彭家河桥加固维修方案
2015-08-04
1.彭家河桥的基本情况
彭家河桥位于省道335线K20+281（日照境）处，桥梁全长103.9m。该桥于1969年建成通车，设计荷载为汽-13、拖-60。上部结构为4孔净跨径20m、矢跨比为1/8的空腹式悬链线肋板拱，横向设6片拱肋，籍以5道盖板及8cm现浇混凝土连成整体，主拱圈高0.55m ，单片拱肋宽0.3m。1987年在右侧加宽10.6米，设计荷载为汽-20、拖-100。加宽部分横向设9片拱肋，籍以8道盖板及8cm混凝土连成整体，拱肋的尺寸与旧桥一致。拱上填料为片石填料，上铺沥青混凝土磨耗层。第二次改建后桥宽为净16.3+2×0.4m，桥面设双向1.5％横坡。桥梁下部结构为钻孔灌注桩基础，单排双柱式桥墩，U型桥台。
2.彭家河桥现状及病害分析
根据2010年7月有关权威检测机构对该桥梁的全面质量检测报告，彭家河桥主要存在以下病害：
⑴全桥各孔桥面铺装在新老桥结合部位均出现纵向裂缝，各孔桥面铺装出现多条横向裂缝，主要发生在桥墩顶部，局部出现网裂现象。
⑵全桥的桥墩、盖梁、桥台及部分肋拱有水侵现象。
⑶全桥部分肋拱（16片）在跨中预制块连接部位防护砂浆脱落，钢板外露锈蚀。
⑷老桥部分（1969年建）所有桥墩盖梁均在跨中部位出现一条U形裂缝，最大缝宽0.52mm，均超出规范限值。所有桥台台帽均出现竖向裂缝，最大缝宽为0.25mm。
⑸全桥大部分泻水孔堵塞，导致桥面排水不畅。
⑹特殊检查结果：桥跨结构主要承重构件的钢筋间距均匀，拱肋及盖梁混凝土保护层厚度满足要求，混凝土的碳化深度小，氯离子含量低；拱肋处于未锈蚀状态，但老桥部分盖梁出现的混凝土开裂区域钢筋处于锈蚀状态；混凝土强度满足要求。
根据上述病害，该桥定为四类，属危桥。产生病害主要原因有：客观因素：一是自然因素的影响；二是老桥原设计荷载等级低，不能满足现在重交通的要求；三是重载和超载车辆联合作用的结果。主观因素主要是后期管养不及时，导致路面排水不畅，增加了水害影响的可能；对裂缝和防护砂浆脱落未及时进行修缮，导致病害进一步发育，出现钢筋锈蚀现象。
3.加固方案及加固机理
针对出现病害的成因分析，制定以下加固维修方案（加固设计荷载为汽-20、拖-100）：
⑴裂缝封闭：对拱肋、盖梁、桥台台帽裂缝进行封闭：宽度b≥0.15mm的裂缝采用灌浆法进行封闭，宽度b＜0.15mm的裂缝采用环氧胶泥进行表口封闭。这样能有效防止裂缝进一步发育，防止水侵害混凝土和钢筋，保证各构件的正常使用，延长桥梁结构的使用寿命。
⑵对老桥拱肋跨中部位采用粘贴钢带法进行加固。先采用环氧混凝土将跨中部位混凝土缺损部位进行修补后，再采用改性环氧类结构胶粘贴钢带。这样能使结构物形成整体受力，加强两预制拱肋片的纵向连接，提高主拱圈顶截面的承载能力，改善原结构的钢筋及混凝土的应力状态，限制裂缝的进一步发展，有效提高构件的抗弯能力，增强结构的耐久性。
⑶对老桥拱脚部位和盖梁跨中部位采用增大截面法进行加固。即在拱背现浇聚丙烯纤维混凝土，以提高主拱圈拱脚截面的承载能力，同时增强拱背防水能力。在老桥盖梁跨中部位现浇聚丙烯纤维混凝土，增大盖梁跨中截面，有效提高老桥盖梁跨中截面抗力，控制混凝土裂缝继续扩展，达到对构件进行加固补强的目的。
⑷更换桥面铺装，完善排水设施。拆除原桥面铺装，下铺15cm二灰碎石基层，现浇厚为15cm的聚丙烯纤维钢筋混凝土桥面铺装和3cm沥青混凝土磨耗层；桥头设20米长桥头搭板，疏通泄水孔。这样能有效控制水对拱肋、盖梁和立柱的侵害，减缓桥头车辆对桥梁的冲击，改善桥面行车舒适性。
4.施工工艺控制重点
⑴对裂缝的处理：对所有拟处理的裂缝要凿成一定形状的V型槽，剔除缝口表面的松散杂物，用气压为0.2Mpa以上的压缩空气清除槽内浮尘，沿缝长范围内用丙酮进行洗刷，骑缝用环氧胶泥封缝并埋设粘贴灌浆嘴，灌浆嘴的间距沿缝长依缝的宽窄以15～30cm左右为宜，原则上缝宽可稀、缝窄宜密，但每条缝至少须有一个进气口一个排气口。
⑵粘贴钢板加固宜采用如下工艺流程：粘钢区域混凝土表面处理——钻孔植埋螺杆——钢带现场配套打孔与粘贴面表面处理——配制结构胶粘贴钢带——加压固定——固化检验——钢带表面防腐处理。钢板条选用热轧扁钢带，钢板厚度为10mm，宽80mm，预先加工成形。待贴钢板区，一般需凿处混凝土表面7mm厚表层，使粗骨料外露，并用压缩空气去除粉尘，再用丙酮擦试表面后再按工艺流程操作。为防止钢板产生锈蚀，粘钢后用2cm厚改性砂浆进行封闭处理。
⑶混凝土表面缺陷处理工艺:先将缺损部位的劣质砼凿除（如是孔洞及深度超过6cm酥松区，宜开凿成规则的多边形，开凿区以及孔洞的四周边宜做成台阶状，台阶高差以不小于3cm为宜），清除表面浮尘，对外露钢筋进行人工除锈，并用掺占水泥用量3％的RI-103型阻锈剂的525＃硅酸盐水泥浆做防锈处理。清洗修补结合面后，饱水24小时后，用纱布吸干自由水，涂刷一层水泥浆，并立即摊铺改性水泥砂浆，用力压平抹光，30分钟后二次抹面，养护14天。
5.加固后指标检测及经济评价
可以看出，加固后拱肋和盖梁的抗力效应值大幅提升，达到了维修和加固的目的，延长了老桥的使用寿命。
本工程加固总造价为97.24万元。如拆除重建一组同样的桥，至少投资260万元。如此，加固工程较拆除重建节省投资约160万元。
6.小结
加固后的桥梁能达到二级公路桥梁荷载标准，能够满足当地经济运营的要求。跟新建一座桥梁比较，既节省了工程投资，又缩短了工期，还降低了能耗，可以说是一举三得。此类桥梁的加固补强值得推广和应用。
