公路旧桥扩宽加固及连接技术之我见

任钢

摘 要：在我国公路交通网上，有大量的旧桥，修建期受当时经济和技术等多方面因素的约束，旧桥呈现不同程度的破损，不仅影响了公路桥梁的通行能力，更为交通安全带来威胁。旧桥改造与新桥建设不同，是在原有旧桥结构的基础上，从设计、工艺、施工等多个方面着手进行修整和改造，特别是对旧桥的加固和连接，是旧桥改造工艺和技术上的重点和难点所在。本文在对公路旧桥扩宽加固原因进行分析的基础上，对旧桥的加固和连接从技术层面进行探讨，并通过案例分析加固连接技术的应用。对于大型旧桥工程的扩宽加固及连接施工在我国兴起时间并不长，技术应用的效果还需要时间的检验，但是随着研究的不断深入，我国旧桥改造技术必然会不断进步和升级，旧桥改造效果也必然会不断提高。

关键词：公路旧桥；扩宽；加固；连接

中图分类号：U445.1l 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0098-02

1 概述

随着社会经济的蒸蒸日上，人们生活水平不断提高，汽车数量正在以惊人的速度增长，我国公路交通运输的荷载压力与日俱增。为了有效缓解不断增加的交通压力，我国大力发展公路交通建设，公路交通网络初步建立。公路桥梁是公路网络中不可忽视的重要组成部分，我国公路网络四通八达，桥梁数量更是数以万计，其中不乏上世纪修建的桥梁。受当时国家经济状况和技术条件的制约，虽然当初在修建桥梁时，出于长远考虑，很多桥梁在结构设计、施工材料、施工技术方面都在当时处于先进的地位，但是随着时间的推移，加上经济和技术的飞速发展，这些桥梁逐渐开始出现破损，有些甚至成为危桥，已经远远无法满足现代公路交通对于公路桥梁的要求。如果将这些旧桥全部拆掉新建，不仅需要耗费大量的人力、物力和財力，还会对现有的交通运输造成非常严重的影响，更是一种资源上的浪费，可谓“牵一发而动全身”。基于此，在我国交通工程领域，旧桥加固改造成为了一项新的研究课题，受到行业内的广泛关注，广大专家学者开始对此问题进行深入的研究，各地交通主管部门陆续开始着手对旧桥进行扩宽加固。但是鉴于旧桥数量甚多，加上后续修建的桥梁也随着运营年限的增加和交通荷载的加大而陆续开始出现新的破损和缺陷，越来越多的桥梁需要维修养护，桥梁可持续发展的问题突显出来。对公路旧桥进行扩宽加固，恢复并且提高旧桥的交通运载能力，使其能够满足现代交通运输的需求，创造更多的经济效益和社会效益，成为现代交通建设管理部门面临的一项重要问题。

2 公路旧桥加固的原因分析

2.1 设计标准的不断演变

我国现有公路桥梁中，有很多兴建于上世纪中期的桥梁仍然处于运营的状态，这些桥梁设计和建设是按照当时的规范标准，与现代公路桥梁规范中的荷载标准自然有很大的差距。面对现今的荷载压力，必然存在超载的情况。随着时代的发展进步，公路桥梁的设计标准也在不断地演变和推进，即便对于桥梁安全性的衔接给予了充分的考虑，其中仍然难免会存在一些标准上差异。上世纪七十年代，我国公路交通并不发达，还没有开始修建高速公路，公路等级上也没有具体的划分。而随着公路网的逐渐延伸，部分公路路段等级开始提高，相应的公路桥梁的荷载等级也随之不断地提高，这势必会对原有桥梁结构的安全性和稳定性造成不利的影响，这也是我们为何要对公路桥梁进行评估的主要原因。

2.2 设计方面的原因

公路桥梁的设计缺陷主要表现在桥梁结构上不合理、施工图存在漏洞不够完善、计算方面有误等等。任何一座公路桥梁设计方案的制定和选择，都需要考虑到多方面的因素，如地质环境、水文条件、功能要求、技术指标等等。桥梁结构选择是否合理，直接决定着桥梁整体的质量和承载能力，即使是仅某一方面的不合理，都会为桥梁的正常运营造成不同程度的影响。桥梁设计需要进行全面精密的计算，计算中一旦出现错误，就为桥梁埋下先天隐患。比如预应力计算问题、收缩徐变等等，这些都与桥梁设计人员的专业技术水平和实践经验有直接的关系，对桥梁特殊部位的不恰当处理、计算错误等问题都会影响桥梁运营能力。施工是按照图纸来进行的，如果图纸不完善，特别是在一些细节位置处标注不明，比如接头处、转角处等，一旦设计不正确，都会给桥梁日后运营留下隐患。

2.3 施工方面的原因

施工是桥梁具体建设的过程，桥梁设计方案的选择是否正确，在具体施工的过程中都会检验出来。施工工艺、施工技术对桥梁质量和性能有直接的影响。虽然设计方案科学合理，但是施工不当，质量控制不严，同样会对桥梁质量产生严重的影响。

2.4 外界环境的影响

车流量的不断增加、交通荷载的压力不断加大、交通事故、自然灾害、化学腐蚀等多方的因素都会对桥体具有破坏性的作用。桥梁结构受到损害，其承载能力自然会有所降低。

2.5 桥梁横断面布置发生改变

桥梁扩宽改造，或者在旧桥基础上扩建新桥，都会在一定程度上使得旧桥的荷载分布发生改变，使得旧桥实际具有的承载能力与原来修建时的设计承载能力出现不符。

3 旧桥扩宽加固技术

3.1 旧桥加固的基本要求

对旧桥加固的准备期间，在设计方案的选择上优先考虑经济性好、效果好、技术可行性好、耐久性强且对正常交通不会造成重大影响的方案。桥梁加固是通过一定的措施使原有构件乃至整个结构的承载能力及其使用性能得到提高，以满足新的要求。这也就是说桥梁加固是在原结构基础上进行的，以不改变原结构为基本前提条件，只有在特殊情况下，才可能会考虑对原结构形式做出一定的修改。如果经过补强加固措施仍与理想承载能力相差甚远，则再考虑对桥梁进行拆除新建的问题。

3.2 公路旧桥加固技术

（1）植筋加固技术。植筋施工工艺采用C30混凝土，植筋深度为15d。首先在设定的位置钻孔，孔径大于所植钢筋5～7mm，钻孔完毕对孔内进行清洁处理，保证其中无杂物。对钢筋植入端进行清洁、除锈处理后用丙酮进行擦洗，然后进行注胶植筋。需要注意的是注胶必须饱满，在凝胶期间保持植筋不动。植筋加固技术的关键点在于位置准确无误，孔内清洁，植筋除锈要彻底，以保证混凝土与钢筋之间有良好的粘结力。endprint

（2）碳纤维粘贴技术。在采用碳纤维粘贴技术进行桥梁加固前，需要对粘贴面进行必要的处理。桥梁混凝土表面的劣化层、错位与凸起要清除和打磨，如果是折角还需要做倒角处理，有裂缝存在要对裂缝进行修补。粘贴面清洁要彻底，将浮渣和粉尘彻底清除后用丙酮进行擦洗，随后使粘贴面充分干燥。严格按照配比要求配置底胶，在粘贴面上均匀涂抹，底胶风干硬化后再进入下一环节。需要注意的是硬化后的底胶如果存在凸起或者凹入，需要进行打磨或者找平处理，必须保证胶面平整。按照实际需要的尺寸对碳纤维进行裁剪，如果需要接长，要留有足够的接头，一般在15cm以上。如果桥梁构件表面有缺损，必须先进行修补，再进行彻底的清洁和平整处理，碳纤维采用薄布多层的粘贴工艺，与粘结材料之间保持充分的浸润，以保证粘结效果。加固用的碳纤维一般不宜采用沿主纤维方向的搭接方式，尤其是对受拉构件和受弯构件受拉区的加固，一定要采取正确的处理方法。施工尽可能的避免在低温或者雨天潮湿的环境下进行，施工现场做好各方面的安全措施。在粘贴过程中粘结材料要尽可能的涂抹均匀，足量严密，粘贴后对其适当加压，以使粘结材料紧密贴合固定。钢板外表面做好防锈处理，同时注意对构件的外观进行处理，在注重质量的同时保持美观。

3.3 公路旧桥连接技术

我国绝大多数的旧桥上部构造多采用预制钢筋混凝土空心板、预制预应力混凝土空心板，跨径为十米的尤其多见，同时多种样式的非标准跨径的空心板也比较常见。在旧桥拼接方面多采用以下两种形式：

（1）翼缘板半刚性拼接。此種连接方式是在新梁架梁完成后，先预压大约一年的时间后，等到收缩徐变基本完成，此时再与旧桥整体进行连接。在正式连接施工前，先将旧桥边缘和梁体侧面凿开使钢筋露出，在对新梁预制时，将斜角部分暂且预留出来，暂不进行混凝土的浇筑，先进行N3、N4钢筋的绑扎，再进行N1、N2钢筋的置放，这些操作完毕后整体进行混凝土的浇筑，最后进行桥面的铺装。此种连接方式属于半刚性连接，其优点在于施工操作简单易行，对于桥体受力影响不大，但是其缺点在于连接处的连接板会有一定的弯矩产生，而且随着投入运营时间的延长，在拼接部位容易出现裂缝。

（2）翼缘板铰接拼接。此种连接方式是在旧桥翼缘板出进行植筋，在新桥处进行钢筋预埋，新梁架梁完成后，先预压大约一年的时间后，等到收缩徐变基本完成时再与旧桥整体进行连接。此种连接方式属于铰接连接，其优点在于施工容易且简便，对于新旧桥来说受力方面影响不大，但是其缺点在于新桥悬臂部位会有一定的弯矩产生，拼接的部位在日后的运营中随着时间的推移容易有裂缝出现。

上述两种拼接方式相较而言，方式一无论在施工操作的难易方面，结构完整性方面，还是整体受力方面都优于方式二。混凝土的收缩徐变、新桥日后的沉降问题对于新旧桥的连接处来说都会存在一定程度的影响，为了有效降低不利影响，可采取以下方法来加以解决：

新桥桥体浇筑完成后，使用沙袋进行堆载预压，预压一段时间后，卸下沙袋对新旧桥连接部位再用混凝土进行补偿浇筑，桥面采用沥青进行整体铺装并进行桥侧护栏的施工。新桥的沉降可采取控制桩长的方法来进行预防。

4 案例分析

4.1 桥梁概况

如下图1所示，我国某大桥，修建于1984年，历经四年的工期，与1988年竣工并通车运营。桥梁全长450米，桥面设有双向两车道，车道宽9米，两侧各设1.5米人行道。桥梁检测报告提出，桥梁中有局部预应力T梁存在破损和病害，究其原因主要为施工不当导致。随着桥体荷载的增加，需要对桥体进行加宽加固，并对桥体病害进行修补。

4.2 旧桥主体挂梁横断面布置（图2）

4.3 加固技术方法

主桥挂梁加固设计有两个方案：

（方案1）：采取钢板粘贴的方法进行加固。取主桥挂梁中间点向两侧延伸各6米，在此范围内梁底粘贴Q345受弯钢板进行加固，装设U形箍于钢板两侧，并在钢板端部增设加强箍于钢板端部。U形箍上端锚固有纵向钢压条，增强加固效果。

（方案2）：采取碳纤维粘贴的方法进行加固。取主桥挂梁中间点向两侧延伸各6米，在此范围内梁底粘贴厚度为0.1cm，宽度为32cm的受弯碳纤维进行加固。装设U形箍于碳纤维布两侧，并增设加强箍于端部，增强加固效果。

引桥T梁加固设计有两个方案：

（方案1）：采取钢板粘贴的方法进行加固。引桥T梁取中点向两侧延伸各7米，在此范围内梁底粘贴Q345钢板进行加固处理。钢板上每隔1米用锚栓进行加固。

（方案2）：采取碳纤维粘贴的方法进行加固。引桥T梁取中点向两侧延伸各7米，在此范围内梁底粘贴碳纤维布进行加固，设置U形箍与碳纤维布两侧进行加固。

5 结语

公路旧桥扩宽加固及连接技术是一项比较复杂的工程，在实践过程中，进行公路旧桥扩宽加固及连接设计时应对旧桥状况和具体情况充分研究，尽可能采用对旧桥有利的新建扩宽桥的结构设计。

参考文献

[1]中华人民共和国行业推荐性标准.JTG/T-2008，公路桥梁加固设计规范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[2]李慧峰，熊旭光.碳纤维加固桥梁应用研究[J].公路，2003，（2）：103-107.

[3]蒙云，卢波.桥梁加固与改造[M].北京：人民交通出版社，2004.endprint