桥梁病害形成因素及旧桥拓宽加固技术

况文芳，陈 晖

(1.江西省公路科研设计院;2.江西省公路机械工程局)

1 桥梁病害形成因素

材料强度的离散性、计算假定的近似性、作用荷载的随机性、和制造与施工质量的分散性都可能是桥梁病害形成因素，细分如下:桥梁的结构设计不合理，采用桥型结构不当;没有对桥梁进系统的养护工作，任由病害侵蚀侵蚀桥梁;没有严格按照设计要求和施工规程进行施工，偷工减料，桥梁本身质量差;随着道路车辆的增多，原设计荷载不足，超过桥梁的承载能力;洪水等自然灾害对桥梁的冲击。

2 旧桥拓宽技术

2.1 旧桥加宽需要解决问题

(1)混凝土的收缩和徐变。

混凝土的收缩指的是随着时间的推移，混凝土变硬，体积减少;混凝土徐变指的是随着时间的推移，混凝土的应变增长，并且在这个过程中应力没有发生任何变化。所以对旧桥拓宽后，扩宽部分与旧桥的徐变和收缩不同步，相对而言，扩宽部分混凝土收缩、徐变更快更剧烈，更多的附加应力作用在旧桥上。

(2)基础的不均匀沉降。

由于旧桥的基础沉降已基本完成，新扩宽部分还要经过一段时间的沉降。为了避免新扩宽部分定型后与旧桥不在同一水平面，要充分考虑和计算新桥的沉降量。施工时，天然基础、桩底沉渣等因素都会影响到桩的沉降量，所以还要综合考虑多方面的因素，通过计算分析，最终确定基础的沉降量，保证定型之后在同一水平面。

2.2 关于旧桥扩宽后承载力和车速等问题的设计

对旧桥进行扩宽应遵循这样的原则，扩宽部分与旧桥的承载能力保持一致，因为桥梁扩宽后必定会增加新的车道，倘若有一部分的承载能力过低，为了保证安全，桥梁的通行能力必定会大打折扣。值得注意的是，提高桥梁的横向刚度能显著改善桥梁的承载能力，所以在施工的过程中，应有意识地加大横梁的刚度，同时提高新旧部分的承载能力。由于扩宽部分的边梁、次边梁的中梁所能分担的荷载力是有限的，并不能从根本上解决旧桥荷载力不足问题，所以，最好的办法还是对旧桥的横向整体结构进行加宽改造，才能最大限度地提高扩宽后桥梁的承载能力。

3 旧桥加固技术

3.1 旧桥加固流程

一般情况下，当日常的桥梁维护已无法使桥梁达到最低的通行要求时，就会进行旧桥加固。

其中，结构可靠性鉴定，指的是对病害结构的病情进行诊断;施工组织设计值得是为了保证大型结构加固的质量和安全，要在施工前编制成;加固方案，指的根据病害病情对症下药;加固设计，指的是根据有关标准和现行规范对加固方案进行优化。

3.2 旧桥加固方法的选择原则

若考虑经济适用性:可选择不中断交通、有较好耐久性、耗油少、技术上可行、功效快的施工方案;若考虑安全美观性，可选择对桥梁进行整体的补强加固，修复、更换病害桥梁构件的施工方案。

3.3 旧桥加固的常用方法

(1)塞缝灌浆法。

为了填塞裂缝，避免桥梁钢筋的进一步锈蚀，通常情况下会对桥梁的裂缝进行灌浆处理。塞缝灌浆主要使用的材料有:环氧树脂浆、水泥浆、环氧树脂砂浆、水泥砂浆等，这些材料根据一定的比例配备在一起，并通过喷浆机按一定的压力灌入结构物缝隙内。灌浆一般用于处理桥梁上，下部结构裂缝，并且，灌浆还能提高桥梁结构的整体强度。

(2)上部结构加固。

在充分考量技术、经济条件的情况下，对不能满足超限运输要求的旧桥进行拼宽桥梁处理，使其达到实际的超限运输荷载的要求，保证超限运输安全、畅通。

对于跨径石拱桥，在以下两种情况下，可利用原桥台改拱式结构为板式结构，这主要是因为地基较差产生了不均匀沉降，导致拱圈开裂，承载能力降低，不能满足运输的要求。同时，跨径石拱的桥拱圈厚度同样会影响到桥梁的承载能力。

(3)下部结构加固。

桥台基础埋置深度较浅时，经过一段时间的河水冲刷，桥梁地基局部软弱，并且长时间的河水冲刷还能破坏桥梁引道，导致桥台发生不均匀沉降继而产生开裂，对于这种情况，可以打木桩支撑大桥台基础、采取对河床用浆砌片石进行角铺砌、上游河床设置丁坝等加固方式。

对桥台进行加固的主要方式是浇筑钢筋混凝土框架，取消钢筋混凝土立柱，并在桥台上凿出牛腿的位置，然后使用混凝土把支撑梁、牛腿、横系梁浇筑成一个平面上的支撑框架，这种加固桥涵的方法不仅施工方便，而且能缩减工期，经过多次的观察验证，能达到很好的加固效果。

(4)桥面铺装层的加固。

首先，根据桥面铺装上层、下层的不同功能和受力状态采用不同的设计方案和材料，合理的沥青混合材料对桥面铺装层的加固具有重要意义，同时处理好铺装层与桥面板的粘结不稳定的问题。其次对桥梁旧铺装层进行清除或刨洗，并对桥面铺装层开展加固施工。最后对旧桥面清洗，为重铺新桥面做准备。

(5)公路旧桥的管理。

对于那些车流量大，荷载大的路段，应重点检查该路段上的各个桥梁，掌握好基动态，分析研究原始档案材料，其加固处理计划不单要科学、合理，还要充分考虑到基技术和承受能力。在施工的过程中，严格按照加固处理计划开展，把握好重点项目，监督施工质量。在施工的准备阶段和进行阶段，收集并保存加固工程的原始资料，总结施工经验，方便以后加固工程的开展。

4 旧桥上部结构加固技术

4.1 增大截面和配筋加固法

一般情况下，桥梁有效高度和抗弯强度的提高是通过增配主筋、加大梁底面或侧面来实现的。增大构件截面和配筋能有效地应对由于桥梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性不足引起的问题。这种方法主要应用在桥梁、拱桥、拱桥拱肋的加固，并能有效地提升桥梁的荷载能力。

4.2 锚喷混凝土加固法

首先要确定好钢筋网的受喷面并进行锚固处理，然后使用高速喷射机械把混凝土混合料连续喷射上，继而混凝土水化最终形成钢筋混凝土，补强钢筋和增大的桥梁的受力断面使得桥梁结构更加的完整和牢固，实现增大桥梁荷载能力的目的。

4.3 粘贴钢板加固法

当主梁承载力不足以应对不断增加的交通压力或者出现严重病害情况时，梁板桥的主梁极易出现严重的横向裂缝，严重影响到桥梁的荷载能力甚至存在着一定的安全隐患。这时可以在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位使用特定的粘结剂和锚栓来粘贴锚固钢板，以钢板代替增设的补强钢筋，增强结构的整体性，保证桥梁的荷载能力不收影响。

4.4 增设纵梁加固法

采用增设纵梁加固法之前，要保证墩台地基有足够承载力并且安全性能好。尽量采用刚度大和承载力高的新纵梁，使新梁与旧梁相连接，使荷载力能在新旧桥梁中合理分布，减轻原有梁所承载的压力，提高了桥梁刚度和桥梁承载力。如果是在主梁的一侧或者两侧增设的纵梁，还会增加了桥梁的宽度。

5 旧桥下部结构加固技术

5.1 扩大基础加固法

扩大基础加固法是在墩台的基础是混凝土或砖石刚性实休式时采用，能有效地应对由于基础承载力不足或掩埋太浅产生的问题。地基强度越弱，要扩大的基础底面积就越大。

5.2 钢筋混凝土套箍或护套加固法

钢筋混凝土围带或钢箍进行加固法能有效地应对墩台开裂、贯通裂缝等问题。而这些问题的产生一般是由于桥梁墩台基础埋深不够或施工质量不达标。

5.3 桥台新建辅助档土墙加固法

在台背之后加建一档墙能有效地解决由于桥台台背水平压力过大引起桥台倾斜问题，可以有效地抵御过大的土压力。

5.4 墩台拓宽加固法

对墩台盖梁的悬臂采用墩台拓宽加固法，这种方法不会对墩台身和基础进行加固，只加宽墩台上部的盖梁。

6 结束语

桥梁从开始投入使用，甚至是在施工过程中，就已经不同程度受到病害的影响。也就是，病害是不可避免的，只有积极面对，及时找出解决的办法，才能保证桥梁的安全可靠。而随着道路交通的发展，对桥梁的荷载能力带来了严峻的挑战，为了保证道路的畅通，又不得不进行对桥梁进行拓宽加固处理。根本来看，无论病害处理还是扩宽加固施工很大程度上都是因为桥梁的在最初设计和建造上没有做到位，做充分，缺乏统筹规划。

［1］郭南华.旧桥拓宽加固的技术方法与实施［J］.黑龙江交通科技，2010，33(12):71－72.

［2］李国栋.肖家楼桥旧桥拓宽加固的设计方法［J］.交通世界(运输车辆)，2013，(9):123－124.

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