孔德仁

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 511431）

1 概述

省內(nèi)某一級(jí)公路于1997年11月建成通車，至今已運(yùn)營12年，路線全長214.67km，有大、中、小橋及天橋共計(jì)105座。既有橋梁的上部結(jié)構(gòu)主要形式有鋼筋混凝土空心板、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、預(yù)應(yīng)力混凝土I型梁、現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁等結(jié)構(gòu)形式。主線橋梁設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為：汽－超20，掛－120；橋面鋪裝采用剛性橋面。

橋梁在車輛荷載作用下，由于設(shè)計(jì)、施工、水流狀態(tài)、氣候條件及其它環(huán)境因素的變化和影響，鋼筋混凝土橋梁出現(xiàn)損傷，須進(jìn)行橋梁評(píng)定確定維修加固方案。

2 橋梁評(píng)估方法

2.1 常用橋梁評(píng)估方法

對(duì)舊橋進(jìn)行評(píng)定的工作遠(yuǎn)比新設(shè)計(jì)橋梁復(fù)雜。多年來，國內(nèi)外的橋梁工作者一直致力于解決該問題，在工程實(shí)踐和研究中相繼提出了各種舊橋評(píng)定的方法，各有特點(diǎn)與不足，因此，在決定采用哪種評(píng)定方法之前，應(yīng)分析評(píng)估的目的，以便對(duì)橋梁的技術(shù)狀況作出符合實(shí)際的評(píng)價(jià)。目前較常用的幾種評(píng)定方法如下：

（1）外觀調(diào)查評(píng)定方法

由有經(jīng)驗(yàn)的橋梁技術(shù)人員通過舊橋外觀所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象，根據(jù)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ073-96）直觀地判定橋梁質(zhì)量是否適應(yīng)現(xiàn)有交通運(yùn)輸，推定橋梁實(shí)際技術(shù)狀態(tài)。該法目前只能對(duì)橋梁的一些基本構(gòu)件使用狀況進(jìn)行簡單的定性分析，對(duì)所見橋梁的損傷提供大致印象，可能因人而異，主觀隨意性較大，常常會(huì)帶來較大的誤差，評(píng)定結(jié)果不盡合理。

（2）分析計(jì)算評(píng)定方法

先對(duì)橋梁進(jìn)行詳盡的外觀調(diào)查，然后根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)加以理論分析計(jì)算，以其結(jié)果對(duì)舊橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)定。這是目前在橋梁結(jié)構(gòu)評(píng)定中運(yùn)用較多的一種方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)是既盡量考慮舊橋?qū)嶋H情況，又能通過理論計(jì)算公式得到對(duì)舊橋承載能力和使用狀態(tài)的定量值，對(duì)舊橋的評(píng)定較為確定。同時(shí)，通過計(jì)算分析，不僅能判定舊橋是否具有原設(shè)計(jì)能力，而且還能判定舊橋是否具有更大的承載能力，故而成為目前舊橋評(píng)定方法研究的重要方面，得到不斷發(fā)展。

（3）荷載試驗(yàn)評(píng)定方法

對(duì)橋梁進(jìn)行外觀調(diào)查和粗略評(píng)定后，施加試驗(yàn)性荷載從而對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)定的方法。其主要優(yōu)點(diǎn)是直觀、比較可靠，多用于新結(jié)構(gòu)的研究和橋梁質(zhì)量的評(píng)定。在舊橋評(píng)定中，較多用于橋梁實(shí)際工作狀態(tài)不明確情況下的評(píng)定與研究工作，以彌補(bǔ)前述兩種方法的不足。

2.2 該實(shí)例工程采用的舊橋評(píng)估方法

鑒于上述常用橋梁承載力評(píng)估方法均具有一定的片面性，單獨(dú)使用時(shí)會(huì)造成評(píng)定結(jié)果的較大差異，在確定橋梁評(píng)估目標(biāo)和方法時(shí)，一方面依據(jù)《公路舊橋承載能力鑒定方法》，根據(jù)橋梁調(diào)查、檢算及荷載試驗(yàn)情況，采用舊橋檢算系數(shù)Z1、Z2對(duì)檢算結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?。同時(shí)，依據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)材質(zhì)狀況檢測結(jié)果、結(jié)構(gòu)固有模態(tài)參數(shù)測定以及荷載調(diào)查分析情況等，確定檢算系數(shù)Z1、折減系數(shù)、惡化系數(shù)以及活載修正折減系數(shù)的合理取值，并將其反映在結(jié)構(gòu)抗力的表達(dá)式中，然后借助橋梁設(shè)計(jì)或竣工資料，通過結(jié)構(gòu)檢算分析，進(jìn)行荷載效應(yīng)和抗力效應(yīng)的比較，對(duì)橋梁承載力作出評(píng)定。其評(píng)定體系框架如圖1所示。

圖1 舊橋承載力評(píng)定新體系

3 橋梁加固方法

3.1 常用橋梁加固方法

橋梁維修加固的目的主要是確保橋梁工程的安全、完整、適用和耐久，提高原有橋梁的通過能力與承載能力等。在橋梁加固中目前比較成熟且應(yīng)用較多的方法有增大截面加固法、粘鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、體系轉(zhuǎn)換法以及新興的粘貼纖維復(fù)合材料加固法。

3.2 擴(kuò)大截面加固法

3.2.1 橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法：在橋面上加鋪一層鋼筋混凝土，使其和各梁形成整體，達(dá)到加厚梁高度和增大梁的抗壓截面強(qiáng)度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達(dá)到提高橋梁承載能力的目的。

3.2.2 增大梁截面和配筋加固法：當(dāng)梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時(shí)，通常采用增大構(gòu)件截面、增加配筋，提高配筋率的加固方法。這種方法是在梁受拉邊緣面或側(cè)面，加大鋼筋砼截面（增配主筋）使梁的有效高度和抗彎截面加大，提高梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。其加固示意如圖2所示。

圖2 增大截面加固法示意

3.3 粘貼加固法

借助化學(xué)粘貼劑將抗拉強(qiáng)度高的材料粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，可以提高構(gòu)件的抗彎、抗剪能力以及減小裂縫的擴(kuò)展。其最大優(yōu)點(diǎn)在于施工簡便，基本上不減小橋梁的凈空且對(duì)橋上交通影響甚小。常用粘貼加固法包括粘貼纖維加固法和粘貼鋼板加固法。

圖3 粘貼加固示意

3.4 改變結(jié)構(gòu)體系法

目前，體系加固法在簡支梁板中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為簡支變連續(xù)加固法，在簡支梁下增設(shè)支架和橋墩，或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接，由簡支變連續(xù)梁，或在梁下增設(shè)鋼桁架等加勁或疊合梁等，以減小梁內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到提高梁的承載力的目的。其主要工作原理如圖4所示。

圖4 簡支變連續(xù)加固示意

3.5 增設(shè)縱梁加固法（拓寬改建）

在墩臺(tái)地基安全性能好，并且有足夠承載能力的情況下，可采用增設(shè)承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減少，從而使加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高，當(dāng)增設(shè)的縱梁位于全梁的一側(cè)或兩側(cè)時(shí)，則兼有加寬的作用。為保證新舊混凝土能夠共同工作，必須注意做好新舊梁之間的橫向連接，可提高主梁之間的橫向連接剛度，有利于荷載的橫向分布。

3.6 體外預(yù)應(yīng)力加固法

對(duì)鋼筋混凝土梁或板，采用對(duì)受拉區(qū)施以體外預(yù)應(yīng)力加固，可以抵消部分自重應(yīng)力，起到卸載的作用，從而較大幅度地提高梁的承載能力。該方法具有自重增加小、明顯改善承重結(jié)構(gòu)的剛度和抗裂性能、對(duì)墩臺(tái)及基礎(chǔ)影響小、對(duì)橋梁營運(yùn)影響小等優(yōu)點(diǎn)。

3.7 清連高速化改造項(xiàng)目中采用的主要橋梁加固方法

鑒于橋梁結(jié)構(gòu)形式不同，不同類型橋梁承載潛力不同、橋梁損傷狀況不同，在確定橋梁承載力評(píng)估體系基礎(chǔ)上，確定采用以下加固方法。

（1）簡支空心板橋

對(duì)于20米以下空心板橋，在對(duì)主梁損傷修復(fù)的前提下，確定采用橋面增厚補(bǔ)強(qiáng)法進(jìn)行加固。即拆除原結(jié)構(gòu)整體化層和鉸縫構(gòu)造，橋面植筋，加強(qiáng)橋面鋼筋網(wǎng)，重新澆注并增厚橋面混凝土。

對(duì)于20米以上的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋，確定采用去梁增肋加固法對(duì)其進(jìn)行全面加固，去掉個(gè)別主梁，剩余主梁在原橋梁寬度范圍內(nèi)均勻分布，主梁之間新增預(yù)應(yīng)力混凝土梁肋，新肋與舊梁通過新增橋面鋪裝形成橫向剛度，張拉新梁預(yù)應(yīng)力，調(diào)整原主梁應(yīng)力狀態(tài)，達(dá)到改善橋梁橫向分布，增強(qiáng)橫向剛度，提高承載力或改善正常使用階段受力狀態(tài)的目的。加固后的荷載試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠明顯提高橋梁承載能力，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，改善原結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，提高了橋梁的可靠性和耐久性。

（2）工字組合梁

全線工字組合梁數(shù)量較多，外觀檢測結(jié)果表明，工字組合梁橋梁肋無明顯病害，主要損傷出現(xiàn)在橋面板上。這主要是由于原設(shè)計(jì)橋面板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前實(shí)際運(yùn)營荷載不符造成的。檢算評(píng)估結(jié)果也表明，在對(duì)橋面板進(jìn)行適當(dāng)改造后，其承載力能夠滿足清連高速化改造后的荷載標(biāo)準(zhǔn)。因此，確定對(duì)工字組合梁橋采用更新橋面板的方法進(jìn)行技術(shù)改造，以提升橋梁承載能力，滿足改建后的荷載要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文借鑒舊橋評(píng)估最新研究成果，提出了橋梁承載力綜合評(píng)估方法，為國內(nèi)橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)估提供了依據(jù)。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，總結(jié)和闡述了現(xiàn)階段舊橋的加固思路、加固目標(biāo)及加固方法，為國內(nèi)橋梁的改造和荷載提升提供重要的技術(shù)資料。

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