桥梁维修加固工程设计方法研究

刘志龙

(福建省交发工程设计有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概况

在某地区拥有较多的桥梁建设工程，包括城市跨线桥、互通立交桥以及人行地道等。近些年来，随着城市交通的不断增长，以及车辆荷载的不断增加，一些桥梁出现了严重负荷的问题，因此表现出了一些病害。为了确保交通安全，决定对这些病害桥梁进行加固处理。根据桥梁病害检测结果，病害问题较为严重的桥梁有10座。为了能满足日益增加的车流量，针对存在严重病害的桥梁，对其采取加固维修处理。

2 病害原因分析

在进行桥梁加固前，需要对桥梁的病害情况进行汇总同时分析清楚其病害原因，分析结果将对加固处理方案有直接影响。只有在诊断清楚的情况下，才能做好桥梁的维修工作。一般情况下，对桥梁病害情况诊断主要包括现场检查、荷载试验以及采取专项检测。结合本城市病害桥梁的诊断，结果表明桥梁存在的主要病害问题为：支座失效、桥梁梁体和柱体出现开裂、桥面裂缝等。

根据对这些病害问题的分析和研究，初步判定可能造成这些病害问题的主要原因包括：车辆超载、设计未准确预估车流量、施工质量、后续养护措施未及时到位等。总而言之、造成这些桥梁出现病害问题的原因有很多，在多种原因的共同影响下，导致结构出现开裂问题，开裂之后在其他因素的影响下将加大原有病害发展，导致新的病害出现，甚至桥梁使用安全受到影响。

3 维修加固设计思路

这些病害桥梁的结构形式主要为混凝土连续箱梁，其跨径范围主要在20～40 m。在原设计方案中，这些桥梁的设计荷载标准为汽-20、挂-100。考虑到这些桥梁主要是分布在城市中心，并没有重载车辆通行，因此结合现行规范要求的荷载等级对其采取加固设计。

考虑到这些桥梁出现了混凝土裂缝和钢筋锈蚀等问题，这会对桥梁的实际承载力造成不利的影响，因此在桥梁加固设计中，首先复核原有桥梁承载力。

验算桥梁结构的正截面承载力时，所采用的基本公式与一般的预应力砼结构基本相同。但考虑到由于桥梁开裂导致部分钢筋出现锈蚀，因此需要考虑钢筋锈蚀后，钢筋截面面积和屈服强度会降低。钢筋应力的计算需要考虑协同工作降低系数Ks，以及混凝土和钢筋之间粘结强度会降低。验算时，结合钢筋不同的锈蚀程度，采取不同的折减系数来验算桥梁结构的正截面承载力，一般折减系数在0.8～0.9之间。

在对桥梁结构进行斜截面抗剪承载力计算时，由于桥梁结构存在斜裂缝，因此需要考虑此裂缝会影响混凝土抗剪承载力。同样由于桥梁结构箍筋和弯起钢筋锈蚀，会影响结构抗剪能力。为了考虑这些不利因素，在进行结构抗剪承载力验算时，引入斜裂缝的影响系数βcs，对箍筋和弯起钢筋锈蚀，则考虑其强度折减系数αsv、αsb，在考虑这些影响之后所确定的抗剪承载力计算公式如下：

γ0Vd≤Vcs+Vsb

(1)

Vcs=βcsα1α2α30.45×

(3)

Vsb=0.75×10-3αsbfsd∑Asbsinθs

(3)

式中，βcs为考虑斜裂缝对混凝土抗剪承载力影响的修正系数。如表1所示为该系数的取值。式中，αsv、αsb为箍筋和弯起钢筋考虑锈蚀影响的折减系数。

表1 βcs的取值范围

根据验算结果，由于斜裂缝影响对承载力折减，钢筋混凝土连续箱梁的截面抗剪承载力出现了8%～10%的降低。因此对于梁体存在斜裂缝的桥梁，可以采用粘结纤维布的方式进行加固处理。同样的，需要对粘结纤维布之后的梁体进行承载力的计算。根据规范公式的计算，可以知道，采用粘贴纤维布进行加固处理之后的梁体能够满足规范对于斜截面承载力的要求。

对于这些桥梁出现的其他病害问题，可以分别采用以下的方法进行处理。

(1)伸缩缝病害。对于伸缩缝出现问题的桥梁，应将存在问题的伸缩缝全部进行更换处理。在更换伸缩缝时，应做好杂物清理工作，重点应确保梁端与桥台之间、梁端与梁端之间的清洁工作，清理之后应确保所有缝隙能够两侧通视。

(2)支座病害。对于支座病害问题的处理是本次加固工程的施工难点。在进行支座更换时，需要将桥梁顶升。该工序存在很大的难度。在支座顶升施工过程中，应做好千斤顶的调试，应确保行程一致。在顶升托架、空心板顶升和下落操作过程中，应统一安排，并派专人复合千斤顶的行程高度。

(3)箱体裂缝。对于箱体裂缝宽度的不同，所采取的处理措施也不相同，其具体的处理措施为表2所示。

表2 箱体裂缝的处理措施

(4)柱墩裂缝。对于由于局部承压作用所引起的柱顶裂缝，可以采用灌浆封闭处理的方式，灌浆材料可以采用环氧树脂浆液，并且对于柱头可以采用预应力钢板箍进行加固处理。对于其他位置出现的裂缝，则可以采用环氧树脂浆液进行粉刷处理。之后对裂缝发展情况进行观察。对于宽度在0.1 mm以下的裂缝，采用表面封闭处理即可，对于裂缝超过0.1 mm的，则应采用化学压力灌浆的方法进行封闭。

(5)混凝土桥面铺装裂缝。首先应对裂缝进行处理，之后采用钢筋网片进行加强，最后在其上铺设一层沥青混凝土，其厚度控制在5 cm即可；同时还应做好桥面的防水处理。经处理后的桥面铺装裂缝位置不再出现新的裂缝，从处理后的实施效果表明，这种处理方法是可行的。

(6)混凝土碳化、钢筋外露、主梁铰缝断裂漏水问题。将破裂处的混凝土清理干净，并对钢筋进行除锈处理，对于裂缝采用压浆的方式进行封闭。对于梁体空洞处，可以采用环氧砂浆进行填补处理。对于问题较为严重的问题，则可以采用粘贴纤维布的方式进行加固，这样可以有效的提高梁体截面的承载力。

4 结 语

交通运输的快速发展，导致了桥梁病害问题不断加重。文章通过结合病害桥梁进行加固处理，病害分析结果表明，桥梁主要病害为：伸缩缝损坏、支座失效、梁体移位、梁体裂缝、柱体裂缝、桥面大面积骨料外露、桥面裂缝较多、混凝土碳化等。针对这些病害问题，提出一系列的加固设计思路，如存在斜裂缝的桥梁，采取粘结纤维布加固方案。从加固效果表明，文中针对不同病害问题所采取的对应加固方案是经济有效的。