简述公路服役旧桥的几种加固方法

[摘要]根据近年对超限运输桥梁及大中型桥梁的加固实践,下面介绍公路旧桥各组成部分的加固。

[关键词]旧桥加固技术

中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710087-01

一、前言

桥梁在营运使用过程中,或者由于某种原因而产生较大损坏,承载能力降低;或者,随着交通运输的日益繁忙,桥梁承载能力和通过能力不能满足要求。解决服役桥承载能力和通过能力不足的问题,通常有两种方案可供选择:一是拆除服役桥后重建新桥的重建法和换下全部服役桥主梁,架设荷载等级高的新梁的换梁法,另一种即采用各种加固措施,或除采取加固措施外,同时对服役桥加以拓宽的加固法。前者施工费时、费力,且造价较高,后者所需费用节约很多,一般仅为建造新桥的1/10至3/10。显然,桥梁的加固与维修具有非常明显的现实价值。

二、服役桥维修加固的特点

与新建桥梁工程相比,服役桥的维修加固施工有不少特点。首先,维修加固的标准与设计时所采用的标准往往会有不同。由于服役有建筑物的存在,以及未来使用年限要求的不同,桥梁加固或改建的标准不可能与设计时所采用的标准完全相同。比如,服役桥的荷载等级假设是汽车-13级,而经加固后,其荷载等级可能会提高。故应在保证行车安全的前提下,根据使用要求和耐久性要求的具体情况,正确地掌握和提出加固或改建的有关标准要求。其次,维修加固工作的难度要比新建时大。维修加固桥梁建筑物的工作必须在不妨碍交通的条件下进行,因此,往往会增加不少困难。即使会使施工产生困难,也必须尽量照顾交通。为此,在桥梁维修加固工作中,应从设计上和施工组织上采取有效措施,尽量减少对交通的影响。再者,桥梁的维修加固工作应充分利用原有结构。桥梁的维修加固,应在对原有结构作周密、细致检查评定的基础上,合理利用原有结构,能不更换原有结构的就不更换,能充分利用服役桥的,要充分利用。

三、旧桥结构加固技术

(一)桥面补强层加固法。在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度、改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。

(二)增大截面和配筋加固法。当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常采用增大构件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法,这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗弯强度,从而提高桥梁的承载力。该法广泛于桥梁、拱桥、拱桥拱肋的加固。

(三)锚喷砼加固法。借助高速喷射机械,将新砼混合料连续的喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上,凝结硬化面形成钢筋混凝土,从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用。

(四)粘贴钢板加固法。当交通量增加,主梁出现承载力不足或出现严重腐蚀的情况时,梁板桥的主梁会出现严重的横向裂缝。采用粘结剂及锚栓,将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替增设的补强钢筋,达到提高梁的承载力的目的。

(五)增设纵梁加固法。在墩台地基安全性能好,并具有足够承载力的情况下,可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁,新梁与旧梁相连接,共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,使原有梁中所受荷载得以减少,由此使加固后的桥梁承载力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或者两侧时,则兼有加宽作用。

(六)拱圈增设套拱加固法。在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈,即紧贴原拱圈底面上,浇注或锚喷混凝土新拱圈,外形上就像是在原拱圈下套做了一个新拱圈。

四、旧桥加固的常用方法

(一)塞缝灌浆是一种综合普用的方法。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混凝土结构物,因为钢筋混凝土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。钢筋混凝土梁的裂缝较小,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。在公路旧桥加固中,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,效果较好。

(二)上部结构加固。上部结构加固改建在调查旧桥的基础上,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。使其满足超限运输要求。

(三)旧桥下部结构加固。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,我们采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。由于桥台太高,且位于长距离的高路堤纵坡上(桥面纵坡达5.5%),在行车和土压力的共同作用下,使两岸桥台和拱脚开裂。

1.采用钢筋混凝土框架加固桥台。设计的基本假设:鉴于尚在维持正常的运输的桥,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。在后来的中,取消了钢筋混凝土立柱,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。采用这种加固的桥涵,经多次实地观察,使用效果良好。

2.基础加固。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。

五、结语

近几年来,在公路系统从事着桥梁、水文、建筑和其它土木工程的养护维修、大修加固、施工工作,已积累了丰富的实践经验。希望桥梁工程的同行们,对为数众多的病桥、危桥有所分析和研究,并实施加固设计和施工。

作者简介:

张军民(1972-),男,广东清远市人,清远市佛冈县交通局工作,研究方向:道路桥梁。