新海路小清河大桥维修加固方案比选
2017-03-20
1 工程概况
小清河大桥位于新（河）－海（兴）路上，1989年建成通车，桥梁中心桩号K100+003。桥梁全长445.40m，桥梁全宽16m，,结构上部结构为22孔20m钢筋混凝土简支T形梁，下部为钻孔灌注桩基础，柱式墩台。由于多年运营通车，T梁出现大量裂缝，桥梁技术状况已经达到四类桥，通过调查，裂缝主要有以下两种类型。
一类是在 T梁跨中5～15m区段腹板出现不同程度的竖向开裂，裂缝高度一般在40～90cm之间，部分裂缝贯穿T梁腹板高度；裂缝宽度一般在均小于0.25mm，极个别裂缝宽度大于0.25mm，最大裂缝宽度达0.6mm，部分裂缝深度已贯穿上下游侧腹板。
另一类是T梁腹板在支点附近5m区段内存在斜向剪切裂缝，裂缝宽度一般在0.10～0.2mm之间，裂缝长度一般在50～100cm之间，最长达150cm。30%的T梁在支点附近的斜向剪切裂缝延伸到行车道板上，且上下游侧呈对称分布。
小清河大桥的承载能力不能满足通行设计标准荷载的要求，为消除桥梁安全隐患，保证车辆行人安全，需对该桥进行维修加固。
2 T梁加固方案对比分析
根据T梁病害情况，初步拟定在进行裂缝封闭和灌浆病害处理以后，采用粘贴碳纤维、粘贴钢板或体外预应力三种方案中的一种对桥梁进行加固，三种加固方案的承载能力以及刚度均能满足使用要求，并对三种加固方案进一步进行了对比分析。
2.1 结构分析方面
a)在承载能力极限状态下，这三种方案加固后的承载能力都能够满足使用要求。
b)在正常使用使用极限状态下，体外预应力和粘贴钢板加固后的桥梁的裂缝在规范的限值内，粘贴碳纤维加固后的裂缝宽度稍微超过规范限值
c)在正常使用极限状态下，通过这三种方案加固后桥梁的刚度能够满足规范要求。
2.2 经济方面分析
粘贴碳纤维的价格要远远高于粘贴钢板加固、体外预应力加固方案。就经济效益来说，粘贴钢板和体外预应力方案要优于粘贴碳纤维方案。
2.3 其他方面分析
2.3.1 碳纤维加固方案
具有施工简单快捷，对周围环境环境影响较小，尤其对小跨径桥梁能较为明显的提高其承载能力。施工质量能够较易控制，所需施工周期比较短，参与施工的工种比较少，不需要投入大量的人力，只是需要少量的设备。施工比较灵活，不需占用大面积的场地，而且由于碳纤维是紧贴在T梁结构上，结构外观几乎没有变化，与原结构基本保持一致。如果桥梁原来的配筋率没有达到标准或保护层剥落造成钢筋外露，似的一部分钢筋锈蚀的话，采用此种加固方案可以大大提高其抗弯与抗剪承载能力。而如果原来桥梁配筋率较高或钢筋没有锈蚀情况发生的话，只采用粘贴碳纤维加固方案就不能有效地增加桥梁承载力，满足不了原有的加固设计要求。此时可以需要采用与其他加固方法联合使用的方式。钢筋与碳纤维的共同参与受力尤其是碳纤维材料用量过多会使桥梁构件延性降低，减小了钢筋的塑性作用。
2.3.2 粘贴钢板方案
粘贴钢板由于质量较轻对桥梁结构施加的二次荷载较小，施工工艺较为简单，对周围环境稍微有些影响，其施工技术简单、可靠，并且长期的工程实践经验积累使得粘贴钢板加固的工艺比较成熟，工程质量容易得到保证，所需费用较为经济，尤其加固效果明显；加固施工周期短，钢板是紧贴桥梁结构布设因此略增加原结构尺寸，能够确保桥梁原结构的空间使用要求，尤其是对于有通航要求桥梁不会受到影响；并且粘贴钢板耐久性较好。近些年来该加固方案在桥梁上部结构加固中广泛采纳，是桥梁加固比较常见的方式。不足之处是混凝土表面进行清理以及在混凝土结构上进行钻孔植螺栓的时候，必将对原结构造成一定的损伤，因此在施工过程中力求要把损伤程度降到最低，尽可能的按照设计要求进行施工。
2.3.3 体外预应力加固方案
施加体外预应力加固方案是一种主动加固方法，能够显著增大构件承载能力。施加体外预应力加固不需大型设备、对周围环境略有影响、需要的工作人员数量比较少、施工周期不是很长、经济效益比较显著。在整个加固过程中，可以保证交通畅通或者短时间的限制交通。而且对原桥结构损伤比较小，能够做到不影响桥下净空。但其施工技术复杂程度比较高，必须由操作熟练工人进行施工，目前具备此资格的专业加固队伍比较较少，且在施工过程中预应力的张拉难度比较大，影响因素比较多。加固后对于体外预应力筋的防腐问题目前解决不是很彻底，因此降低了加固桥梁地可靠性，并在一定程度上增加了后期养护管理费用，施加体外预应力一般不是桥梁加固的首选方案。
3 小结
综上所述，粘贴钢板能够直观地提高构件承载力，施工技术操作简单便捷，对与周围环境略有影响，况且其施工技术简单、可靠，近年来的工程实践经验积累使得粘贴钢板加固的工艺日益成熟，工程质量容易得到保证，所需费用比较经济，加固效果明显，而且耐久性好，近几年来在钢筋混凝土桥梁的上部结构加固维修中为已经广泛采纳，应用比较多的加固方法，鉴于以上几方面原因，小清河大桥T梁加固方案采用粘贴钢板进行加固。
参考文献：
[1]中华人民共和国交通部.公路桥涵养护规范（JTG11-2004） 北京：人民交通出版社，2004.
[2]中华人民共和国交通部.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）北京：人民交通出版社，2004.
[3]中华人民共和国交通部．公路桥梁加固施工技术规范JT6TJ23--2008．北京：人民交通出版社．2008
[4]公路旧桥承载能力鉴定方法.北京：人民交通出版社，1998.
