探讨公路旧桥的维修加固方法
2015-06-03
桥梁的加固维修技术是最近兴起的一门新技术,为了指导桥梁加固技术的应用，需提出一整套完整的实用性公路桥梁检测、评定与加固成套的技术规范，为我国公路危旧桥的改造提供技术支持，确保危旧桥的改造工作科学合理、经济安全,使得桥梁加固做到“有法可依”。
1 旧桥加固的常用方法
1.1 塞缝灌浆
塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥（砂）浆、环氧树脂（砂）浆，通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内，起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍，产生裂缝的原因很多，也很复杂。结构物一旦出现裂缝，其受力截面发生应力重分布，也就意味着受力有效截面变小，结构应力增大，承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满，使力的作用、传递尽可能恢复到原来状态。塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝，灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂砂浆等，具体采用哪一种，应视实际情况而定。通常水泥（砂）浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝，由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂，采用水泥（砂）浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋砼结构物，因为钢筋砼构件产生的裂缝较小，易灌满，粘结性好；环氧树脂砂浆多用于桥面铺装裂缝。塞缝灌浆的通常做法是：先用1∶1水泥砂浆勾缝，勾缝时须预留直径约6～8mm的灌浆孔，孔距视裂缝宽度而定，缝宽处孔距为0.6～1.0m，缝小处孔距为0.4～0.6m，待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋砼梁的裂缝较小，用环氧树脂勾缝，凡大于0.2mm的裂缝都要留孔灌浆，孔距一般为0.25～0.30m，灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路老桥加固中，塞缝灌浆是综合处治的方法之一，用得比较普遍，通过试载及使用观察，处理效果较好。
1.2 上部结构加固
上部结构加固改建在调查研究老桥具体情况的基础上，经过技术、经济比较，采用充分利用原桥进行拼宽，利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法，使其满足超限运输的要求。
1.2.1 对验算不能满足超限运输要求的老桥，经技术经济比较后，按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁，以确保超限运输安全。确定处理方案时应考虑与原桥协调，拼宽部分的桥台高度、跨径、矢跨比等均与老桥相同，荷载按超重车考虑。
1.2.2 对于小跨径石拱桥，由于拱圈厚度不能满足超限运输要求，或因地基较差发生不均匀沉降，致使拱圈开裂，降低承载能力，可采用此办法。采用上述两种方法维修加固的桥梁，通过试载及重车通行，经观察加固效果较好。
1.3 桥台特别是高度较大的桥台，受行车荷载和土压力作用，常见病害有桥台开裂、凸肚，翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小，水流不大的石拱桥，采用在桥跨内加钢筋砼框架进行加固。由于桥台太高，且位于长距离的高路堤纵坡上，在行车和土压力的共同作用下，使两岸桥台和拱脚开裂。
1.3.1 对于尚在维持正常交通运输的桥梁，其台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担，框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。在后来的应用中，取消了钢筋砼立柱，仅在桥台上凿出牛腿的位置，将横系梁、支撑梁、牛腿一起现浇成平面支撑框架，这不仅减少了工作量，而且施工方便。采用这种方法加固的桥涵，经多次实地观察，处理效果良好。
1.3.2 桥梁基础特别是天然地基上的浅基础，由于埋置深度较浅，易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道，导致桥台基础冲空，引道被毁。桥梁地基局部软弱，致使桥台发生不均匀沉降，引起桥台开裂等。针对以上病害，我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌，上游河床设置丁坝，打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。
采用扩大基础进行加固的具体做法：挖除桥台前的淤泥，深度与原基础高度相同；在基底打入4m长的木桩，木桩按梅花型布置；在木桩顶铺垫25cm厚的碎石；浇筑C20号砼基础，新旧基础间采用锚固钢筋联系，使其共同受力。
1.4 桥面铺装层的加固
1.4.1 重视桥面铺装上层的设计和选材
如果沿用传统的路用沥青砼的材料设计方法，铺装上层总是处于不利的受力状态，承受着较大的反复拉应力，往往在桥面板的加劲部件（直腹板、横隔板）的顶部产生开裂，导致铺装上层出现早期破坏，这也与实际桥面铺装层的损坏情况基本吻合，重视桥面铺装上层的设计和选材使其具有良好的变形能力以抵抗疲劳开裂，对预防铺装层的早期损坏具有重要的意义。所以，对于桥面铺装体系来说，需要采用性能更加优良的复合改性沥青，根据铺装上、下层的不同功能和受力状态研究选择合理的沥青混合料组成，并进一步解决铺装层与桥面板的粘结稳定性等问题。
1.4.2 材料、结构和施工这三个要素中，材料是最为活跃的因素
因为决定沥青混合料力学性能的原材料以及混合料的组成结构具有很大的选择性，铺装层的模量比取决于材料的组成设计。因此，在满足铺装层路用性能的前提下，为了达到减小铺装层的拉应力和剪切应力的目的，要充分发挥材料组成设计的作用，设计出能适应桥面铺装层受力特性和防水要求的嵌挤密实型沥青混合料。研究表明，在砼桥的铺装中使用增强纤维沥青砼具有较好的效果且经济，能增强铺装层沥青砼的柔韧性，改善铺装层的受力状态，防止桥面铺装层出现开
2加固方案选择与效果评价
2.1加固方案与诸多因素有关，常考虑的主要因素:桥梁结构型式；位地形、水文、自然状况；桥梁现状分析研究结论；施工技术水平；能否封闭交通；预期加固效果；资金投入量等。
合理的加固方案是将上述加固方法优化组合，体现出加固效果及经济效益。应注意以下两点：不同的加固方法有对应的设计计算方法；加固后的桥梁结构承载能力提高幅度受原结构的制约,如原结构配筋率、截面尺寸等，不可能无限制地提高承载能力。
2.2桥梁加固应在不断总结经验和技术进步的基础上形成专门规范，同时要重视对加固后的桥梁进行检测和观察，以确定加固的效果。桥梁加固后的上部结构通常是用静载或动载试验,将试验结果与加固设计的计算结果进行对比，来判断桥梁加固成功与否。但对下部结构而言，不方便进行荷载试验，通过其频率变化来定量评估桥墩的加固效果。
3结束语
公路老桥的维修加固同样属于桥梁建设工程，不能重建轻养，老桥的加固往往比新建还难，因为老桥的维修加固，没有现成的规范，更没有可供使用的标准图集，桥梁的病害又错综复杂，病害原因难以确定。因此，应充分重视公路老桥的管理工作，加大资金投入，使其保持良好的工作状态，确保公路运输的安全。
