谈谈两座公路桥梁的加固设计
2015-09-22
引 言：公路桥梁在公路建设中占有很大的比例，特别是山区高速公路或国省道建设中桥梁占有比例更大，有些项目桥梁所占比例高达40%。然而公路桥梁在使用过程中，随着时间的推移，其多多少少会出现各种不同程度的病害，这些病害如果得不到及时的加固处理，有可能会影响到行车的舒适性，严重者会危及行车安全。所以公路桥梁加固是公路桥梁养护过程中的一个重要工作。下面谈谈我参加过的两座公路桥梁的加固施工图设计。
一、五马岗大桥
1、旧桥概况、病害
五马岗大桥为省道S263线横跨绥江的一座大桥，建于1992年，主桥上部构造为（45+2×65+45）m预应力砼连续刚构桥，下部构造为双薄壁墩，钻孔灌注桩基础。四会岸引桥上部为3×25m预应力砼T梁，广州岸引桥上部构造为1×25m预应力砼T梁，引桥下部构造为柱式桥墩，钻孔灌注桩基础。桥面总宽为20m（0.5防撞墙+9.35行车道+0.3中央防撞栏+9.35行车道+0.5防撞墙），桥长为320m，设计荷载为汽-20，挂-100。
2007年养护单位发现横隔板湿接缝破碎及桥面铺装裂缝，养护单位自己对旧桥进行过维修，维修方案为：①凿除横隔板破碎湿接缝50cm(宽)×60cm(高)范围，重新焊接横隔板受力钢筋，浇注横隔板砼；②凿除破碎桥面铺装重新布设钢筋后浇注桥面铺装砼。
现在调查发现主桥整体结构暂时良好，桥面铺装局部网裂。引桥T梁主体结构暂时良好，未发现明显病害。部分T梁中横隔板断裂，砼表面剥落钢筋显露，第一跨右幅中横隔板的主钢筋已经剪断。翼板湿接缝对应桥面均产生不同程度的纵向裂缝，第一、第三跨左幅及第二、第三跨右幅两行车道之间的裂缝特别严重，经多次用沥青修补后仍无明显效果，修补沥青鼓突明显。
2、桥梁病害原因分析
经查该桥施工图纸发现引桥T梁翼板湿接缝只有4cm宽，翼板间未有横向钢筋连接，仅在翼板顶（桥面铺装底部）设置∮6的钢筋网。T梁仅靠桥面铺装及横隔板连接，其横向刚度不够，整体受力性能差。横隔板在荷载作用下，主要承受弯矩及剪力。由于剪力的作用，横隔板之间的连接构造容易出现错位，混凝土开裂；由于弯矩的作用横隔板在底部开裂，连接钢筋拉断。横隔板断裂后，T梁横向连接能力很小，整体受力情况完全丧失，各片T梁变成单独受力，因此在行车过程中，直接和车轮接触的T梁与没有和车轮接触的T梁之间会产生错位，这种错位必将引起桥面板湿接缝错裂，从而引起桥面铺装产生纵向裂缝。2007年维修方案没有解决T梁翼板钢筋横向连接问题，所以造成横隔板及桥面铺装的再次破坏。
3、桥梁加固设计
（1）、沿翼板湿接缝将严重破坏的桥面铺装砼凿除，凿除宽度为56cm，并将横向钢筋剪断折起，同时凿除翼板湿接缝4cm宽及相应T梁每侧翼板宽各26cm；
（2）、在引桥T梁翼板底植筋(增设接缝受弯钢筋，旧桥翼板下缘只有构造钢筋)，加横向钢筋将植筋和顶部原有钢筋焊接；凿除断裂或砼脱落的横隔板湿接缝，植入并焊接横隔板钢筋。浇注横隔板及翼板湿接缝混凝土；
（3）、将引桥桥面铺装横向钢筋恢复原位并用钢筋将断口绑接后浇注桥面铺装砼。凿除主桥局部破坏的桥面铺装砼重新设置钢筋网并浇注混凝土；
4、施工要点
（1）为了保证施工质量，防止因为行车冲击桥梁影响施工质量，施工时必须分幅施工，施工的半幅桥梁必须完全封闭交通，设置交通标志牌和警示牌，必须有专人引导交通。
（2）凿除旧桥砼时避免损伤桥梁结构的钢筋。
（3）新旧砼结合面均应将旧桥结构表面凿毛。
(4) 植筋施工注意事项① 植筋施工顺序：标定位置→钻孔→清孔→注胶→植筋→静置固化。② 钻孔：用钢筋探测仪探测构件植筋部位钢筋位置，或凿去保护层暴露钢筋，若植筋孔位处存在钢筋，则应适当调整钻孔位置。钻孔遇到钢筋时应立即停钻，并适当移动钻孔孔位；若移动值太大，应及时通知设计单位予以处理。③ 植筋：胶黏剂要求采用A级胶，建议采用喜利得RE-500或其它符合要求的同类产品，并采用专门灌注器或注射器进行灌注，灌注量一般为孔深的2/3，并应保证在植入钢筋后有少许胶黏剂溢出。注入胶黏剂后应立即单向旋转插入钢筋，直至达到设计的深度，并保证植入钢筋与孔避间的间隙基本均匀，校正钢筋的位置和垂直度。④ 静置固化：胶黏剂完全固化前，不得触动或振动已植钢筋，以免影响其黏结性能。⑤ 植筋要求：锚孔内胶黏剂应饱满，不得有未固结现象；植筋若需焊接时，宜先焊后种植，若有困难必须后焊接，则其焊接点距离基材砼表面应大于15d，且应采用冰水浸渍的湿毛巾包裹植筋外露部分的根部；植入钢筋不得有松动，表面不应有损伤，钢筋不得弯曲90°以上。⑥ 胶黏剂要求：必须采用专用改性环氧胶黏剂、改性乙烯基酯胶黏剂或改性氨基甲酸酯胶黏剂，其安全性能指标必须符合下表规定；其填料必须在工厂制胶时添加，严禁在施工现场掺入；不得使用以水泥和微膨胀剂为主要成分配制的锚固剂作为黏结材料。⑦ 对植筋的焊接要求：植筋的焊点离胶面距离不小于10cm；采用降温措施，如焊接施工时用冰水浸透棉纱布包裹植筋胶面根部钢筋；严禁对一根钢筋连续焊接，应采用循环焊接施工的方法，即对一批焊接钢筋逐点、逐根焊接。⑧ 其它问题：严禁采用将胶黏剂直接涂抹在钢筋上植入孔中的植筋方式。施工中钻出的废孔，应采用高于构件混凝土一个强度等级的水泥砂浆、聚合物水泥砂浆或锚固胶黏剂进行填实，必要时应插入钢筋。
二、石涧大桥
1、旧桥概况、病害
石涧绥江大桥于1998年1月竣工通车。大桥位省道264线K0+931.45处。桥总长281.12m，桥面总宽12.73m，桥面净宽12m。设计荷载为汽―20，挂－100。上部构造为5-50.6m刚架拱，净跨径Lo=45m，矢跨比fo/Lo=1/8，两桥台范围为9m跨矩形梁，截面尺寸同弦杆，刚架拱采用预制安装的施工方法，桥面板采用肋腋板、悬臂板，均为预制安装，现浇填平层及桥面铺装层。下部构造：桥台为前倾空腹式桥台，群桩基础，石涧台为12根D1.0m桩基，宾亨台为16根D1.0m桩基；桥墩为砼实体墩，群桩基础，1＃、2＃墩为6根D1.2m桩基，3＃、4＃墩为6根D1.3m桩基，墩、台桩基均为支承桩。
近二年来，由于交通量不断增多，特别是在超载车和二广高速施工重（超重）车的反复作用下，该桥的病害不断发展，经调查，1～5跨每片拱片上弦杆及大节点附近均出现5～30条裂缝，局部已贯通，缝宽0.1～0.5mm，部分裂缝已过大节点，向跨中方向发展，II型横系梁普遍出现3～7条裂缝，部分已贯通，缝宽0.1～0.3mm；未更换的肋腋板普遍出现呈对角交叉状裂缝；每跨跨中出现了不同程度的下挠，最大值8cm。石涧台前墙有2条长6m，最大宽3cm裂缝，其余下部构造现阶段保持较好，暂可利用（桥墩桩基应在枯水期间加强检查,查出有病害应加固处理）。
石涧大桥是省道S264线的重要组成部分，该路段超载车辆较多，裂缝发生在主要承重构件上，成为安全隐患，尽快对旧桥进行改造是十分必要的。
2、加固设计主要内容及设计要点
经实地勘察、参考同种类型桥梁维修加固的成功案例及对旧桥病害的调查基础上，结合桥位地形、造价、水文以及通航要求等多方面因素，并考虑大桥桥墩、桥台质量状况基本良好，应充分利用的因素，采用增加拱片的维修加固方案，思路如下：
利用墩台及基础、旧拱片（每跨4片）、横系梁、悬臂板、防撞墙，新增3片拱片，凿除肋腋板及其上铺装层后重做6cm预制版及22cm桥面铺装，悬臂板、9cm跨、搭板范围凿除8cm旧铺装后重铺10cm后铺装；两桥台承台上加3m高压重。旧拱维修措施：对缝宽0.1～0.2mm的裂缝进行灌浆处理，对裂缝较严重的部位（缝宽不小于0.2mm）采用粘贴钢板方法；对缝宽小于0.1mm的裂缝进行封闭。维修加固后使新、旧拱片连成整体，加大刚度，提高桥梁承载能力。设方案保持原纵面线形不变，施工工艺简单，主要操作是在旧拱片上设钢吊环，反吊在其上架设支架、施工平台、模板进行现浇拱片和桥面板施工。
3、施工要点
1、利用移动挂蓝对两则悬臂板采用角钢三角支撑，拆除拱上建筑、搭设支架、浇筑新增立柱、拱片、加固旧拱片拆除支架、安装预制板、浇筑砼桥面铺装，施工过程须半幅施工，利用另外半幅通车。浇筑混凝土时须封闭交通，以免震动对结构产生不利影响，施工期间，严禁超过5t车辆通行。
2、施工期间要做好必要的安全措施，采取单边通行，设置交通标志牌和警示牌，必须有专人引导交通。由于施工的危险性，左、右幅施工时，均应在靠中线位置设置80cm高（总长125m）灰砂砖墙，防止桥上坠物危及施工人员。
3、施工时注意各有关部位预埋钢筋的设置。
4、凿除旧拱镇平层时注意对旧拱肋的影响，并保留填平层原有钢筋，不小心凿断后，应植筋修补。
结束语：
本文两座公路桥梁在设计过程中还进行了方案比选：其中五马岗大桥对横隔板加固设计与采用增设体外预应力方案进行了比较，石涧大桥则与增大拱片截面法方案进行比较，通过比较后选定了本文诉述的加固方案。因此T型梁桥与刚架拱桥的加固方法有很多种，在设计过程中应根据不同的结构体系，不同的项目情况、不同的病害而选取合适的加固方法。
