公路桥梁加宽加固设计及施工分析

郭华红

公路桥梁在运营一段周期后需要对其进行加宽加固从而满足新时期车辆运行的要求。基于此，本文结合实际，在分析公路桥梁加宽加固设计特点与方法的基础上，依托某项目工程实例，深入地探讨了桥梁加宽加固设计要点与施工技术要点。希望探究后，可以给此类工程提供借鉴。新时期车辆数量不断逐步增多，载重量也在快速的增加，导致了桥梁设施所承载的负担逐步加重。因为桥梁工程的复杂性比较高，且包含非常多的环节，各个工序的质量要求比较严格，还有社会、自然环境、经济等因素的同时作用之下，必然会给桥梁工程的运行产生不利的影响，尤其是很多桥梁经过长期的运行之下存在着比较严重的损坏问题，必须要落实桥梁的维护管理工作，这是提高桥梁运行性能的关键措施。加固技术的应用，可以使得桥梁的承载性能得到提升，也可以延长使用寿命。

一、设计与施工特点

（1）桥梁加宽改造的要求与旧桥有着明显的差异，不同之处比较明显；（2）桥梁加宽施工难度是很高的，要远比新建设的施工难度要高；（3）桥梁加宽改造要科学合理地使用原有桥梁结构，达到结构设计的标准，连接位置能够满足性能的要求；（4）桥梁加宽改造要合理地应用新技术要新工艺，突出材料的优越性能，保证工程的质量合格；（5）桥梁的加宽改造施工环节要随时监控旧桥运行的安全性不会受到任何的影响。

二、旧桥加宽设计方法

（1）原有桥梁作为改建之后的桥梁一幅车道的形式，然后在其相邻的位置上需要进行新建设的新道路桥梁，但是要保证新旧桥梁的跨径和原桥梁是对应存在的；（2）原桥两侧加宽就是需要在该桥梁中进行上下结构部位的加长、加宽等改造处理，要保证整个桥梁的性能合格；（3）如果原有桥梁结构中的上部结构是无法投入使用的，需要把该位置上存在的混凝土板全部拆掉，然后安装符合工程要求的新混凝土板结构。

三、工程实例

某桥梁项目为当地重点交通基础设施，旧桥梁的总长度是65m，结构形式是简支装配式预应力混凝土空心板的结构，桥面的宽度尺寸是10m，设计荷载汽车-20、挂车-100，具体截面尺寸可见下图1。经过改造前的分析，发现该桥梁内的病害问题主要是为空心板跨中横向裂缝，严重影响桥梁的正常运营。

图1 旧桥横断面结构

本次桥梁确定如下加固实施方案：在发生裂缝问题的部位粘贴碳纤维布。按照本次桥梁加固设计方案，为双侧对称整体加固方式，两侧分别设置4块空心板，总计需要加宽5m，新建设的桥梁结构部分和原有桥梁是相同的，但是新建设的混凝土板要达到设计图纸的规定要求。经过加宽施工之后，整个桥梁表面宽度达到18m，行车道宽度尺寸为15m。新旧桥梁部位的连接应用企口缝铰接的方法，新旧盖梁通过应用刚性连接的方法进行施工，可以确保桥梁的结构性能合格。加宽施工完毕之后，整个公路项目达到二级的标准。

四、桥梁加固施工工艺

碳纤维(CFRP)片材的优势就是强度比较高、粘贴比较方便且不会产生锈蚀的问题，同时抗压强度可以达到普通钢材的10倍以上。CFRP片材的抗弯性、抗剪性、抗压性等方面的性能都比较优越，可以保证加固施工的效果和质量合格，能够达到桥梁的运行标准要求。该材料还能够应用到混凝土墩柱补强等条件之下，可以修复各个结构部位。碳纤维材料在施工中主要是通过表面粘贴的方式来进行，使用粘贴剂直接涂刷在表面，然后可以形成整体的结构。粘贴施工前要进行混凝土表面实施砂纸打磨处理，然后应用清水清洗处理，再进行碳纤维布的粘贴施工。

五、桥梁加宽工艺

桥梁加宽设计方案包含的内容比较多，有旧盖板、空心板、桥面铺装设计等方面，要保证各个部分都要达到要求。

1.新旧盖梁工艺分析

因为本次工程中的桥梁加宽新旧盖梁发现其顶面标高有明显的差异，所以导致了新旧盖板部位出现连接性能不合格的情况，所以在施工中通过新旧盖梁的后浇带和预压施工方式，能够避免连接部位发生开裂的问题，具体施工工艺如下所示。

（1）旧桥盖梁混凝土清理处理，直到露出垫石的外缘部分；（2）旧桥盖梁混凝土清理中，应该保证上部的钢筋紧贴拆除到下弯的部位，如果下弯结构部分的钢筋保护层的厚度在1cm以下，此时需要在整个表面实现开槽作业，然后再逐步地进行下弯作业。下排钢筋上弯的部位需要做好调直处理；（3）新桥盖梁在实现混凝土浇筑施工阶段，应该保证旧桥盖板外部的支座垫石外缘需要到相邻部位的桥梁支座外部边缘中布置后浇带的形式，从而可以有效地防止新桥梁出现桥墩下沉所出现的新旧盖板的内力存在；（4）在新建设桥梁空心板安装和桥面铺设施工全部结束后，要通过自密实混凝土进行施工。具体的盖梁新旧结构的连接形式可见图2所示。

图2 盖梁新旧结构连接设计示意

2.新旧空心板连接设计与施工工艺

在桥梁的新旧空心板通过应用新旧顶底部位中设置植筋的方式，铰缝中应该应用弹性混凝土进行填充处理，使得连接结构部位的质量合格，确保其组合成为整体性的结构，保证新旧空心板部位的质量合格。

（1）旧桥梁的部位会存在有原顶面结构部位的插筋形式，和新施工的板部顶面有预留钢筋进行焊接连接施工；如果发现原插筋结构存在了损坏的问题，就应该再次植入14mm的HRB335钢筋，可以和预留部位的钢筋进行焊接连接；（2）在旧桥边板侧底面植入直径为14mm的HRB335钢筋，保证该钢筋结构能够直接插入到板底的结构位置上，可以使得连接的缝隙达到要求；（3）新旧桥板横向连接部位中的铰缝施工非常关键，可以在该位置上填充弹性混凝土，实现整个桥面板的浇筑作业施工，形成整体结构，但是要注意进行振捣处理，以保证混凝土的密实度合格。

3.新旧桥面铺装工艺

为了能够使得新旧空心板结构部位的连接强度性能达到标准要求，要做好连接位置上的铺装层部分强度提升，要保证铺装层部位的设计达到优越性，具体工艺如下所示：（1）新旧桥板连接施工中应该保证横向0.8m范围内应该达到水泥混凝土的铺装层，其厚度应该达到10cmm以上，且要采用两层钢筋网的结构形式；（2）桥面铺装需要应用弹性混凝土来实现，可以实现整个结构部分浇筑施工成为整体的形式。值得注意的是在新旧桥面铺装施工操作环节，要将原始桥面基础铣刨干净之后进行新桥面工程的施工，从而减少原始桥面处理不干净出现桥面脱空、桥面面层板破裂的情况出现。

4.空心板加宽预压施工工艺

为了能够有效地消除新旧桥梁部位发生是不沉降问题而产生的作用力，要能够有效地消除荷载的影响之下而的新旧连接部位应力不均衡的问题，可以在桥面的部位上进行施压操作。通过预应力的施加，可以实现两个连接部位的质量合格，将重载物质撤离后，受压表面就会直接回弹，所以此时的桥面连接会产生较大的作用力，然后使得新旧结构连接质量合格。主要是工艺方案如下：

（1）新旧桥梁部位的盖梁、空心板在实施必要的后浇带设计中，比如应该在新旧空心板的连接部位上应该保证其两侧需要预先留出40cm宽部位进行后浇带的设置；（2）加宽的结构部分需要进行铺装作业施工后进行强度检查，让整个结构部位达到要求，桥墩两侧需要确保在1.5m的范围之内实施路面的加载质量13t左右的沙袋，进行质量检测；（3）堆载要连续进行，浇筑盖梁、空心板连接部位上应该保证其达到要求；（4）盖梁、空心板等连接部位经过检测后发现强度达标，就要将沙袋全部撤出。这样就会保证加固施工作业全部结束。

六、技术措施分析

1.原有桥梁下部加固措施分析

原有桥梁进行下部加固施工作业，为整个工程中的关键环节。因为该部位进行改造与加固施工和上部有着明显的差异，但是不会给整个基础结构造成影响。如果基础承载性能比较差，无法达到埋设深度的标准，就要通过扩大基础的方式以提升加固效果；外力作用下造成的基础结构变形或者倾斜等问题，要做好补充加固作业处理；墩台出现损害的问题，要在表面通过设置护套的形式进行处理，以防止其结构出现性能下降而损坏的问题。

2.原有桥梁表面改造加固工艺分析

桥梁结构容易存在剥离或者开裂的问题，就会导致桥面存在严重的质量问题，需要提起足够的重视。要结合具体的病害问题，选择合适的加固方式，比如应用实践较长的桥面，要拆除修复处理，而质量问题相对不严重的情况，可以通过表层处理可以达到要求，通过合适的加固处理措施，以提前桥面的性能，满足交通运行的需要。

七、结语

本次加宽改造的桥梁在施工结束后，运营一年的时间，发现新旧空心板并未有任何裂缝的缺陷，表示该加固工艺有着较高的优势，总体效果比较好，可以满足交通的运行需要，具备较高的耐久性、强度与刚度性能，交通运行质量得到很大的提升。