橋梁病害形成因素及舊橋拓寬加固技術(shù)

況文芳，陳 暉

(1.江西省公路科研設(shè)計(jì)院;2.江西省公路機(jī)械工程局)

1 橋梁病害形成因素

材料強(qiáng)度的離散性、計(jì)算假定的近似性、作用荷載的隨機(jī)性、和制造與施工質(zhì)量的分散性都可能是橋梁病害形成因素，細(xì)分如下:橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，采用橋型結(jié)構(gòu)不當(dāng);沒(méi)有對(duì)橋梁進(jìn)系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)工作，任由病害侵蝕侵蝕橋梁;沒(méi)有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)程進(jìn)行施工，偷工減料，橋梁本身質(zhì)量差;隨著道路車輛的增多，原設(shè)計(jì)荷載不足，超過(guò)橋梁的承載能力;洪水等自然災(zāi)害對(duì)橋梁的沖擊。

2 舊橋拓寬技術(shù)

2.1 舊橋加寬需要解決問(wèn)題

(1)混凝土的收縮和徐變。

混凝土的收縮指的是隨著時(shí)間的推移，混凝土變硬，體積減少;混凝土徐變指的是隨著時(shí)間的推移，混凝土的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)，并且在這個(gè)過(guò)程中應(yīng)力沒(méi)有發(fā)生任何變化。所以對(duì)舊橋拓寬后，擴(kuò)寬部分與舊橋的徐變和收縮不同步，相對(duì)而言，擴(kuò)寬部分混凝土收縮、徐變更快更劇烈，更多的附加應(yīng)力作用在舊橋上。

(2)基礎(chǔ)的不均勻沉降。

由于舊橋的基礎(chǔ)沉降已基本完成，新擴(kuò)寬部分還要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的沉降。為了避免新擴(kuò)寬部分定型后與舊橋不在同一水平面，要充分考慮和計(jì)算新橋的沉降量。施工時(shí)，天然基礎(chǔ)、樁底沉渣等因素都會(huì)影響到樁的沉降量，所以還要綜合考慮多方面的因素，通過(guò)計(jì)算分析，最終確定基礎(chǔ)的沉降量，保證定型之后在同一水平面。

2.2 關(guān)于舊橋擴(kuò)寬后承載力和車速等問(wèn)題的設(shè)計(jì)

對(duì)舊橋進(jìn)行擴(kuò)寬應(yīng)遵循這樣的原則，擴(kuò)寬部分與舊橋的承載能力保持一致，因?yàn)闃蛄簲U(kuò)寬后必定會(huì)增加新的車道，倘若有一部分的承載能力過(guò)低，為了保證安全，橋梁的通行能力必定會(huì)大打折扣。值得注意的是，提高橋梁的橫向剛度能顯著改善橋梁的承載能力，所以在施工的過(guò)程中，應(yīng)有意識(shí)地加大橫梁的剛度，同時(shí)提高新舊部分的承載能力。由于擴(kuò)寬部分的邊梁、次邊梁的中梁所能分擔(dān)的荷載力是有限的，并不能從根本上解決舊橋荷載力不足問(wèn)題，所以，最好的辦法還是對(duì)舊橋的橫向整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加寬改造，才能最大限度地提高擴(kuò)寬后橋梁的承載能力。

3 舊橋加固技術(shù)

3.1 舊橋加固流程

一般情況下，當(dāng)日常的橋梁維護(hù)已無(wú)法使橋梁達(dá)到最低的通行要求時(shí)，就會(huì)進(jìn)行舊橋加固。

其中，結(jié)構(gòu)可靠性鑒定，指的是對(duì)病害結(jié)構(gòu)的病情進(jìn)行診斷;施工組織設(shè)計(jì)值得是為了保證大型結(jié)構(gòu)加固的質(zhì)量和安全，要在施工前編制成;加固方案，指的根據(jù)病害病情對(duì)癥下藥;加固設(shè)計(jì)，指的是根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行規(guī)范對(duì)加固方案進(jìn)行優(yōu)化。

3.2 舊橋加固方法的選擇原則

若考慮經(jīng)濟(jì)適用性:可選擇不中斷交通、有較好耐久性、耗油少、技術(shù)上可行、功效快的施工方案;若考慮安全美觀性，可選擇對(duì)橋梁進(jìn)行整體的補(bǔ)強(qiáng)加固，修復(fù)、更換病害橋梁構(gòu)件的施工方案。

3.3 舊橋加固的常用方法

(1)塞縫灌漿法。

為了填塞裂縫，避免橋梁鋼筋的進(jìn)一步銹蝕，通常情況下會(huì)對(duì)橋梁的裂縫進(jìn)行灌漿處理。塞縫灌漿主要使用的材料有:環(huán)氧樹(shù)脂漿、水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂砂漿、水泥砂漿等，這些材料根據(jù)一定的比例配備在一起，并通過(guò)噴漿機(jī)按一定的壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)。灌漿一般用于處理橋梁上，下部結(jié)構(gòu)裂縫，并且，灌漿還能提高橋梁結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度。

(2)上部結(jié)構(gòu)加固。

在充分考量技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的情況下，對(duì)不能滿足超限運(yùn)輸要求的舊橋進(jìn)行拼寬橋梁處理，使其達(dá)到實(shí)際的超限運(yùn)輸荷載的要求，保證超限運(yùn)輸安全、暢通。

對(duì)于跨徑石拱橋，在以下兩種情況下，可利用原橋臺(tái)改拱式結(jié)構(gòu)為板式結(jié)構(gòu)，這主要是因?yàn)榈鼗^差產(chǎn)生了不均勻沉降，導(dǎo)致拱圈開(kāi)裂，承載能力降低，不能滿足運(yùn)輸?shù)囊?。同時(shí)，跨徑石拱的橋拱圈厚度同樣會(huì)影響到橋梁的承載能力。

(3)下部結(jié)構(gòu)加固。

橋臺(tái)基礎(chǔ)埋置深度較淺時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的河水沖刷，橋梁地基局部軟弱，并且長(zhǎng)時(shí)間的河水沖刷還能破壞橋梁引道，導(dǎo)致橋臺(tái)發(fā)生不均勻沉降繼而產(chǎn)生開(kāi)裂，對(duì)于這種情況，可以打木樁支撐大橋臺(tái)基礎(chǔ)、采取對(duì)河床用漿砌片石進(jìn)行角鋪砌、上游河床設(shè)置丁壩等加固方式。

對(duì)橋臺(tái)進(jìn)行加固的主要方式是澆筑鋼筋混凝土框架，取消鋼筋混凝土立柱，并在橋臺(tái)上鑿出牛腿的位置，然后使用混凝土把支撐梁、牛腿、橫系梁澆筑成一個(gè)平面上的支撐框架，這種加固橋涵的方法不僅施工方便，而且能縮減工期，經(jīng)過(guò)多次的觀察驗(yàn)證，能達(dá)到很好的加固效果。

(4)橋面鋪裝層的加固。

首先，根據(jù)橋面鋪裝上層、下層的不同功能和受力狀態(tài)采用不同的設(shè)計(jì)方案和材料，合理的瀝青混合材料對(duì)橋面鋪裝層的加固具有重要意義，同時(shí)處理好鋪裝層與橋面板的粘結(jié)不穩(wěn)定的問(wèn)題。其次對(duì)橋梁舊鋪裝層進(jìn)行清除或刨洗，并對(duì)橋面鋪裝層開(kāi)展加固施工。最后對(duì)舊橋面清洗，為重鋪新橋面做準(zhǔn)備。

(5)公路舊橋的管理。

對(duì)于那些車流量大，荷載大的路段，應(yīng)重點(diǎn)檢查該路段上的各個(gè)橋梁，掌握好基動(dòng)態(tài)，分析研究原始檔案材料，其加固處理計(jì)劃不單要科學(xué)、合理，還要充分考慮到基技術(shù)和承受能力。在施工的過(guò)程中，嚴(yán)格按照加固處理計(jì)劃開(kāi)展，把握好重點(diǎn)項(xiàng)目，監(jiān)督施工質(zhì)量。在施工的準(zhǔn)備階段和進(jìn)行階段，收集并保存加固工程的原始資料，總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn)，方便以后加固工程的開(kāi)展。

4 舊橋上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

4.1 增大截面和配筋加固法

一般情況下，橋梁有效高度和抗彎強(qiáng)度的提高是通過(guò)增配主筋、加大梁底面或側(cè)面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。增大構(gòu)件截面和配筋能有效地應(yīng)對(duì)由于橋梁的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性不足引起的問(wèn)題。這種方法主要應(yīng)用在橋梁、拱橋、拱橋拱肋的加固，并能有效地提升橋梁的荷載能力。

4.2 錨噴混凝土加固法

首先要確定好鋼筋網(wǎng)的受噴面并進(jìn)行錨固處理，然后使用高速噴射機(jī)械把混凝土混合料連續(xù)噴射上，繼而混凝土水化最終形成鋼筋混凝土，補(bǔ)強(qiáng)鋼筋和增大的橋梁的受力斷面使得橋梁結(jié)構(gòu)更加的完整和牢固，實(shí)現(xiàn)增大橋梁荷載能力的目的。

4.3 粘貼鋼板加固法

當(dāng)主梁承載力不足以應(yīng)對(duì)不斷增加的交通壓力或者出現(xiàn)嚴(yán)重病害情況時(shí)，梁板橋的主梁極易出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫，嚴(yán)重影響到橋梁的荷載能力甚至存在著一定的安全隱患。這時(shí)可以在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位使用特定的粘結(jié)劑和錨栓來(lái)粘貼錨固鋼板，以鋼板代替增設(shè)的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性，保證橋梁的荷載能力不收影響。

4.4 增設(shè)縱梁加固法

采用增設(shè)縱梁加固法之前，要保證墩臺(tái)地基有足夠承載力并且安全性能好。盡量采用剛度大和承載力高的新縱梁，使新梁與舊梁相連接，使荷載力能在新舊橋梁中合理分布，減輕原有梁所承載的壓力，提高了橋梁剛度和橋梁承載力。如果是在主梁的一側(cè)或者兩側(cè)增設(shè)的縱梁，還會(huì)增加了橋梁的寬度。

5 舊橋下部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)

5.1 擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法

擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法是在墩臺(tái)的基礎(chǔ)是混凝土或磚石剛性實(shí)休式時(shí)采用，能有效地應(yīng)對(duì)由于基礎(chǔ)承載力不足或掩埋太淺產(chǎn)生的問(wèn)題。地基強(qiáng)度越弱，要擴(kuò)大的基礎(chǔ)底面積就越大。

5.2 鋼筋混凝土套箍或護(hù)套加固法

鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進(jìn)行加固法能有效地應(yīng)對(duì)墩臺(tái)開(kāi)裂、貫通裂縫等問(wèn)題。而這些問(wèn)題的產(chǎn)生一般是由于橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)埋深不夠或施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

5.3 橋臺(tái)新建輔助檔土墻加固法

在臺(tái)背之后加建一檔墻能有效地解決由于橋臺(tái)臺(tái)背水平壓力過(guò)大引起橋臺(tái)傾斜問(wèn)題，可以有效地抵御過(guò)大的土壓力。

5.4 墩臺(tái)拓寬加固法

對(duì)墩臺(tái)蓋梁的懸臂采用墩臺(tái)拓寬加固法，這種方法不會(huì)對(duì)墩臺(tái)身和基礎(chǔ)進(jìn)行加固，只加寬墩臺(tái)上部的蓋梁。

6 結(jié)束語(yǔ)

橋梁從開(kāi)始投入使用，甚至是在施工過(guò)程中，就已經(jīng)不同程度受到病害的影響。也就是，病害是不可避免的，只有積極面對(duì)，及時(shí)找出解決的辦法，才能保證橋梁的安全可靠。而隨著道路交通的發(fā)展，對(duì)橋梁的荷載能力帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，為了保證道路的暢通，又不得不進(jìn)行對(duì)橋梁進(jìn)行拓寬加固處理。根本來(lái)看，無(wú)論病害處理還是擴(kuò)寬加固施工很大程度上都是因?yàn)闃蛄旱脑谧畛踉O(shè)計(jì)和建造上沒(méi)有做到位，做充分，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃。

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