公路桥梁结构病害调研与加固方案设计

方克华

摘 要：近年我国的交通运输业迅猛发展，特别是高速公路，作为交通运输主要渠道的公路桥梁也得以壮大。但随着交通量增长，使用年限增加，运输负荷加大，外部环境对公路桥梁副作用逐渐增加及其存在的设计或施工缺陷，各类公路桥梁病害也逐渐显现，这严重影响了公路的日常使用，甚至威胁到人民群众的生命财产安全。

本文主要对公路桥梁结构病害特别是高速公路混凝土桥梁的病害进行研究，分析其成因，为其提出一些具体的加固方案，为今后公路桥梁结构病害的处理和防治提供有益的思考。

关键词：桥梁；结构病害；加固方案；防治

第1章 引言

1.1公路桥梁简介

公路桥梁的发展在交通运输事业中有着不可或缺的作用，尤其是公路桥梁的建设，对推动区域经济协同发展有着十分重要的现实意义。公路桥梁一般由上部结构、下部结构、支座和附属构造物组成，并且搭建在江河湖海上，可以使行人和车辆顺利通过，其主要作用是跨越和交通连接。

1.2国内外公路桥梁现状

1.2.1国外公路桥梁现状

美国的公路桥梁建设相对于其他国家，一直处于较高地位，且大部分公路桥梁的使用都在年限内，即便这样，美国依然面临着巨大的桥梁病害危机。根据美国公路管理部门的统计，全美共有605103座桥梁，其中143892座存在缺陷，占总数的23.78%，结构缺陷的占11.16%，功能性老化的占12.62%。[]

1.2.2国内公路桥梁现状

改革开放以来，我国的公路桥梁建设取得了前所未有的成就，特别是近些年，公路桥梁建设更是飞跃，在修建技术方面已处于国际前沿。据不完全统计，我国现约有50万座桥梁，且这个数据还在不断增加，我国在由世界“桥梁大国”向世界“桥梁强国”迈进[]。

1.3解决问题的必要性

在我国公路桥梁大部修于近现代，使用年限约40年，承载力逐年下降，常见的结构病害不断凸显，其加固与重修迫在眉睫。

公路桥梁结构经不住长期荷载和各种复杂天气环境的影响，运营不到几年就出现病害，甚至事故，如建成通车不到一年、連接阳明滩大桥的哈尔滨三环路群力高架桥的一条匝道发生倾覆事故，共造成3死5伤；又如，最近发生在意大利热那亚的A10高速公路桥梁坍塌事故，造成的损失更是巨大。

第2章 公路混凝土桥梁结构病害简介

公路桥梁在使用中难免会出病害，每座桥的结构及其所处的环境的差异也导致了病害的千差万别[]，这主要诱因体现在以下三个方面：设计方面、施工和管理方面、人为使用方面。

公路桥梁，特别是高速公路混凝土桥梁在营运一段时间后，会出现很多质量问题，导致其承载力不足、耐久性降低。随着时间推移，混凝土遭受各种物理化学的变化影响加大，易形成安全隐患。混凝土桥梁的病害主要有表层缺陷和裂缝，混凝土桥梁结构在施工和营运过程中，在内部结构和外部环境的共同干扰下，会出现裂缝，裂缝会随着气候及车辆荷载的变化，影响其使用寿命和承载能力。表层缺陷主要表现在麻面、露筋、表层的剥落、内部钢筋的锈蚀以及构件受力的变形等。

第3章 桥梁加固技术简介

桥梁加固技术，就是在桥梁出现病害时，通过一定的技术要求和措施来对桥梁进行加固，使其能满足当前的车辆运行需要，延长桥梁的使用年限。这就需要对桥梁进行实时监测，在桥梁出现损坏的第一时间进行修复，避免更大的损失并保证车辆的正常通行[]。

第4章 G36高速公路大刘郢立交桥加固的前提及设计

以笔者所在的G36高速公路大刘郢立交桥在投入运营多年后，根据调查发现其桥面破损，腹拱存在横向裂缝，拱上侧墙破损，原有的防护设施破损，潜存安全隐患。

在对大刘郢立交桥的路域环境综合考虑后，决定分两阶段进行施工组织设计，第一阶段对洛阳往南京方向进行半封闭施工，计划耗时两个月；第二阶段对南京往洛阳方向进行半封闭施工，计划耗时两个月，工期排除春运及“十一”假期。本桥加固应分步进行：

1、总体工程步骤

（1）拆除部分安全设施、桥面铺装、挖除松散拱上填料。

1）首先封闭单一方向桥面交通；

2）应避免采用大型机械，尽量小型设备人工拆除；

（2）加固拱圈、拱波。

1）注意支架的施工组织设计、搭设，确保安全。

2）应首先检查、修补需加固构件的裂缝、松散混凝土、钢筋锈蚀等；

3）注意严格对构件表面进行凿毛处理；

4）注意植筋严格按照规范、工艺要求进行；

5）注意各类型混凝土的技术要求和施工方法；

6）注意同时预制桥面系构件；

（3）拱上建筑、桥面系施工。

1）施工桥面铺装、栏杆、桥面排水设施。

2）桥面施工完成后拆除支架，注意拆除支架顺序；

2、加固设计标准

1）公路等级：维持现有公路等级

2）桥梁设计荷载：维持原荷载标准

3、桥梁加固主要材料、规格

1）钢筋

直径大于或等于12mm采用HRB400钢筋（螺纹钢）；

直径小于12mm则采用HPB300级钢筋（圆钢）。

2）混凝土

C40防水混凝土：桥面铺装；

C30混凝土：防撞护栏；

4、桥梁加固方案

根据实际情况和业主意见，确定G36高速公路大刘郢立交桥加固总体原则为维持原荷载不变，对于拱底部分位置风化严重有漏筋的现象和局部渗水的加固方案：主拱圈加固采取外包混凝土，加设钢筋网予以处理，根据主拱圈的受力模式，纵向主筋采取植筋工艺，主拱圈拱肋采用外包一层15cm钢筋混凝土层，拱波采取喷射一层6cmC30钢筋混凝土层，施工时必需注意，拱肋主钢筋必需伸入拱座。

对于桥面铺装病害主要是不规则网状裂缝，较长且比较规则的纵、横裂缝及局部碎裂等病害以及侧墙部分位置开裂，裂缝较小的加固方案：凿除原桥面铺装，浇筑20cm厚C40防水混凝土桥面铺装层。

按照这种加固方案，其成本较低，施工工期较短，可以有效地解决当前的交通隐患，为人们的日常安全出行提供了保障。

第5章 结论与展望

5.1结论

在我国公路桥梁建设不断发展的同时，其病害也日趋严重，这不仅是因为投入运营的时间长，而是因为设计标准在不断提升，旧有桥梁已经不能完全满足当下车辆行驶需要。桥梁的病害加固问题应该引起相关部门的重视，不断提出新的加固技术以及施工技术，推动我国桥梁的健康发展。

5.2展望

本文通过对G36高速公路大刘郢立交桥的调研，以及查阅大量桥梁病害的资料，经过分析整理得到具体的加固方案，为今后桥梁加固提供了宝贵的参考。笔者虽对公路混凝土桥梁的常见病害如露筋、裂缝等提出了具体的加固方案，但公路混凝土桥梁的病害远远不止本文所提到的这些，这也是后期参加实际工作时需要总结记录的地方，并以此对本论文不断完善。

参考文献

[1]董巍.道路桥梁结构病害与加固施工[J].交通世界，2015，（12）：98-99.

[2] 谢旭华.浅谈道路桥梁结构病害与加固[J].黑龙江科技信息，2010（22）：315.

[3] 韩国良.道路桥梁结构病害及加固流程、技术设计分析[J].中小企业管理与科技，2010（12）：117-119.

[4] 王瑞雪.桥梁工程施工技术[M].北京：中国铁道出版社，2013.

（作者单位：安徽省高速公路路政支队）