公路旧桥加固维修施工探析

刘江舟

摘要:随着公路事业的蓬勃发展,公路的通行能力和服务水平得到了进一步的提高和改善。作为交通行业,不仅要积极建设新路、新桥,还要对旧路线进行改造。文章结合作者近年来的工程实际,对所进行的公路旧桥加固实际情况进行了分析,介绍了几种旧桥加固维修方法,以期推广加固技术,使旧桥尽可能地发挥作用,让有限的资金发挥出更大的效益。

关键词:公路旧桥;加固维修;桥梁加固

中图分类号:U445文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0156-02

近年来,我国公路建设事业蓬勃发展,公路的通行能力和服务水平进一步得到改善和提高,尤其是“十五”期间,国家进一步加大了基础设施建设投资,但公路交通基础设施建设的“瓶颈”仍然制约着国民经济的发展。特别是在现有的公路上,许多旧桥,因使用年代较长,特别是在上个世纪60～80年代中期修建的桥梁,当时设计标准低,正在逐步成为危桥,并已成为制约公路提升技术等级的因素,已不适应交通量日益增长和大吨位运输车辆的要求。而许多旧桥,由于资金等因素的影响,不能及时与道路的拓宽改造同期进行,这就使得旧桥加固、维修更加重要,特别是对贫困地区,既能节约大量投资,又能收到良好的社会经济效益,消除交通安全隐患,提高公路通行能力和服务水平。

一、桥梁加固的目的

旧桥加固维修,其目的有以下几种:(1)增加桥面宽度,提高交通运行能力;(2)提高技术等级,增加桥梁的承载能力,满足现代化运输的要求,特别是大型重型车的与日俱增,对于提高技术标准和承载力,在旧桥加固与维修中、成为首位考虑的因素。旧桥加固,首先要做的工作是进行公路桥梁检测,其检测内容不外乎对桥梁的检查和荷载试验评定,分析、评价桥梁缺陷、损伤等产生的原因,所在部位,严重程度以及发展趋势,为桥梁加固和改造提供技术参数,其最有效的方法是采用实桥荷载试验来取得有关数据,其过程在这里不再赘述。在旧桥加固改造过程中,尽管每座桥梁的情况各不相同,具有各自不同的特点,但也存在一定的共性,其加固方法和改造技术有:减轻恒载、加固临界杆件、提供新补充杆件、改善原结构受力体系等增大桥梁承受活载的能力,此外,对下部结构稳定、支座和行车道伸缩缝适当清洁,改善几何形状、加强安全性设施(如改善人行道、柱手及扶手),这对改善服务性能和延长现有结构使用寿命也都起着重要作用。

加固的基本要求:(1)经济费用:一般地说,加固费用比新建费用节省一半时,即应优先考虑加固;(2)不中断交通或尽量少中断交通:在加固与加宽同时进行的桥梁,可把加宽集中在一侧,往往可以将加宽与加固错开,不搭便桥;(3)对已发现的缺陷,要一次加固好,不留后患。加固设计宜按规范进行;(4)对原有结构的损伤尽可能减至最低;(5)技术可靠,耐久使用,养护方便。

二、公路桥梁加固方法

(一)增大混凝土截面加固技术

在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层,可增加截面有效高度,扩大截面面积,从而提高构件正截面抗弯,斜截面抗剪能力和截面刚度,起到加固补强的作用。在适筋范围内,混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下,增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面,通过新加部分和原构件共同工作,可有效地提高构件承载力,改善正常使用性能。

增大混凝土截面一般采用两种方式:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。加厚桥面板进行补强时,先将原桥面铺装层凿除,在桥面板上浇筑一层新的混凝土补强层,使其与原梁形成组合断面,用以提高抗弯刚度以达到补强的效果。当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常利用增大构件截面、增加配筋、提高配筋率等方法来进行加固。这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸,增加主筋,提高梁的有效高度和抗弯强度从而提高梁的承载能力。

(二)施加体外预应力技术

采用体外预应力加固法可提高结构构件的受弯承载力。预应力筋布置应符合优化布置原则,即加固筋外形与外荷载产生的弯矩图形相似。因此,加固梁式结构时,体外预应力筋多采用折线形连续筋,以充分发挥加固筋的抗拉强度。体外筋的灵活布置,可以有效地补强加固不同受力情况的简支梁和连续梁。若连续梁中仅有个别跨需要加固,则可采取在这些跨上单独布置预应力筋进行局部加固;若连续梁普遍较差,则可用各跨布置给予整体加固,若连续梁普遍较弱,但个别跨更弱,则可采取通长布置与局部布置相结合的办法进行加固。

对于钢筋混凝土或预应力砼梁或板,采取对受拉区施以体外预应力加固,可能抵消部分自重应力,起到卸载的作用,从而能较大幅度地提高梁的承载能力。体外预应力加固法的优点:在自重增加很小的情况下,能够大幅度改善和调整原结构的受力情况,提高承重结构的刚度和抗裂性能。由于承重结构自重增加量小,故对墩台及基础受力状况影响很小,可节省对墩台及基础的加固费用。预应力加固法既可作为桥梁通过重车的临时加固手段,又可作为永久性提高提高桥梁荷载等级的措施。

(三)碳纤维布加固

碳纤维布是一种新型建材,因其质轻、耐腐蚀、片材很薄、抗拉强度高而被广泛应用于土木工程的加固与补强上。碳纤维布加固法亦被视为梁式桥加固补强、提高承载能力,尤其是当桥下净空受限制时首选的加固方法。

碳纤维布加固受力特点:(1)采用碳纤维布对旧桥加固补强,能最小程度的改变原有结构的应力分布,保证在设计荷载范围内与原结构共同受力,对原结构不产生损伤;(2)碳纤维布能有效地封闭原砼的裂缝,约束砼表面裂缝再扩展,从而达到提高构件抗弯刚度,减少构件挠度,改善梁体受力状态;(3)碳纤维布能够提高砼抗剪承载力,其作用机理与箍筋相似,同时还能明显改变构件的变形性能,增强构件的变形能力。

(四)下部结构加固

1.扩大基础加固法。这种方法适用于基础承载力不足或埋深较浅,而墩台又是砖石或混凝土刚性实体或基础的情况,扩大基础底面积应由土基强度验算来确定。

2.增补桩基加固法。是在原旧桥桩式基础的周围补加钻孔桩,或打入钢筋砼预制桩,扩大原有承台,以此提供基础的承载能力,增强基础的稳定性。

3.钢筋砼套箍或护套加固法。当桥梁墩台由于基础埋深不够或其他的原因,导致墩台开裂破损,有时会出现贯通裂缝,可采用此种方法加固。

4.墩台拓宽方法。利用旧桥基础,靠墩台、盖梁来挑出悬臂加宽部分,以此安装加宽的上部结构,采用此种方法,前提是,旧桥墩基础,必须完好、稳定、且需经验算满足承载力要求。

5.砌筑加固法。本方法适用于水位较浅的河流和季节性河流。当河流冲刷危及基础时采用围绕墩台、修筑围堰、将水抽干,以砌石或混凝土填补冲空部分,防止河水对河床墩台基础的冲刷。

三、结语

总之,在旧桥加固改造中,应依据所要加固桥梁自身的情况,充分考虑各种因素,因地制宜,因桥而定。无论采用何种方法,加固后均要满足加固的目的和意图,同时应考虑合理的经济造价。总结经验,推广加固技术,使旧桥尽可能发挥作用,让有限的资金发挥到更大的效益,使桥梁建设真正步入“建养并重”的可持续发展道路。

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