(xiàn)銹蝕，進(jìn)而使得混凝土橋面板承受局部車(chē)輪荷載的能力明顯下降。即降低橋梁的承載力，同時(shí)也降低了橋梁的適用性和耐久性。

　　2.8 其他問(wèn)題

　　早期較低設(shè)計(jì)荷載水平的鋼-混凝土組合梁橋，由于超載嚴(yán)重，再加上長(zhǎng)期暴露在空氣和雨水等環(huán)境中，容易使連接螺栓或鉚釘松動(dòng)或斷裂，因此需要進(jìn)行更換或加固。對(duì)于鋼-混凝土連續(xù)梁橋，鋼梁受壓區(qū)的腹板或底板會(huì)因偶然的超載或升溫作用而產(chǎn)生局部鼓包，即局部失穩(wěn)現(xiàn)象。這種局部失穩(wěn)如不及時(shí)修復(fù)，亦會(huì)降低整體結(jié)構(gòu)的抗失穩(wěn)能力，進(jìn)而間接降低橋梁的承載能力。

　　3 加固策略

　　鋼-混凝土組合梁橋，不管是簡(jiǎn)支梁還是連續(xù)梁，均為 RC(或PC)板與鋼結(jié)構(gòu)由剪力鍵組合成一整體，因此檢測(cè)、維修、加固可由上述三部分入手；此外，鋼-混組合梁的特有的施工過(guò)程，也會(huì)形成不同的內(nèi)力分布特點(diǎn)、缺陷及病害。鑒于上述原因，進(jìn)行鋼-混組合梁橋檢測(cè)、維修、加固時(shí)，混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土橋面板的病害及其處理方法，可參考鋼筋混凝土梁、板的方法；鋼梁的缺陷及處理方法可遵照鋼結(jié)構(gòu)的方法；鋼-混組合梁橋特有的缺陷及病害，例如剪力鍵的銹蝕、疲勞及剪斷等，可在分析缺陷及病害成因的基礎(chǔ)上，采取相應(yīng)的加固措施。另外，眾多的橋梁破壞事故表明，每個(gè)破壞實(shí)例往往并不是由單一因素引起的，而是多個(gè)因素相互誘發(fā)共同作用的結(jié)果，就鋼-混組合梁橋而言，漏水導(dǎo)致腐蝕或銹蝕、疲勞、應(yīng)力集中，焊接殘余應(yīng)力以及焊接缺陷可能是最主要的。因此進(jìn)行鋼-混組合梁橋維修加固時(shí)，可以視橋梁狀況，采取集中加固措施相結(jié)合的方法，重視預(yù)防，提倡變被動(dòng)加固為主動(dòng)加固的設(shè)計(jì)理念。

　　常用的橋梁加固改造技術(shù)方案有：施加體外預(yù)應(yīng)力、減輕荷載、加固臨界桿件、補(bǔ)充新桿件、改善原結(jié)構(gòu)受力體系、加固受力桿件等方法。

　　3.1 施加體外預(yù)應(yīng)力加固

　　當(dāng)鋼-混組合梁橋出現(xiàn)負(fù)彎矩區(qū)橋面開(kāi)裂、主梁撓度過(guò)大、荷載等級(jí)不夠，需要提高主梁承載力等問(wèn)題時(shí)，可以采用體外預(yù)應(yīng)力加固法。該法具有加固、卸荷、改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力三重效果，適用于中小跨徑的梁式橋，是一種行之有效的加固方法。工程實(shí)踐表明，體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)能夠較大幅度地提高舊橋承載能力。加固后所能達(dá)到的荷載等級(jí)與原橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及安全儲(chǔ)備有關(guān)，一般情況下可將原橋承載力提高30%-40%。采用本方法加固時(shí)宜同時(shí)配合其他加固方法進(jìn)行綜合加固，以達(dá)到較好的加固效果。

　　3.2 粘貼碳纖維片材加固

　　纖維復(fù)合材料質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，而且具有較好的耐腐蝕性和抗疲勞性能，因此是進(jìn)行橋梁維修和加固的理想材料，國(guó)內(nèi)外對(duì)采用CFRP加固鋼-混凝土梁已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究并進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)。研究表明采用碳纖維騙財(cái)加固鋼-混組合梁橋可以有效的提高原橋地承載能力，減小主梁撓度。

　　3.3 鋼梁裂紋或銹蝕等缺陷的修補(bǔ)

　　當(dāng)鋼梁出現(xiàn)裂紋進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，如僅以焊接和增加蓋板等將裂紋堵塞一下，是不能解決問(wèn)題的。必須充分調(diào)查裂縫發(fā)生部位的鋼材質(zhì)量、焊接狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)、銹蝕狀況和疲勞狀態(tài)等，依據(jù)調(diào)查的結(jié)果采取對(duì)策。有時(shí)，為了改善材質(zhì)，必須更換構(gòu)件，為了改善應(yīng)力狀態(tài)，必須優(yōu)化構(gòu)造細(xì)節(jié)或變更結(jié)構(gòu)。當(dāng)鋼梁發(fā)生銹蝕時(shí)，必須及時(shí)除銹，并按鋼結(jié)構(gòu)的防腐要求進(jìn)行防腐處理。

　　3.4 混凝土橋面板更換

　　由于受到車(chē)輛局部荷載的反復(fù)作用及混凝土碳化、鋼筋銹蝕，板抗彎能力相對(duì)較弱，鋼一混凝土組合梁橋的橋面板使用壽命一般應(yīng)低于其鋼梁的使用壽命。當(dāng)混凝土橋面板局部破裂或腐蝕嚴(yán)重時(shí)，需要局部或整體更換混凝土橋面板。在鑿除混凝土橋面板后應(yīng)同時(shí)檢查剪力連接件的使用情況，必要時(shí)可更換或增加剪力連接件數(shù)量后，再重新澆筑橋面板。

　　3.5 更換剪力鍵

　　當(dāng)發(fā)現(xiàn)梁端的混凝土橋面板與鋼梁明顯錯(cuò)位，表明剪力鍵已因疲勞或縱向剪力過(guò)大而失效。在此情況下，必須鑿除混凝土橋面板，更換剪力鍵并重新澆筑混凝土橋面板。否則鋼一混凝土組合梁將蛻化為鋼一混凝土疊合梁，其撓度將明顯增大、承載能力將大幅降低。

　　3.6 鋼板局部失穩(wěn)的處理．

　　對(duì)于局部失穩(wěn)的鋼板可采取局部更換鋼板、局部粘貼或加焊鋼板及箱內(nèi)局部增加橫向或縱向加勁肋的措施，以增加其局部穩(wěn)定性。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　(1)組合梁橋最常見(jiàn)的，也是最可能出現(xiàn)的病害，其包括：鋼梁構(gòu)件由于銹蝕、疲勞、高應(yīng)力集中及焊接殘余應(yīng)力等因素導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋，而引起構(gòu)件的脆性斷裂；鋼一混組合梁橋特有的構(gòu)造和施工過(guò)程導(dǎo)致的組合連續(xù)梁橋負(fù)彎矩區(qū)橋面板開(kāi)裂和橋面板縱向開(kāi)裂；混凝土橋面板局部破損、腐蝕；剪力鍵剪斷或疲勞破壞等。

　　(2)研究表明，當(dāng)組合梁橋承載能力不足，或荷載等級(jí)要求提高時(shí)，可以采用體外預(yù)應(yīng)力或粘貼碳纖維片材的加固方法。這兩種方法均可以有效地提高鋼一混凝土組合梁橋的承載能力，一般情況下提高幅度可達(dá)到20％--40％。

　　(3)剪力鍵是保證鋼梁和混凝土橋面板共同工作的關(guān)鍵所在，如果因其疲勞或承受過(guò)大的縱向剪力而破壞時(shí)，必須更換之。否則鋼一混凝土組合梁的組合作用已不復(fù)存，并將蛻化為疊合梁，其承載能力將大幅降低。

　　(4)鋼一混凝土組合梁橋具有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的共性問(wèn)題，例如混凝土橋面板開(kāi)裂、破損和鋼粱腐蝕、疲勞裂紋、鼓包等病害；同時(shí)也具有其獨(dú)特的個(gè)性問(wèn)題，例如剪力鍵的疲勞和剪斷問(wèn)題。在實(shí)際工程中須對(duì)具體的病害進(jìn)行具體的分析，進(jìn)而采取具有針對(duì)性的加固策略，以達(dá)到加固的目的。

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