旧桥加固改造及其技术的运用

贤金苗

摘要：文章以旧桥加固改造方法为研究对象，结合具体旧桥加固改造工程，分析了旧桥主要病害及原因，阐述了旧桥加固改造方法，并以铰缝加固方案为例，探讨了旧桥加固改造技术的应用效果。

关键词：旧桥;加固改造方法;铰缝加固

With the old bridge reinforcement and reconstruction method as the research object，and combining the specific old bridge reinforcement engineering，this article analyzes the main diseases and causes of the old bridge，describes the old bridge reinforcement and reconstruction method，and then，with the hinged joints reinforcement scheme as the example，it discusses the application effect of old bridge reinforcement and reconstruction technology.

Old bridge;Reinforcement and reconstruction method;Hinged joints reinforcement

0 引言

在公路橋梁运行过程中，钢筋混凝土板梁梁底纵横向裂缝、箱梁梁底横纵向裂缝、桥台盖梁刮蹭、墩柱混凝土脱落等问题的出现，对公路桥梁造成了较大的威胁。而旧桥加固是保障桥梁耐久性的主要措施，通过旧桥加固，可以修复桥梁老化或损坏的结构，提高其使用性能。由此，为保证公路桥梁安全、平稳地运行，对原有桥梁的加固改造措施进行适当分析就变得至关重要。

1 旧桥加固改造工程案例

1.1 工程案例

某高速公路扩建第二标段设计范围为K1012+465～K1024～654，全长12.0 km。该段高速公路区间设有一个收费站。整体路段为双向四车道，路基宽度及路面宽度分别为25.98 m、23.56 m。该高速公路路段桥梁主要有整体现浇板梁桥、箱型通道、箱梁桥三种形式。在该工程段桥梁出现了箱梁底部横纵向裂缝、桥台盖梁刮蹭、脱落及竖向裂缝等病害。

1.2 旧桥加固工程病害及原因分析

由于该高速公路桥梁建于1977年，现有交通量、载重量已远远超出原有设计标准及承载力，而长期超载作用，促使该高速公路桥梁众多部位出现不同程度的破损，特别是1#墩、2#墩墩身均有大量裂缝[1]。

2 旧桥加固改造技术的应用

2.1 方法选择

常用的混凝土旧桥梁加固方法主要包括增大截面法、钢筋加固法、桥面补层加固法、混凝土压力加喷法、铰缝加固施工等。为选择恰当的施工工艺，施工管理人员可利用层次分析的方法，将某一层次的各个指标进行单独分析，通过确定各指标重要度，得出两两判断矩阵。

从影响旧桥加固效果层面进行分析，首层影响因素集合为U=（可靠性、耐久性、延展性、刚度）;而从经济合理性层面进行分析，首层影响因素集合为U=（加固技术熟练度、需加固与被加固间适应性、加固桥梁方案可行性、加固桥梁所在地条件适应性）。利用层次分析法最大特征根计算方式，即：

上述式子中PW为矩阵特征向量。代入矩阵隶属度参数，可得出铰缝加固方案随机一致性比率<0.10，具有良好的经济效益及加固效果。

在铰缝加固施工过程中，主要包括铰缝松散混凝土凿除及凿毛、植筋及钢筋绑扎、模板安装及铰缝混凝土浇筑和养护这4个模块。

（1）在铰缝松散混凝土凿除及凿毛阶段，施工技术人员可从桥梁底部入手，利用风镐破除和电锤，配合人工清理，将1#墩、2#墩墩身铰缝底部松散混凝土凿除、清理干净。随后以3.0～5.0 mm为标准，对铰缝进行凿毛处理。需要注意的是，在铰缝破除阶段，应保持与桥下维护人员的沟通，做好安全维护，防止物体坠落危害过往的车辆及行人。

（2）在植筋及钢筋绑扎施工阶段，施工技术人员可在钢筋加工前期，依据相关要求取样送交检验部门检验。在确定钢筋质量及钢筋保护层厚度符合加工要求的基础上，施工技术人员可依据设计图纸要求，在空心梁翼板上部进行12.0 cm深度的孔洞钻设，并植入12.00 mm钢筋。钢筋布置间距为10 cm，整体桥梁需沿纵方向设置3根钢筋。其中纵方向钢筋搭接均采用镀锌扎丝进行绑扎固定。在钢筋安装完成后，施工技术人员可报验监理工程师，以保证后续施工作业顺利进行[2]。

（3）在桥梁模板安装阶段，施工技术人员可以旧铰缝底为入手点，逐层向上方钻设自密实混凝土灌注孔。整体自密实混凝土灌注孔钻设密度为3.2 m/个，孔径为10.0 cm。需要注意的是，灌注孔应贯穿至混凝土桥面上方，以保证自密实混凝土灌注作业顺利进行。在灌注孔钻设完毕后，施工技术人员可选择红木板，将其加工成所需尺寸后，采用方条连接。随后经铁丝穿越自密实混凝土灌注孔，在钢筋上进行模板安装。在这个基础上，为保证模板平整度，施工技术人员可在调整模板平面及角度的基础上，使用混凝土预制垫块及泡沫胶，固定钢筋保护层厚度及模板边缘空隙[3]。

（4）在铰缝混凝土浇筑阶段，施工技术人员可选择塌落度为220.0 mm的C40自密实混凝土，利用150 m3/h搅拌机进行自密实混凝土搅拌，并严格控制砂石等原料质量。随后施工技术人员可按混凝土拌合及运输、混凝土浇筑的顺序进行铰缝混凝土浇筑作业。其中在混凝土拌合及运输阶段，应严格依据试验操作规程和试验室提供的配比单，进行拌合作业。在拌合站拌制出混凝土料后，可第一时间取样送交实验室，并依据设计要求，进行试块制作。在确定试块符合设计标准后，可利用混凝土运输罐车，进行混凝土运输作业。基于高速公路Ⅰ级桥梁强度、耐久性要求，应加强对混凝土密实度的控制。即在保证混凝土浇筑方法正确的前提下，进行正确的振捣作业。在混凝土振捣作业阶段，可选择插入式振捣器，从前期钻设的灌注孔进行插入振捣，以避免振捣工艺应用不到位导致的模板偏移情况。需要注意的是，在混凝土灌注阶段，应合理利用插入式振捣工艺，保证混凝土可充分地流动填充。同时在下一个灌注口混凝土冒出时，进行对应灌注口浇筑，并控制每一顶部预留10.0 cm高度。在混凝土凝结后，施工技术人员可使用SMA-13沥青混凝土填补灌注口顶部，并将其压实。此外，在混凝土灌注完成后，可封闭一个星期以上的交通。并配置专门的保养人员，保证养护期间路面的湿润度。

2.2 加固施工要点分析

（1）在铰缝加固方案实施期间，钢筋加工安装是非常重要的一个模块。施工技术人员应严格依据现行标准规定，进行非预应力钢筋的合理选择，根据钢筋种类、牌号、等级、生产厂家的差异，进行钢筋的分批次存放。需要注意的是，在钢筋分批次储存期间，施工技术人员应定期抽取施工用钢筋进行力学性能试验，并在清除钢筋油渍、锈蚀、漆皮的基础上，进行成盘钢筋、弯曲钢筋的冷拉调直。一般Ⅰ级钢筋冷拉率应在2.0%以下，而HRB335牌号钢筋冷拉率应在1.0%以下[4]。

（2）在模板安装及铰缝混凝土浇筑施工阶段，施工技术人员在混凝土拌合前应对拌合设备、配料设备进行检查，并依据粗细集料含水量进行施工配合比设置，保证混凝土拌合物颜色一致，无内容物离析或泌水情况。同时在混凝土浇筑阶段，施工技术人员应控制插入式振动器移动间距在振动器作用半径的1.5倍以下，并保证插入式振动器与侧模距离在8.0 cm左右，保证每一部位振动密实，混凝土表层平坦、泛浆。

（3）在铰缝混凝土施工完毕后，施工技术人员应对铰缝混凝土养护强度进行检测。在确定铰缝混凝土平面位置、顶面标高、节点联系、纵向稳定性、横向稳定性后，对加固后的桥梁中缝宽度、梁缝、预埋钢筋位置、梁端线、临孔边梁顺接情况、底板平整度、伸缩缝位置等进行逐一检查。在确定各模块检查合格后，将机械设备及材料调离场地[5]。其中：加固后桥梁边梁位置偏差应在±5.0 mm以下;桥幅宽度误差应在±10.0 mm以下;伸缩缝宽度误差应在±5.0 mm以下;桥梁边梁中心线中缝宽度误差应在±10.0 mm以下。

2.3 加固效果分析与评价

通过铰缝加固处理，某桥梁主拱圈、桥墩刚度、承载力、受力状态得到了有效的提升。经荷载试验（见表1）可得出，加固后桥梁可满足Ⅰ级公路设计载荷标准。该桥梁自加固后交付使用，截止至目前桥梁整体使用状况良好，经检测观测车辆行驶中桥梁无异常振动声响，且主拱肋、桥体间无泌水现象，同时箱梁梁底部出现的横纵向裂缝、桥梁盖板裂缝问题得到了有效的解决[6]。

由上述情况可知，利用铰缝加固施工工艺，具有施工工期短、所占空间小、无构件变形风险、无多余构件结构荷载等优良特点。且利用“植筋、钢筋绑扎+混凝土浇筑”的方式，可以促使加固体与原构件共同作用，在保证受力均匀的同时，也可以最大程度地提升桥梁构件承载能力，限制裂缝发展，最终提高公路桥梁构件刚度及抗裂能力。

3 结语

综上所述，铰缝加工技术是旧桥加固中的主要技术之一，其可以有效修补桥梁底部、侧面裂缝，提高桥梁刚度及抗裂能力。因此，在高速公路桥梁修补作业开展过程中，工程管理人员可根据具体工程需求，选择合理的桥面加固方法，加强铰缝加工施工工艺的应用，保证旧桥修补效果。

参考文献：

[1]刘顺礼，李承辉.旧桥加固技术的研究与实践[J].黑龙江交通科技，2017，40（2）：100，102.

[2]趙 强.碳纤维单向布加固混凝土技术在旧桥改建中的应用[J].科技尚品，2017（6）：21.

[3]唐 政.旧桥加固中体外预应力技术有效运用[J].建材与装饰，2017（36）：253-254.

[4]刘 水.浅谈旧桥改造施工组织与精细化管理[J].山东工业技术，2017（9）：285-286.

[5]韩玉利.碳纤维单向布加固混凝土技术在旧桥改建中的应用[J].中国科技投资，2017（17）：93.

[6]刘国庆.碳纤维复合材料在桥梁加固中的设计应用研究[J].交通世界（下旬刊），2017（3）：116-117.