朱衛(wèi)群 易會(huì)勇

（宜春市公路勘察設(shè)計(jì)院， 江西 宜春 336000）

1、公路橋梁加固的原因和基本原則

1.1 公路橋梁加固原因

①隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、交通量增大，載重等級(jí)發(fā)生變化。

②早年設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想注重于材料的節(jié)省，安全度低。一般來說造成斷面單薄、安全儲(chǔ)備低，其中最典型的就是雙曲拱。

③橋梁耐久性差和年久老化，如磚拱橋等。

④近年修建的橋梁，因設(shè)計(jì)失當(dāng)或者施工質(zhì)量差，也存在著加固的問題。

1.2 加固原則

加固設(shè)計(jì)以原橋?yàn)榛A(chǔ),在不改變?cè)瓨蚪Y(jié)構(gòu)型式的前提下,對(duì)原橋主要受力構(gòu)件進(jìn)行加固,加固設(shè)計(jì)必須考慮以下幾個(gè)重點(diǎn)：

①下部結(jié)構(gòu)具有足夠的潛力。

②加固后必須要達(dá)到能通過重噸的單車的要求。

③因?yàn)橄虏渴呛降?所以在跨中腹板和斜腿加固過程中,應(yīng)盡量保持原有凈空,不得使下部空間削減過多。

④對(duì)各開裂構(gòu)件的表面進(jìn)行修補(bǔ),保證構(gòu)件表面光滑而連續(xù)。

⑤在補(bǔ)強(qiáng)的同時(shí),應(yīng)注意加固物本身自重對(duì)原橋的影響。

⑥加固后保持橋梁的整體美觀。

2、加固理論計(jì)算

為了從整體上把握橋身在加固前各個(gè)部分在外部荷載作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力分布特征,找到最不利截面,為加固方案提供詳細(xì)的理論依據(jù),特利用大型有限元計(jì)算軟件ANSYS對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。

2.1 計(jì)算模型采用數(shù)據(jù)

主跨、邊跨型梁截面基本尺：T梁全高；H=800MM，上翼緣寬：B1=1250MM，翼緣高度：T=220MM；T梁下寬：B=250MM。

斜腿支點(diǎn)附近矩形截面基本尺寸：截面高度：H=500MM，截面寬度：B=250MM，材料特性：C30混凝土強(qiáng)性模量：E=3.0*10MPA；混凝土泊松比：V=0.1667。鋼材泊松比：V=0.3。

2.2 有限元模型建立

全橋橫向共由六榻梁組成,各棍梁的形態(tài)結(jié)構(gòu)均一致,因此,先對(duì)單榻梁以及斜腿建立有限元計(jì)算模型。考慮到主梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜,斜腿截面沿縱橋向變化,為了能更真實(shí)的反映結(jié)構(gòu)的空間特性,采用8節(jié)點(diǎn)的solid45空間實(shí)體單元進(jìn)行模擬共劃分節(jié)點(diǎn)6868個(gè)單元,4202個(gè)離散。

2.3 支承條件

由于加固將改變整個(gè)橋梁的支承條件,即將中跨跨中的鉸接改回原設(shè)計(jì)方案中的固接,同時(shí),將斜腿趾部的鉸接改為固接,這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)剛架片的應(yīng)力重分布,而后的加固正是針對(duì)應(yīng)力重分布后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理的,因此,在有限元模擬加固前的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布時(shí),各截面尺寸雖然按照加固前計(jì)算,但支承條件,在中跨跨中和斜腿趾部按照固接計(jì)算,而其他部位按鉸接算。

3、加固實(shí)例

某公路橋梁建于20世紀(jì)80年代，全長(zhǎng)187.8m，上部結(jié)構(gòu)為8孔21.5m的鋼筋混凝土剛架拱橋，矢跨比為1/6，橋面總寬度32.0m+2×1.25m，設(shè)計(jì)荷載為汽-超20、掛120。橋跨橫向設(shè)14片拱片，每孔以2道橫隔板、13道橫系梁和12道微彎板以及6cm鋼筋混凝土橋面鋪裝進(jìn)行連接。下部構(gòu)造為單排10根直徑為1.2m的鉆孔灌注樁，梯形蓋梁，群樁基礎(chǔ)組合橋臺(tái)。由于該橋使用年限較長(zhǎng)，加之交通量很大，大噸位車輛通過頻繁，并受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)及施工條件限制，大橋存在較多問題，為確保交通安全，滿足道路使用功能，亟待進(jìn)行維修加固。

3.1 加固前病害調(diào)查

通過對(duì)舊橋現(xiàn)狀進(jìn)行綜合檢測(cè)，掌握橋梁的損害及老化程度，病害情況如下。

①主拱片開裂：大、小結(jié)點(diǎn)混凝土均出現(xiàn)斜向裂縫，最大寬度達(dá)0.2mm；實(shí)腹段跨中5m區(qū)域存在豎向受力裂縫，最大寬度達(dá)1.0mm，裂縫間距20cm～40cm。

②弦桿、橫系梁、微彎板開裂：弦桿存在較多豎向裂縫，最大寬度達(dá)0.5mm，間距20cm～60cm。約有20%的橫系梁出現(xiàn)混凝土豎向裂縫，最大裂縫寬度達(dá)1mm；10%的橫系梁與主拱片的接頭部位混凝土開裂。60%的微彎板存在沿縱橋向的開裂，部分微彎板底面嚴(yán)重網(wǎng)裂、混凝土破碎，微彎板加筋肋存在多條豎向裂縫，最大寬度達(dá)1.2mm。

③橋面系病害：在新舊橋結(jié)合部位的橋面鋪裝層出現(xiàn)縱向開裂。5#孔橋面局部沉陷，面積約為6.0m2。伸縮縫嚴(yán)重?fù)p壞，TST填縫料沿橫橋向開裂，縫寬最大達(dá)3.5mm，且伴有跳車現(xiàn)象。個(gè)別泄水管缺失，多數(shù)泄水管外壁滲水，導(dǎo)致泄水直接侵蝕到主拱片混凝土。人行道板及欄桿混凝土有較為嚴(yán)重的損壞。

3.2 加固方案

根據(jù)檢測(cè)結(jié)論、原設(shè)計(jì)文件、工程地質(zhì)資料，經(jīng)綜合分析比較后，提出如下的加固處治方案。

①主拱片加固：對(duì)主拱片實(shí)腹段以及上弦桿上的混凝土裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理，裂縫寬度＞0.2mm時(shí)，用化學(xué)灌漿法修復(fù)；裂縫寬度＜0.2mm時(shí)，用環(huán)氧樹脂修復(fù)。

裂縫修補(bǔ)后，采用粘貼碳纖維布法對(duì)主拱片實(shí)腹段進(jìn)行加固，以提高實(shí)腹段的截面抗力；采用粘貼鋼板法對(duì)主拱片上弦桿、斜撐濕接頭以及大小節(jié)點(diǎn)加固，先鉆孔注膠種植錨固螺栓，再用環(huán)氧膠泥粘貼鋼板。

②橫系梁、橫隔板及主拱腿加固：采用增大截面法進(jìn)行加固。首先對(duì)與拱片連接部位有開裂的橫系梁恢復(fù)原有聯(lián)結(jié)，再采用植筋掛鋼筋網(wǎng)，然后現(xiàn)澆混凝土對(duì)部分橫系梁、橫隔板及主拱腿進(jìn)行加固。將橫系梁更換為橫隔板，加強(qiáng)截面強(qiáng)度，提高橋跨結(jié)構(gòu)的橫向剛度及承載能力。橫橋向鋼筋需鉆孔穿過實(shí)腹板、上弦桿混凝土，鋼筋鉆孔安裝完畢后采用壓力灌漿的方法進(jìn)行灌注結(jié)構(gòu)膠錨固。

③全橋面加固：拆除原有微彎板，更換為鋼筋混凝土連續(xù)行車道板；鋪筑1層4cm厚瀝青混凝土磨耗層以改善橋面行車舒適性，外側(cè)設(shè)50cm寬的墻式混凝土防撞護(hù)欄；橋面設(shè)雙向1.2%橫坡，并重新設(shè)置排水管，加強(qiáng)橋面的防排水能力；將現(xiàn)有TST伸縮縫更換為毛勒伸縮縫。

④凡構(gòu)件中存在鋼筋銹蝕、混凝土脹裂脫落以及其他混凝土裂化損傷的部位均采用環(huán)氧砂漿、NSF改性砂漿、粘貼玻璃絲布等方法進(jìn)行修補(bǔ)處理。

3.3 加固效果

為檢驗(yàn)加固效果，通過工后荷載試驗(yàn)評(píng)估加固后的主體結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)荷載狀態(tài)下的正常使用要求。試驗(yàn)結(jié)果表明：加固后在試驗(yàn)荷載作用下橋跨結(jié)構(gòu)可達(dá)到設(shè)計(jì)荷載，能夠保證正常行車使用。。

結(jié)束語

公路橋梁加固施工工藝相對(duì)較復(fù)雜，要求橋梁加固工程取長(zhǎng)補(bǔ)短,不僅延長(zhǎng)了原橋的使用壽命,同時(shí)還增強(qiáng)了原橋的承載能力。因此,加速我國(guó)舊橋加固或改造技術(shù)的研究,不僅能更好地、及時(shí)地為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù),而且能為國(guó)家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]張建仁，王磊.既有鋼筋混凝土橋梁構(gòu)件承載力估算方法[J]中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2006年2期.

[2]羅偉.橋梁加固技術(shù)綜述[J].黑龍江交通科技，2005(10).