舊橋加固改造在我市公路養護中的應用

[摘 要]文章通過(guò)在公路養護實(shí)踐經(jīng)驗，歸納出舊橋常見(jiàn)病害，并提出了加固維修辦法。 [關(guān)鍵詞]公路橋梁；病害；加固改造

大豐市公路養護里程538公里，橋涵448座，其中有124座建造于20世紀80年代前，仍在運營(yíng)使用之中，經(jīng)過(guò)逐年的改建、加固，全市公路橋梁中仍有三、四類(lèi)橋梁57座，占整個(gè)橋梁總數的12%，這些危橋的存在，嚴重影響道路的使用安全，全部改建既需大量現金，也不科學(xué)，所以說(shuō)老橋的加固改造是擺在我們公路管理者面前的一道課題。老橋加固是道路使用安全的需要，也是節省公路養護資金，以較小的投資，取得較大社會(huì )效益的需要，從已加固改造好的老橋來(lái)看，這種辦法提高了舊橋的承載能力和改善了行車(chē)性能，延長(cháng)了服務(wù)年限，筆者就多年從事公路養護中老橋加固改造的實(shí)踐做個(gè)介紹： 1公路舊橋的檢測、評定及病害造成原因分析 舊橋加固一般來(lái)說(shuō)是舊橋的承載能力不夠，或結構病害而影響使用功能而進(jìn)行修復。 《公路養護規范》中明確規定公路管理養護單位每年按《橋梁技術(shù)狀況評定標準》對公路橋梁進(jìn)行檢查，對已檢查出的三類(lèi)、四類(lèi)危橋在改建或加固前進(jìn)行定期的觀(guān)測，通過(guò)對危橋檢測了解危橋的技術(shù)狀況，對缺陷和損傷進(jìn)行全面細致的調查，查明病害的性質(zhì)，所在部位、嚴重程度及發(fā)展趨勢，弄清產(chǎn)生病害的原因，以便分析評價(jià)缺陷和損傷對橋梁質(zhì)量及承載能力產(chǎn)生的影響，為橋梁是否有加固維修的可能性提供經(jīng)濟分析資料。 一般情況下造成橋梁破壞的原因主要在以下幾方面： 1.1以前設計荷載等級和標準偏低 1.2使用環(huán)境的作用，大交通量和超重車(chē)輛的行駛，經(jīng)有關(guān)機構檢測統計是公路橋梁損害的主要因素。 1.3地質(zhì)、自然環(huán)境條件的變化，包含大氣腐蝕、溫度、濕度的變化，水流的沖刷、淤積等。 1.4材料的疲勞及局限，這和當時(shí)社會(huì )建材工業(yè)水平緊密相關(guān)，例如鋼材緊缺，力學(xué)性能標準低；水泥的標號低而引起砼標號相應低等。 1.5施工中存在不足，以及施工技術(shù)裝備的簡(jiǎn)陋，施工工藝的簡(jiǎn)單。 2舊橋加固前的準備工作 2.1查找舊橋的設計施工圖紙，地質(zhì)鉆探資料，施工原始記錄，調查原設計荷載標準，橋面凈空、基礎埋置深度等。 2.2現場(chǎng)勘查舊橋各部構造完成程度，平面幾何尺寸的變形，橋面高程的沉降量，上部結構撓曲變化情況，裂縫產(chǎn)生部位及裂縫的寬度和長(cháng)度。 2.3條件許可的情況，進(jìn)行橋梁荷載試驗，結構的變位情況，對橋梁的現有承載能力做出評價(jià)，對大中型橋更有必要。 3拱橋的加固維修 公路老拱橋中結構型式通常的雙曲橋、桁架拱、板拱具多，在20世紀80年代以后拱橋建設相對較少。它們的病害及損壞各有其特點(diǎn)，產(chǎn)生原因具備一定的共性。 3.1拱橋的常見(jiàn)病害 3.1.1上部結構常見(jiàn)的病害 拱橋上部結構的病害相對來(lái)說(shuō)較多，主要有：一是雙曲拱的腹拱開(kāi)裂，拱頂下沉，主拱圈和拱波分離，拱肋開(kāi)裂，拱肋撞擊損傷，側墻外傾，橫系梁開(kāi)裂等。二是桁架拱的拱肋、立柱、橫向聯(lián)系開(kāi)裂，拱頂下沉，橫向變位大等。 3.1.2下部結構常見(jiàn)病害 各種型式的拱橋下部結構病害有：基礎下沉，基礎臺身后移，基礎下地基局部沖空，墻身豎向開(kāi)裂，墻身橫向開(kāi)裂。 3.2拱橋上部結構維修加固常用的方法 3.2.1頂推加固法 拱橋在自重及荷載的作用下，對基礎對橋臺會(huì )產(chǎn)生巨大的垂直力及水平推力，并產(chǎn)生臺后填土的壓縮及基礎的沉降，從而引起拱橋拱軸線(xiàn)的變化及拱頂的下沉。 頂推法加固的原理是：在橋跨一側或兩側的拱腳處，安裝傳力結構（鋼夾具或剛性橫梁），通過(guò)千斤頂，施加推力（千斤頂的型號根據橋跨結構自重確定），并將千斤頂兩夾具中間的拱肋鑿離，在頂推過(guò)程中，測量并觀(guān)察拱肋起拱及橋跨結構變化情況，直到達設計水平距離或拱上橋面出現裂縫，保持千斤頂壓力在分離的拱肋間澆筑高標號環(huán)氧樹(shù)脂砼，待砼形成強度，放松千斤頂壓力，使橋拱軸線(xiàn)恢復。這種方法優(yōu)點(diǎn)是使用維修材料較少，經(jīng)濟缺點(diǎn)是技術(shù)難以掌握，需專(zhuān)業(yè)施工隊。 3.2.2加強橫向聯(lián)系維修加固 當橫向聯(lián)系損壞滿(mǎn)足不了分布橫向荷載的要求時(shí)，可采取增加橫向剪刀撐及增加、加大橫向聯(lián)系梁的方式解決： 增加剪力撐：一般適用于橫向聯(lián)系較差或向剛度較小的桁架拱橋。操作方法：兩兩拱肋間的拱腳處至五分點(diǎn)處加剪刀撐梁，梁的砼截面尺寸和配筋根據梁肋的大小來(lái)決定。剪力撐梁的鋼筋需和肋的鋼筋焊接，以加強接頭的剛度。 增加加大橫系梁：根據舊橋跨徑的不同及原橫向聯(lián)系的完好程度，可采用增加橫向聯(lián)系，一般可增設3~5道，增加的橫向聯(lián)一般情況下，砼截面大于老橫系梁，新增的要包裹拱肋。 3.3增加拱肋受力截面加固法 該種辦法在拱橋特別是雙曲拱橋中使用最為普遍的一種方法，因為我國上業(yè)已六七十年建造的雙肋拱橋往往含筋量較小或無(wú)肋的情況相當普通，中小跨徑的雙曲拱往往都存在著(zhù)拱肋的強度及剛度不足的病害。其次，剛架拱、桁架拱橋的斜退、斜撐或弦桿的受壓截面不夠時(shí)，通常也用增大截面法。 拓肋加固可分為下側拓和三側拓，通常采用U形拓，方法是清除拱肋裂縫破碎的砼保護層，露出厚主筋或箍筋（無(wú)筋肋只需清除即可），將箍筋接長(cháng)，焊上新的主筋，然后立模澆筑新的砼，這樣新的拱肋和舊肋連成整體，提高原橋的承載力。 3.4更換橋面系 更換橋面系主要包括：更換拱上填料，更換橋面鋪裝，更換扶欄等。 更換拱上填料是將拱上強度低，防水性能差的填料換成二灰土、輕質(zhì)砼等耐水輕質(zhì)填料，清除拱上填料的順序一般和施工時(shí)加載程序相反，后加的先御，先加的后御。橋面鋪裝易用鋼筋砼結構，鋪裝層厚10cm左右，橋面鋼筋用Φ10螺紋鋼，間距不大于15cm，砼標號不低于C25。

序號 橋名及線(xiàn)別 結構型式及主要損壞原因 加固方案 1 子午河橋 王大線(xiàn) 3-30m三肋桁架拱 病害： 1、車(chē)輛荷載通過(guò)橫向位移較大（1.8cm） 2、橋面微彎板裂縫砼脫落 3、拱肋被撞壞 1、兩肋間加兩片剪力撐梁，全橋計12片 2、每跨加固橫向聯(lián)系5道，計15道 3、更換橋面伸縮縫 4、環(huán)氧砼修補拱肋破損處 2 新龍橋 新大線(xiàn) 1-50m四波三肋雙曲拱 病害： 1、拱頂下沉嚴重 2、橋臺后傾 3、拱肋裂縫 1、拱肋用6臺200T千斤頂頂推恢復拱軸線(xiàn) 2、拱肋拓肋加固 3、簡(jiǎn)易橋面改成鋼筋砼橋面鋪裝 4、加橫系梁5道 3 海防橋 裕海線(xiàn) 3-18四波五肋雙曲橋 病害： 1、腹拱斷裂 2、立柱裂縫位移 3、側墻外傾 1、更換腹拱，拱上填料，欄扶 現澆砼橋面鋪裝 2、拓肋加固拱肋 3、立柱更換 4、改善橋頭彎道曲線(xiàn)元素 4 大龍橋 龍洼線(xiàn) 3-24m雙曲拱 病害： 1、橋臺地基沖空、豎向裂縫 2、拱肋被撞壞，腹拱開(kāi)裂 1、壓漿加固地基 2、環(huán)氧樹(shù)脂砼加固修補拱肋 3、更換拱上填料，更換腹拱，現澆砼橋面鋪裝 4梁橋上部結構的加固改造 我市地處地下河軟土地區，梁式橋相對于拱橋的病害少些。因結構受力和拱橋有明顯的區別，所以梁橋常見(jiàn)的病害和拱橋有一定的區別，主要體現在上部結構因承載能力低，出現梁的豎向、斜向裂縫；砼強度低導致鋼筋銹蝕裸露，橋面系特別是伸縮縫在車(chē)輛荷載作用下易于損壞等。另因道路豎曲線(xiàn)的改變需對梁橋的豎曲線(xiàn)作調整。梁橋常用的加固改建辦法有： 4.1粘貼鋼板、碳纖維片補強 當主梁承載力不足或縱向主筋出現嚴重腐蝕時(shí)，梁板式的主梁會(huì )出現嚴重裂縫，粘貼鋼板或碳纖維體法主要是采用粘結劑（粘貼鋼板也用錨栓），將鋼板及碳纖維片粘貼錨固在砼結構的受拉邊緣或薄弱部位使其與結構形成整體，以鋼板、碳纖維片代替補強強筋，承受一定拉應力，減少裂縫發(fā)展，達到提高梁的承載力的目的。 工藝流程歸納為：混凝土基底處理→涂底層涂料→構件表面殘缺面的修補→粘貼鋼板式或纖維片→養護，該辦法加固結構的關(guān)鍵工藝是粘結材料的配比及涂刷。 4.2外包砼加固 梁橋上部結構外包砼加大截面加固一般適用于肋梁上部結構，加大受拉區的受力面積，使新增加的鋼筋能承受梁體的一部分受力應力。 外包砼法加固施工中應注意新老砼結合部應將舊砼打成麻面或溝槽，有條件時(shí)在受力筋焊接前采取卸荷或支頂措施，在鋼筋焊接施工過(guò)程中減少原受力鋼筋的熱變形，使原結構不做大的改變。 5橋梁下部結構的加固 橋梁下部結構的加固，主要分為基礎增大砌體或砼損壞的加固、基礎承載力不足的加固及基礎周?chē)苇h(huán)境改變的加固三種類(lèi)型。 5.1橋臺、基礎增加砌體或砼損壞的加固 當基礎在橋梁自重或車(chē)輛荷載作用下地基應力嚴重不均勻時(shí)，橋臺或基礎砼或坊工砌體局部拉應力過(guò)大而出現裂縫，若非承載力不足的原因，只需對橋臺、基礎本身采?。鸿彸?、重新澆筑砼；壓環(huán)氧樹(shù)脂砂漿灌縫的辦法，處理裂縫；若裂縫已貫通，可用鋼筋砼帶或鋼箍進(jìn)行加固。 5.2基礎承載力不足的加固維修 基礎承載力不足，表現在墩臺上為：基礎不均勻沉降會(huì )產(chǎn)生自上而下的裂縫；沉降量超過(guò)設計規定值；墩臺發(fā)生水平位移和傾斜。 對于承載力不足而引起的橋墩臺損壞，可用：擴大基礎加固法，即擴大基礎底面積來(lái)解決地基應力過(guò)大的問(wèn)題；增補樁基加固法，適用于原樁深度不足，或水流沖刷引起樁的埋深不夠的情況，用增大承臺的辦法將新老樁聯(lián)成一個(gè)整體；在墩臺基礎之下，向墩臺中心斜向鉆孔或打入壓漿管，在一定壓力壓注水泥砂漿，加熱的瀝青，大的固結劑，提高地基承載力。 5.3基礎周?chē)鼗h(huán)境變化加固（主要是基礎地基被水流沖空） 當地基局部被流水沖空的處理：周?chē)邔蚨张_周?chē)乃楦?，以砌石或砼填充沖空部分；水下灌注砼，用灌漿機械在水下將砼灌注于空隙部分。 6實(shí)踐與體會(huì ) 舊橋維修與加固是個(gè)系統工程，它能大量節約社會(huì )資源，又因橋梁病害的不同而決定加固方法的不同。加之舊橋加固是一個(gè)技術(shù)性強、危險性高的工作，所以決定了舊橋加固工作必須是一支技術(shù)全面施工管理水平高的施工專(zhuān)業(yè)施工隊伍來(lái)完成，各基層公路養護單位應加以管理和培育。加固方案的選擇對于加固的效果有著(zhù)直接的影響，橋梁的經(jīng)常性檢測又為橋梁病害的早期發(fā)現提供保證。

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