摘要 文章以公路改擴建為項目背景，研究了橋梁改擴建設計前的橋梁檢測及評估方法，對橋梁技術狀況評定方法、橋梁特殊檢測抽檢原則，橋梁承載能力評定主要技術指標，橋梁動態(tài)評估，改擴建橋梁荷載試驗抽檢原則、目標荷載和評定方法、維修加固原則等進行了詳細論述，為改擴建項目橋梁檢測評估提供了參考。

關鍵詞 改擴建；荷載試驗；承載能力；技術狀況；維修加固

中圖分類號 U446 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）07-0097-03

0 引言

對于公路改擴建項目，橋梁的檢測評估是基礎性、關鍵性工作，通過評定判斷其改擴建的可能性和可行性，從而確定橋梁可否利用，如何改造、維修和加固，如何拼接等，以達到橋梁改擴建工程的安全、適用、經濟合理的基本要求。改擴建工程橋梁不僅涉及橋梁本身，還涉及改擴建拼寬后整體橋梁的安全和使用功能的保證。因此，對舊橋的檢測、承載能力的評定、橋梁維修加固的研究成為十分迫切的工作。

1 橋梁技術狀況評定方法比選

通過對國內外橋梁檢測及技術狀況評定方法的研究，改擴建公路橋梁的檢測評估，采用評定標準作為橋梁技術狀況評定的依據。在使用規(guī)范進行評定的同時，也根據橋梁結構特點對規(guī)范中尚未明晰的部分問題進行分析。

1.1 權重分配原則

基于不同部件對橋梁結構安全性影響程度不同的考慮，實際項目對各部件權重分配應做適當調整。

1.2 鉸縫（濕接縫）評定方法研究

評定標準中未明確給出上部一般構件鉸縫（濕接縫）混凝土破損的扣分方式。考慮鉸縫（濕接縫）對板（梁）間橫向聯系的作用，其損傷后對結構受力的影響及危害[1]，將鉸縫混凝土病害最高評定標度定為5類，按照鉸縫混凝土缺損狀況對其進行扣分。

1.3 加固措施評定方法研究

該合同段部分橋梁已粘貼鋼板加固，對于加固后橋梁的技術評定，目前還沒有規(guī)范提及。從鋼板加固效果及損傷對結構承載能力及耐久性的影響出發(fā)，對加固鋼板橋梁技術狀況評定作了研究，并得出以下結論：

（1）上構采用預制安裝的橋梁，行車道板底縱向粘貼的鋼板起到提高構件承載能力的作用，在技術狀況評定時將該類鋼板與所粘貼的構件作為一個整體，同屬于上部承重構件。上構采用預制安裝的橋梁，行車道板底橫向粘貼并錨固的鋼板，起到增強上部結構橫向聯系及壓條的作用，將其與鉸縫一起作為上部一般構件。上構采用整體現澆的橋梁，行車道板板底粘貼縱、橫向鋼板，縱、橫向鋼板起到提高結構承載能力的作用，將該類加固鋼板與所粘貼構件一并歸類為上部承重構件。

（2）加固鋼板主要病害為局部脫空及銹蝕[2]。對于鋼板局部脫空的評定，根據鋼板脫空率，參照JTG/T H21—2011表5.1.1-3進行評定。對于鋼板銹蝕的評定，按照銹蝕面積，參照JTG/T H21—2011表5.1.1-5進行評定。

2 基于特殊檢測承載能力評定研究

2.1 特殊檢測評定

改擴建項目由于建設年度、建設單位及施工工藝均較為一致，且橋梁承受荷載也基本相同，故橋梁病害類型也相似，在保證全面且有針對性的前提下，采用抽檢橋梁進行特殊檢測。按照不同結構類型、不同跨徑對橋梁結構進行分類，每種抽取一定比例對主要承重構件進行特殊檢測及承載能力評定，抽檢比例如下：①大橋、特大橋：全檢。②中小橋：抽取相應橋梁數量不少于30%且不少于2座。③明涵：每種類型、孔徑明涵抽取不少于2道（少于2道的全檢）。

該次提出幾個注意事項：①技術狀況為3類及以上橋梁全檢。②不同設計單位的設計合同段應分開抽檢。③不同施工單位的施工合同段宜分開抽檢。④明涵受力類似小橋，應進行抽檢。

2.2 承載能力評定研究

2.2.1 橋梁承載能力評定影響因素

該次承載能力評定計算考慮以下幾點主要影響因素：

（1）段落內原設計單位間的設計區(qū)別。

（2）新老荷載標準的區(qū)別。

（3）拓寬結構對老結構的影響。

（4）橋梁檢測評估結果對承載能力的影響。

2.2.2 橋梁承載能力動態(tài)評定方法

改擴建項目往往涉及橋梁的拼寬、荷載等級的提高、橋面鋪裝的變化等，因此在進行橋梁承載能力評定時，應對橋梁設計進行動態(tài)設計和動態(tài)評估。

橋梁承載力評估作為橋梁維修加固設計和改擴建方案的基本依據，具有重要的作用。采用標度法來確定病害的影響程度及承載能力驗算的影響系數[3]，在結構檢算的基礎上，通過對抗力的修正來進行承載能力評定。進行荷載試驗的橋梁，應根據荷載試驗評估結果，對橋梁承載能力進行修正。

3 荷載試驗評定研究

3.1 試驗橋跨的抽檢原則

對每座橋梁均進行荷載試驗是不現實的，應在保證滿足改擴建工程需要的前提下，盡量減少資源浪費。所以在對橋梁進行試驗前應對項目中橋梁試驗跨的選擇進行研究。抽檢原則如下：

（1）病害嚴重橋梁荷載試驗：針對病害試驗是根據橋梁病害類型進行有針對性的專項病害分析試驗。

（2）作用效應與抗力效應比在1.0～1.2之間，荷載試驗評定承載能力也需要進行荷載試驗[3]。

（3）有代表性橋梁荷載試驗：試驗主要是掌握橋梁在原設計荷載及擴建后設計荷載并考慮擴建后新舊結構相互影響下的受力狀態(tài)。

3.2 荷載試驗成果分析評定

（1）校驗系數和相對殘余，是評定承載能力的直接指標[4]。

（2）橫向分布系數與理論分布系數的差異，也作為評價橋梁橫向聯系工作性能的重要指標，同時，可以進行橫向聯系損傷識別[5]。

（3）實測應變、撓度數據與加載力值的線性關系，關系曲線接近于直線，說明結構處于良好的彈性工作狀況。

4 已維修加固措施調查及檢測評價

通過對項目范圍內橋梁的養(yǎng)護狀況進行調查，記錄橋梁已做的加固方式、加固范圍、加固結構技術狀況以及加固材料本身狀況等，并在此基礎上對橋梁的已加固措施效果進行評價。

（1）混凝土表面缺陷處理質量檢驗：橋梁混凝土缺陷修補完成后表面是否平整，有無開裂等缺陷；新舊混凝土的黏結情況可通過敲擊法和鉆芯法取樣檢測，混凝土表面涂裝是否有異常情況。

（2）裂縫處理質量檢驗：檢查封閉后的裂縫是否均勻、平整，是否出現新的裂縫，有無脫落。

（3）粘貼鋼板質量檢驗：采用敲擊法檢測，從聲音判斷黏結效果，繪制病害位置，計算面積。如果錨固區(qū)黏結面積小于90%，非錨固區(qū)黏結面積少于70%，則此評定不合格。

5 橋梁維修加固設計基本原則

5.1 橋梁利用基本原則

（1）橋梁利用原則：橋梁總體技術狀況評價等級為1類、2類的可原位利用，3類的經維修、加固后達到1類、2類的可利用，4類的宜拆除重建，5類的應拆除重建。橋梁主要部件技術狀況評價等級為1類或2類的可利用[5]。

（2）橋梁設計應根據總體設計方案，結合原橋梁運營狀況和檢測、評價結論，利用原橋梁拼接、維修加固后拼接、拆除重建等方案進行綜合設計。對一般病害橋梁，應采取加固措施，保證橋梁結構的安全性、耐久性及行車的舒適性；對嚴重病害橋，加固后難以達到新設計荷載標準使用要求的梁板采取置換，或拆除重建，或線位分離建新橋的擴建方案。

（3）橋梁的拆除與利用，擬按以下原則處理：橋梁的拼接加寬應在保證安全的前提下，按盡量利用的原則設計，即盡量利用既有結構或構件。橋梁拼接應在專項檢測評價的基礎上進行設計，即根據評價結論確定加固與否，再進行拼接加寬設計。上、下部結構均不滿足要求時，應全部拆除重建。僅上部結構不滿足要求時，宜僅拆除上部結構。僅下部結構不滿足要求時，應比較上、下部結構全部拆除與下部結構拆除重建后恢復原上部的可能性和經濟性。

（4）因功能性需求改建的橋梁處理原則：對路線中心線平面位置需要移動的橋梁，原則上按拆除重建處理；對縱斷面抬升超過50 cm的橋梁，可按拆除重建或截柱抱箍頂升處理；對縱斷面抬升不大于50 cm的橋梁，可按照一般頂升，增加墊石高度處理。

（5）對于橋下有凈空需求，但路線縱斷面抬升較困難的情況（比如立交附近），可嘗試采用新材料（例如超高性能混凝土）或其他方式，減少上部結構厚度；如果仍不滿足凈空需求，則盡量與地方協調，或采取其他方式處理（比如設置分離式跨線橋）。

5.2 橋梁提高承載能力加固原則

（1）預應力混凝土連續(xù)剛構橋：針對連續(xù)剛構橋梁，若結構檢驗結果不滿足規(guī)范要求或者安全儲備較低可考慮增加體外預應力、粘貼鋼板及預應力碳纖維板等方式進行加固，以提高橋梁承載能力，并對局部缺陷病害維修后利用。經論證，橋梁維修加固不能達到設計要求，可考慮拆除重建。

（2）常規(guī)預應力鋼筋混凝土橋梁：在考慮整體化層參與受力情況，正截面抗彎、抗剪以及支點抗彎承載能力極限狀態(tài)滿足規(guī)范要求，正常使用極限狀態(tài)滿足原設計規(guī)范要求，進行局部缺陷病害維修后直接利用。

在考慮整體化層參與受力情況，正截面抗彎、抗剪以及支點抗彎承載能力極限狀態(tài)滿足規(guī)范要求，正常使用極限狀態(tài)滿足原設計規(guī)范要求，但部分橋梁正截面抗彎能力安全系數較小，可考慮粘貼鋼板、粘貼預應力碳纖維板等進行加固，并對局部缺陷病害維修后利用。

在考慮整體化層參與受力情況，正截面抗彎承載能力極限狀態(tài)不滿足規(guī)范要求，正常使用極限狀態(tài)滿足原設計規(guī)范要求，應粘貼鋼板、粘貼預應力碳纖維板等進行加固，并對局部缺陷病害維修后利用。

5.3 橋梁提高耐久性病害處置原則

（1）在擬定改造及維修對策時，應充分考慮安全、經濟、耐久及適用的原則。

（2）改擴建橋梁病害處治，應充分考慮橋梁養(yǎng)護周期、運營養(yǎng)護成本，滿足結構的耐久性和使用性能要求。

（3）改擴建橋梁病害處置，應在病害原因分析、病害程度和病害發(fā)展趨勢綜合分析基礎上，結合結構特點和施工條件，充分考慮長期因素對結構耐久性和使用性能的影響，選擇科學合理的處治方案。

（4）改擴建橋梁病害處治，應對現有病害進行全面、徹底的維修，以充分提高結構耐久性，改擴建后續(xù)維修養(yǎng)護周期應符合新建橋梁標準。

6 橋梁維修加固設計方案

6.1 裝配式橋梁加固設計方案

主梁的抗彎承載能力安全系數富余度較小，以及部分橋梁抗彎承載能力不滿足現行規(guī)范要求的此類橋梁采取粘貼鋼板加固或粘貼預應力碳纖維板加固維修加固，方案比選詳見表1。

6.2 連續(xù)剛構橋梁原因分析及加固設計方案

連續(xù)剛構橋梁主要病害一般為箱梁頂板縱向裂縫、頂板橫向裂縫、腹板斜向裂縫、底板縱向裂縫等。根據荷載試驗、結構計算結果確定是否結構性裂縫，再根據分析結果采取維修加固或封閉處理措施。

6.2.1 腹板斜向裂縫維修加固

（1）增設體外預應力鋼束：在箱梁的內部或外部布置體外縱向預應力鋼束來提高橋梁的承載力，降低腹板的主拉應力，增強腹板抗裂性能，提高預應力混凝土梁抗裂性，同時遏制裂縫進一步開展。

（2）粘貼鋼板：在主梁腹板出現斜向裂縫的位置，粘貼鋼板，提高橋梁的抗剪承載力，遏制腹板斜向裂縫更進一步地開展。

（3）增大腹板截面：在箱梁的內部增加腹板厚度，提高預應力混凝土梁抗裂性，同時提高抗剪承載能力。

6.2.2 頂板、底板縱向裂縫維修加固

粘貼碳纖維布：在主橋箱梁頂板裂縫位置，粘貼碳纖維布，提高頂板、底板的抗彎承載力，遏制頂板縱向裂縫的開展。

6.2.3 非結構性裂縫維

直接進行封閉處理，并加強運營期觀測。

6.3 提升耐久性病害維修處治方案

（1）混凝土剝落等表觀缺陷：混凝土剝落建議可采用聚合物砂漿對破損部分進行修補。對銹蝕的鋼筋先進行除銹再涂上鋼筋保護劑，然后對混凝土破損處進行聚合物砂漿修補。

（2）保護層厚度不足、碳化過深：采取涂刷滲透型防護涂料進行防護，防護涂料采用水性滲透型涂料，為了充分發(fā)揮涂料對結構的保護作用，除了涂料本身的質量外，結構的表面處理直接影響涂裝工程的質量。不良的表面將在涂層上留下缺陷，影響涂料最佳性能的發(fā)揮，進而影響到涂裝的耐久性，因此涂裝前需先對結構表面進行處理。

7 結語

公路改擴建橋梁的檢測評估是改擴建設計和維修加固的基礎工作，通過檢測評估來評定判斷其改擴建的可能性和可行性，從而確定橋梁可否利用、如何改造。該文從科學性、合理性和經濟性的方面出發(fā)，對改擴建前橋梁檢測評估的內容、方法、頻率等方面進行研究，同時提出提高承載能力和耐久性加固的基本原則，結合實際項目，針對檢測評估分析結果，提出相應的維修加固設計方案，為相關工程項目提供參考。

參考文獻

[1]羅彥， 蔣凌杰， 毛建平. 裝配式橋梁橫向分布分析及損傷識別[J]. 西部交通科技， 2021（3）： 164-167+192.

[2]公路橋梁技術狀況評定標準： JTG/T H21—2011[S]. 北京：人民交通出版社， 2011.

[3] 公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程： JTG/T J21—2011[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2011.

[4]公路橋梁荷載試驗規(guī)程： JTG/T J21-01—2015[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2015.

[5]高速公路改擴建設計細則： JTG/T L11—2014[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2014.