周加成

摘 要：2015年底我國公路橋梁數(shù)量世界第一，共有77.92萬座。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、交通量增大，公路車輛荷載等級增加，超載車輛較多，而早年設(shè)計(jì)的橋梁指導(dǎo)思想注重于材料的節(jié)省，安全度低。一般來說斷面尺寸偏小、結(jié)構(gòu)配筋較少，安全儲備低。橋梁耐久性差和年久老化。近年修建的橋梁，因設(shè)計(jì)失當(dāng)或者施工質(zhì)量差造成許多橋梁存在安全隱患。故橋梁加固改造設(shè)計(jì)工作越來越顯得更加重要。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 加固設(shè)計(jì)

1.舊橋加固設(shè)計(jì)工作包含的工作內(nèi)容

橋梁加固設(shè)計(jì)的主要工作為：調(diào)查橋位基本情況，橋梁基本情況，查明橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)，查明橋位水文、地質(zhì)情況，搜集橋梁養(yǎng)建史資料，檢測判定橋梁現(xiàn)狀技術(shù)狀況，需要提高承載能力時對原橋承載能力進(jìn)行評定。并根據(jù)路網(wǎng)運(yùn)營需要，確定本次改造設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)調(diào)查的橋梁基本情況、檢測的橋梁狀況以及擬定的本次改造的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)提出合理可行的改造設(shè)計(jì)方案，并提供概算。

2、舊橋加固工作步驟

2.1橋位基本情況調(diào)查：

查明橋位地理位置，路線編碼及名稱，交通組成，道路修改建年代、公路技術(shù)等級、設(shè)計(jì)速度、路基寬度、路面寬度、路面結(jié)構(gòu)形式、路線平縱面組合及其指標(biāo)等。

2.2橋梁基本情況調(diào)查：

查明橋梁的長度、寬度、凈空，上下部結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)參數(shù)（矢跨比、拱軸系數(shù)等）、構(gòu)件尺寸、構(gòu)造措施以及附屬設(shè)施（橋面鋪裝、人行道及護(hù)欄、排水設(shè)施、錐護(hù)坡、調(diào)治構(gòu)造物狀況），設(shè)計(jì)荷載、地震動峰值加速度（或抗震烈度）、抗震設(shè)防等級、環(huán)境類別等，無設(shè)計(jì)文件或設(shè)計(jì)與現(xiàn)場不符時應(yīng)實(shí)地測量相關(guān)尺寸、參數(shù)。

查明設(shè)計(jì)洪水頻率、設(shè)計(jì)水位標(biāo)高及洪峰流量、常水位、枯水位，已現(xiàn)最大洪水位標(biāo)高及洪峰流量、枯水位標(biāo)高，橋位縱斷面（河床橫斷面）等；

查明設(shè)計(jì)最大沖刷深度、局部沖刷深度，現(xiàn)河道最大沖刷深度、局部沖刷深度；若為游蕩性河流，河道變遷情況等；

查明橋位地質(zhì)情況、特殊地層物理力學(xué)性質(zhì)等，必要時進(jìn)行相關(guān)地質(zhì)勘察。

2.3橋梁養(yǎng)建史搜集：

（1）搜集橋梁修建年份，竣工資料，施工工藝等；

（2）搜集歷次維修加固年份、相應(yīng)的維修加固原因、措施、及竣工資料等。

（3）搜集歷次橋梁定期檢測報(bào)告，分析其中提到的主要病害發(fā)展、變化情況等。

2.4橋梁現(xiàn)狀調(diào)查、技術(shù)狀況評定及適用性評定及設(shè)計(jì)方案的確定：

（1）根據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/TH21-2011）對橋梁外觀病害進(jìn)行現(xiàn)場檢查，量測橋梁各構(gòu)件病害，填寫“橋梁評定指標(biāo)檢查評定表”；

（2）需要提高橋梁承載能力時，需按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）要求，對原橋承載能力進(jìn)行評定。并根據(jù)路網(wǎng)運(yùn)營需要，確定本次改造設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)，橋面最小寬度，設(shè)計(jì)洪水頻率等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；

（3）按照《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTG/H11-2004）結(jié)合本次改造設(shè)計(jì)擬定的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)，橋面最小寬度，設(shè)計(jì)洪水頻率等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對橋梁進(jìn)行適應(yīng)性評定；

（4）依據(jù)橋梁的技術(shù)狀況等級、病害原因分析、橋梁適用性評定等結(jié)論，并結(jié)合養(yǎng)護(hù)技術(shù)選擇（技術(shù)成熟度、先進(jìn)性或可靠性、工藝復(fù)雜性、施工難易度等）、對原結(jié)構(gòu)的改變程度、施工工期、工程造價、封閉交通時間等相關(guān)要素的控制原則綜合分析確定最佳改造方案。

2.5概算

查清材料單價、運(yùn)距，工程數(shù)量，施工工藝，保暢方案，各省交通運(yùn)輸廳交通工程定額站最新的公路造價信息。

3.舊橋加固遵循的設(shè)計(jì)原則和加固方案的制定

3.1橋梁加固改造應(yīng)首先遵循以下原則：

（1）橋梁加固改造應(yīng)以橋梁技術(shù)狀況評定、橋梁病害原因分析、橋梁實(shí)際承載能力評定、橋梁適應(yīng)性評定為基礎(chǔ)；

（2）橋梁加固改造應(yīng)滿足安全適用、技術(shù)可靠、經(jīng)久耐用、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境保護(hù)的要求；

（3）橋梁加固改造后應(yīng)以恢復(fù)使用功能、提高承載能力、增強(qiáng)安全性和耐久性為目的；

（4）橋梁加固改造設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)原橋竣工圖和設(shè)計(jì)圖及檢測評估報(bào)告進(jìn)行，并經(jīng)現(xiàn)場核對；

（5）橋梁加固改造應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況制定合理可行的施工保暢方案；

（6）橋梁加固改造方案比選應(yīng)從安全適用性、技術(shù)可行性、耐久性、施工難易程度、養(yǎng)護(hù)難易程度、對道路交通的影響程度、工程造價等多方面綜合比較，確定最優(yōu)方案。

3.2橋梁技術(shù)狀況評定

橋梁技術(shù)狀況評定是按照《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/TH21—2011）的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行評定。在技術(shù)狀況評定時應(yīng)突出與結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)營安全相關(guān)的病害。

橋梁技術(shù)狀況評定按照各構(gòu)件產(chǎn)生的病害標(biāo)度扣去相應(yīng)的分值，計(jì)算出構(gòu)件得分，然后根據(jù)構(gòu)件權(quán)重計(jì)算出部件得分，最終根據(jù)部件權(quán)重計(jì)算出總體分值。橋梁最終技術(shù)狀況評定按照總體技術(shù)狀況結(jié)合主要部件的評定方法。

3.3橋梁適應(yīng)性評定

橋梁的適應(yīng)性評定包括橋梁的承載能力、通行能力和抗洪能力評定。

3.3.1橋梁的承載能力評定

橋梁承載能力評定應(yīng)按照《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/TH21—2011）的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行評定。橋梁承載能力評定應(yīng)包括以下工作內(nèi)容：

（1）橋梁缺損狀況檢查評定；

（2）橋梁材質(zhì)狀況和狀態(tài)參數(shù)檢測評定；

（3）橋梁承載能力檢算評定。

橋梁承載能力檢算評定所需的技術(shù)參數(shù)，宜依據(jù)竣工資料或設(shè)計(jì)文件按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范采用。對缺失技術(shù)資料的橋梁，可根據(jù)橋梁檢測資料，結(jié)合參考同年代類似橋梁設(shè)計(jì)文件或標(biāo)準(zhǔn)定型圖取用。橋梁檢算荷載效應(yīng)值對于交通繁忙或重型車輛較多的橋梁，汽車荷載效應(yīng)值可根據(jù)實(shí)際運(yùn)營荷載狀況，按照《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/TH21—2011）的規(guī)定，通過活載修正系數(shù)進(jìn)行修正。

3.3.2橋梁的通行能力評定

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的路基寬度最小值并根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2014）第3.6.1條公路建筑界限寬度值判定橋梁凈寬是否滿足要求。

3.3.3橋梁的抗洪能力評定

根據(jù)橋長及孔徑大小、橋（孔）位置、橋下凈寬、基礎(chǔ)埋深、墩臺病害等情況，橋梁抗洪能力劃分為強(qiáng)、可、弱、差四個等級。現(xiàn)場檢查與測量后，按公路橋梁擬改造采用的技術(shù)等級進(jìn)行簡算評定。將防洪能力評定及水文觀測資料作為制定橋梁維修加固方案的依據(jù)。

3.4加固改造常用方法

加固方案與諸多因素有關(guān)，?？紤]的主要因素有：橋梁結(jié)構(gòu)型式；橋位地形、水文、自然狀況；橋梁現(xiàn)狀分析研究結(jié)論；施工技術(shù)水平；能否封閉交通；預(yù)期加固效果；資金投入量等。目前常見的橋梁加固方法主要有：

（1）粘貼鋼板加固法

結(jié)構(gòu)粘貼鋼板加固是一種建筑結(jié)構(gòu)工程的加固新技術(shù)。用特制的結(jié)構(gòu)膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的表面，能達(dá)到加固和增強(qiáng)原結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的目的。結(jié)構(gòu)粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性。

1）堅(jiān)固耐用：經(jīng)過多年來的工程實(shí)踐，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度都能滿足設(shè)計(jì)的要求。膠粘劑老化試驗(yàn)?zāi)途眯阅軡M足要求。粘鋼加固后的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，也證明強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)方法是正確的和可靠的。

2）施工快速：在保證粘鋼加固結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下，快速完成施工任務(wù)，并能根據(jù)業(yè)務(wù)要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工。

（2）碳纖維加固法

碳纖維加固技術(shù)是近幾年內(nèi)才由國外引進(jìn)的一種新技術(shù)，因其強(qiáng)度高，耐腐蝕，且施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學(xué)性能。其力學(xué)特點(diǎn)是應(yīng)力應(yīng)變量完全線彈性，不存在屈服點(diǎn)或塑性區(qū)。加固混凝土構(gòu)件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。

（3）增大截面加固法

也稱為外包混凝土加固法，是用增大混凝土結(jié)構(gòu)物的截面面積和配筋進(jìn)行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方法：一種是加厚橋面板；另一種是加大主梁或拱肋的高度和寬度。該法工藝簡單、適應(yīng)性強(qiáng)，具有成熟的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)用于較小跨徑的T梁橋或拱橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯進(jìn)步，承載能力也能取得較好的效果。但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間較長，加固后的建筑物凈空有必定減小。

（4）增加橫向聯(lián)系法

增加橫向聯(lián)系法主要是針對舊橋?yàn)閱蝹€構(gòu)件預(yù)制拼裝的結(jié)構(gòu)，如T梁、雙曲拱等。增加橫向聯(lián)系主要目的避免單構(gòu)件受力，讓車輛荷載通過橫向聯(lián)系分布于其他相鄰的構(gòu)件，從而達(dá)到加固的目的。主要的增加橫向聯(lián)系的方法有：增加橫隔板法和增加整理現(xiàn)澆層法。增加橫向聯(lián)系法能有效增加受力的整體性，施工簡單，工期較短，對交通影響小，對于預(yù)制拼裝構(gòu)件，該方法比較常用。

（5）體外預(yù)應(yīng)力法

體外預(yù)應(yīng)力法是針對大跨徑梁橋剛度不夠，跨中下?lián)线^大或截面拉應(yīng)變過大造成的截面裂縫過大的問題。一般情況下在箱梁或T梁腹板兩側(cè)布置寬線形或折線形體外預(yù)應(yīng)力束加固。

結(jié) 語

橋梁加固是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程，橋梁工作者要深入了解既有橋梁維修加固的方法，對加固方案的技術(shù)、理論、實(shí)踐不斷研究、創(chuàng)造、創(chuàng)新、總結(jié)、交流，在工作中靈活運(yùn)用，以使橋梁加固工作不斷進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉君來，趙小星編著.橋梁加固設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[M].北京人民交通出版社，2004

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