公路旧桥加固、改造方案浅析

王雅钦

(滨州市公路勘察设计院)

1 桥梁检测

(1)桥梁检查是进行维修与加固的前提,是决定维修与加固方案可行性与否的可靠基础。

通过对桥梁全面、细致、深入地现场检查,查明缺陷或潜在缺陷和损伤的性质、所在部位、严重程度及发展趋势,弄清产生缺陷、发生损伤的原因,以便能分析、评价缺陷和损伤对桥梁质量及承载能力产生的影响,并为桥梁加固设计提供具体技术资料。

(2)采用实桥荷载试验来评定旧桥的承载能力和安全度,并由此确定出加固或改造的方案。荷载试验评定是对桥梁进行直接加载测试的一项科学试验工作,可直接了解桥梁在试验荷载作用下的实际工作状态及一些理论上难以计算部位的受力状态。

此外,荷载试验还常常有助于发现在一般性桥梁检查中难以发现的隐蔽病害。

2 旧桥评价

(1)旧桥上部结构加固、改造技术方案。

旧桥上部加固的方法较多,比较常用的有:粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布加固法、增大结构断面法、体外预应力法、改变结构受力体系加固法等,要求加固材料符合规范要求。

①粘贴钢板加固法。

此方案主要钢筋混凝土受拉、受压、受弯构件的加固。

当交通量增加,主梁出现承载力不足,或纵向主筋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。采用胶黏剂(环氧树脂)将钢板粘贴于钢筋混凝土构件受拉、受弯或薄弱部位,用于代替需增设的补强钢筋,从而提高构件抗弯、抗剪能力,减少裂缝扩展。达到加固补强、提高桥梁承载能力的目的,这种加固方法受力明确,效果显著,施工工艺简便,易于控制质量,施工工期短且几乎不增加结构荷载,不需要破坏被加固的原有结构物。对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时,钢板宜采用条带粘贴,宽厚比不大于50。

②增大截面和配筋加固法。

本法适用于钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件、钢筋混凝土受拉构件的加固。

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、增加配筋、提高配筋率的加固方法,提高抗弯构件的抗弯承载力、抗剪承载力和刚度。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。新旧混凝土接触面处,原构件的表面应凿成凸凹不小于6mm的粗糙面。

③粘贴纤维复合材料加固法。

本方法适用于钢筋混凝土受压柱的加固,也用于梁板的加固。

纤维复合材料具有极高的抗拉强度,利用浸渍树脂将碳纤维布枯贴于混凝土构件表面,并采取可靠的锚固措施,使其变形协调,共同受力,达到对混凝土结构构件加固补强的目的。

④体外预应力加固法。

对于钢筋混凝土或预应力混凝土梁或板,采用对受拉区施以体外预加力加固,可以抵消部分自重应力,起到卸载的作用,从而能较大幅度地提高梁的承载能力,减小结构变形及裂缝宽度,其体外预应力筋的锚固及构件的连接是加固的关键。这种方案自重增加很少,减少了对墩台及基础的影响。

⑤改变结构受力体系加固法。

这种加固、改造方法是通过改变桥梁结构受力体系,达到提高桥梁承载能力的目的。如:在简支梁下增设支架或桥墩,或把简支梁与简支梁纵向加以连接,由简支变连续梁等以减小梁内应力,达到提高梁的承载力目的。此外,上部加固改造还包括桥面铺装层的加固处理,一般做法是凿除原桥桥面铺装层后重新浇筑一层钢筋混凝土补强层,既能修补已出现的裂缝、碎裂等病害,又能增强梁板的抗弯能力,改善铰接梁板的荷载横向分布,从页提高桥梁的承载能力。

(2)旧桥下部结构加固、改造技术与方法

桥梁下部构造易产生的缺陷与病害主要有:①基础结构:不均匀沉陷、基础的滑移和倾斜,以及基底局部冲空、基础结构物的异常应力和开裂。②墩、台身:裂缝、剥落、空洞、老化、钢筋外露、锈蚀、结构变形、移位等。

针对以上病害,对于旧桥下部加固、改造技术方案主要有以下几种。

(1)基础加固、改造技术:①水泥灌浆加固法;②扩大基础加固法;③增补桩基加固法。

(2)桥墩加固、改造技术:①钢筋混凝土套箍加固法;②水泥灌浆加固法;③化学灌浆加固法;④加桩(柱)加固法。

(3)桥台加固、改造技术:①台后加孔减载加固法;②台后增设拉杆、撑墙或挡土墙加固法;③钢筋混凝土围带或钢箍加固法。

另外,桥梁裂缝作为一种常见的病害,容易使钢筋锈蚀,降低与混凝土的粘结力,降低桥梁的承载力,加快碳化剥落,最终导致结构受力性能恶化,影响到桥梁的承载能力和使用寿命,所以,应及时进行裂缝修补。采用化学灌浆修补混凝土结构所出现的裂缝,能恢复结构的整体性和使用功能,但对于结构承载力不足引起的裂缝除采用化学灌浆修补法处理外,还应采取其他相应的加固补强措施去提高桥梁的承载能力,才能确保桥梁结构安全可靠。采用化学灌浆修补裂缝,主要是靠粘结剂的粘结力将结构内部组织重新结合为整体,恢复应有的强度;另外还能够阻断空气和水分进入梁体,避免腐蚀钢筋和混凝土。

桥梁病害形成原因不一,形式也多样,这就要求我们针对不同病害成因采取不同加固、改造方案,要大胆采取新技术、新方法,不断创新、不断研究、总结交流,使桥梁加固、改造工作更加卓有成效,推出更多技术可靠、经济合理的设计方案。

[1]公路桥梁加固设计规范(JTGTJ22-2008)[M].人民交通出版社.

[2]蒙云,卢波.桥梁加固与改造[M].人民交通出版社,2004.