公路橋梁加寬加固設(shè)計及施工分析

郭華紅

公路橋梁在運營一段周期后需要對其進(jìn)行加寬加固從而滿足新時期車輛運行的要求?；诖?，本文結(jié)合實際，在分析公路橋梁加寬加固設(shè)計特點與方法的基礎(chǔ)上，依托某項目工程實例，深入地探討了橋梁加寬加固設(shè)計要點與施工技術(shù)要點。希望探究后，可以給此類工程提供借鑒。新時期車輛數(shù)量不斷逐步增多，載重量也在快速的增加，導(dǎo)致了橋梁設(shè)施所承載的負(fù)擔(dān)逐步加重。因為橋梁工程的復(fù)雜性比較高，且包含非常多的環(huán)節(jié)，各個工序的質(zhì)量要求比較嚴(yán)格，還有社會、自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等因素的同時作用之下，必然會給橋梁工程的運行產(chǎn)生不利的影響，尤其是很多橋梁經(jīng)過長期的運行之下存在著比較嚴(yán)重的損壞問題，必須要落實橋梁的維護(hù)管理工作，這是提高橋梁運行性能的關(guān)鍵措施。加固技術(shù)的應(yīng)用，可以使得橋梁的承載性能得到提升，也可以延長使用壽命。

一、設(shè)計與施工特點

（1）橋梁加寬改造的要求與舊橋有著明顯的差異，不同之處比較明顯；（2）橋梁加寬施工難度是很高的，要遠(yuǎn)比新建設(shè)的施工難度要高；（3）橋梁加寬改造要科學(xué)合理地使用原有橋梁結(jié)構(gòu)，達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，連接位置能夠滿足性能的要求；（4）橋梁加寬改造要合理地應(yīng)用新技術(shù)要新工藝，突出材料的優(yōu)越性能，保證工程的質(zhì)量合格；（5）橋梁的加寬改造施工環(huán)節(jié)要隨時監(jiān)控舊橋運行的安全性不會受到任何的影響。

二、舊橋加寬設(shè)計方法

（1）原有橋梁作為改建之后的橋梁一幅車道的形式，然后在其相鄰的位置上需要進(jìn)行新建設(shè)的新道路橋梁，但是要保證新舊橋梁的跨徑和原橋梁是對應(yīng)存在的；（2）原橋兩側(cè)加寬就是需要在該橋梁中進(jìn)行上下結(jié)構(gòu)部位的加長、加寬等改造處理，要保證整個橋梁的性能合格；（3）如果原有橋梁結(jié)構(gòu)中的上部結(jié)構(gòu)是無法投入使用的，需要把該位置上存在的混凝土板全部拆掉，然后安裝符合工程要求的新混凝土板結(jié)構(gòu)。

三、工程實例

某橋梁項目為當(dāng)?shù)刂攸c交通基礎(chǔ)設(shè)施，舊橋梁的總長度是65m，結(jié)構(gòu)形式是簡支裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土空心板的結(jié)構(gòu)，橋面的寬度尺寸是10m，設(shè)計荷載汽車-20、掛車-100，具體截面尺寸可見下圖1。經(jīng)過改造前的分析，發(fā)現(xiàn)該橋梁內(nèi)的病害問題主要是為空心板跨中橫向裂縫，嚴(yán)重影響橋梁的正常運營。

圖1 舊橋橫斷面結(jié)構(gòu)

本次橋梁確定如下加固實施方案：在發(fā)生裂縫問題的部位粘貼碳纖維布。按照本次橋梁加固設(shè)計方案，為雙側(cè)對稱整體加固方式，兩側(cè)分別設(shè)置4塊空心板，總計需要加寬5m，新建設(shè)的橋梁結(jié)構(gòu)部分和原有橋梁是相同的，但是新建設(shè)的混凝土板要達(dá)到設(shè)計圖紙的規(guī)定要求。經(jīng)過加寬施工之后，整個橋梁表面寬度達(dá)到18m，行車道寬度尺寸為15m。新舊橋梁部位的連接應(yīng)用企口縫鉸接的方法，新舊蓋梁通過應(yīng)用剛性連接的方法進(jìn)行施工，可以確保橋梁的結(jié)構(gòu)性能合格。加寬施工完畢之后，整個公路項目達(dá)到二級的標(biāo)準(zhǔn)。

四、橋梁加固施工工藝

碳纖維(CFRP)片材的優(yōu)勢就是強(qiáng)度比較高、粘貼比較方便且不會產(chǎn)生銹蝕的問題，同時抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到普通鋼材的10倍以上。CFRP片材的抗彎性、抗剪性、抗壓性等方面的性能都比較優(yōu)越，可以保證加固施工的效果和質(zhì)量合格，能夠達(dá)到橋梁的運行標(biāo)準(zhǔn)要求。該材料還能夠應(yīng)用到混凝土墩柱補(bǔ)強(qiáng)等條件之下，可以修復(fù)各個結(jié)構(gòu)部位。碳纖維材料在施工中主要是通過表面粘貼的方式來進(jìn)行，使用粘貼劑直接涂刷在表面，然后可以形成整體的結(jié)構(gòu)。粘貼施工前要進(jìn)行混凝土表面實施砂紙打磨處理，然后應(yīng)用清水清洗處理，再進(jìn)行碳纖維布的粘貼施工。

五、橋梁加寬工藝

橋梁加寬設(shè)計方案包含的內(nèi)容比較多，有舊蓋板、空心板、橋面鋪裝設(shè)計等方面，要保證各個部分都要達(dá)到要求。

1.新舊蓋梁工藝分析

因為本次工程中的橋梁加寬新舊蓋梁發(fā)現(xiàn)其頂面標(biāo)高有明顯的差異，所以導(dǎo)致了新舊蓋板部位出現(xiàn)連接性能不合格的情況，所以在施工中通過新舊蓋梁的后澆帶和預(yù)壓施工方式，能夠避免連接部位發(fā)生開裂的問題，具體施工工藝如下所示。

（1）舊橋蓋梁混凝土清理處理，直到露出墊石的外緣部分；（2）舊橋蓋梁混凝土清理中，應(yīng)該保證上部的鋼筋緊貼拆除到下彎的部位，如果下彎結(jié)構(gòu)部分的鋼筋保護(hù)層的厚度在1cm以下，此時需要在整個表面實現(xiàn)開槽作業(yè)，然后再逐步地進(jìn)行下彎作業(yè)。下排鋼筋上彎的部位需要做好調(diào)直處理；（3）新橋蓋梁在實現(xiàn)混凝土澆筑施工階段，應(yīng)該保證舊橋蓋板外部的支座墊石外緣需要到相鄰部位的橋梁支座外部邊緣中布置后澆帶的形式，從而可以有效地防止新橋梁出現(xiàn)橋墩下沉所出現(xiàn)的新舊蓋板的內(nèi)力存在；（4）在新建設(shè)橋梁空心板安裝和橋面鋪設(shè)施工全部結(jié)束后，要通過自密實混凝土進(jìn)行施工。具體的蓋梁新舊結(jié)構(gòu)的連接形式可見圖2所示。

圖2 蓋梁新舊結(jié)構(gòu)連接設(shè)計示意

2.新舊空心板連接設(shè)計與施工工藝

在橋梁的新舊空心板通過應(yīng)用新舊頂?shù)撞课恢性O(shè)置植筋的方式，鉸縫中應(yīng)該應(yīng)用彈性混凝土進(jìn)行填充處理，使得連接結(jié)構(gòu)部位的質(zhì)量合格，確保其組合成為整體性的結(jié)構(gòu)，保證新舊空心板部位的質(zhì)量合格。

（1）舊橋梁的部位會存在有原頂面結(jié)構(gòu)部位的插筋形式，和新施工的板部頂面有預(yù)留鋼筋進(jìn)行焊接連接施工；如果發(fā)現(xiàn)原插筋結(jié)構(gòu)存在了損壞的問題，就應(yīng)該再次植入14mm的HRB335鋼筋，可以和預(yù)留部位的鋼筋進(jìn)行焊接連接；（2）在舊橋邊板側(cè)底面植入直徑為14mm的HRB335鋼筋，保證該鋼筋結(jié)構(gòu)能夠直接插入到板底的結(jié)構(gòu)位置上，可以使得連接的縫隙達(dá)到要求；（3）新舊橋板橫向連接部位中的鉸縫施工非常關(guān)鍵，可以在該位置上填充彈性混凝土，實現(xiàn)整個橋面板的澆筑作業(yè)施工，形成整體結(jié)構(gòu)，但是要注意進(jìn)行振搗處理，以保證混凝土的密實度合格。

3.新舊橋面鋪裝工藝

為了能夠使得新舊空心板結(jié)構(gòu)部位的連接強(qiáng)度性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，要做好連接位置上的鋪裝層部分強(qiáng)度提升，要保證鋪裝層部位的設(shè)計達(dá)到優(yōu)越性，具體工藝如下所示：（1）新舊橋板連接施工中應(yīng)該保證橫向0.8m范圍內(nèi)應(yīng)該達(dá)到水泥混凝土的鋪裝層，其厚度應(yīng)該達(dá)到10cmm以上，且要采用兩層鋼筋網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式；（2）橋面鋪裝需要應(yīng)用彈性混凝土來實現(xiàn)，可以實現(xiàn)整個結(jié)構(gòu)部分澆筑施工成為整體的形式。值得注意的是在新舊橋面鋪裝施工操作環(huán)節(jié)，要將原始橋面基礎(chǔ)銑刨干凈之后進(jìn)行新橋面工程的施工，從而減少原始橋面處理不干凈出現(xiàn)橋面脫空、橋面面層板破裂的情況出現(xiàn)。

4.空心板加寬預(yù)壓施工工藝

為了能夠有效地消除新舊橋梁部位發(fā)生是不沉降問題而產(chǎn)生的作用力，要能夠有效地消除荷載的影響之下而的新舊連接部位應(yīng)力不均衡的問題，可以在橋面的部位上進(jìn)行施壓操作。通過預(yù)應(yīng)力的施加，可以實現(xiàn)兩個連接部位的質(zhì)量合格，將重載物質(zhì)撤離后，受壓表面就會直接回彈，所以此時的橋面連接會產(chǎn)生較大的作用力，然后使得新舊結(jié)構(gòu)連接質(zhì)量合格。主要是工藝方案如下：

（1）新舊橋梁部位的蓋梁、空心板在實施必要的后澆帶設(shè)計中，比如應(yīng)該在新舊空心板的連接部位上應(yīng)該保證其兩側(cè)需要預(yù)先留出40cm寬部位進(jìn)行后澆帶的設(shè)置；（2）加寬的結(jié)構(gòu)部分需要進(jìn)行鋪裝作業(yè)施工后進(jìn)行強(qiáng)度檢查，讓整個結(jié)構(gòu)部位達(dá)到要求，橋墩兩側(cè)需要確保在1.5m的范圍之內(nèi)實施路面的加載質(zhì)量13t左右的沙袋，進(jìn)行質(zhì)量檢測；（3）堆載要連續(xù)進(jìn)行，澆筑蓋梁、空心板連接部位上應(yīng)該保證其達(dá)到要求；（4）蓋梁、空心板等連接部位經(jīng)過檢測后發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，就要將沙袋全部撤出。這樣就會保證加固施工作業(yè)全部結(jié)束。

六、技術(shù)措施分析

1.原有橋梁下部加固措施分析

原有橋梁進(jìn)行下部加固施工作業(yè)，為整個工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因為該部位進(jìn)行改造與加固施工和上部有著明顯的差異，但是不會給整個基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造成影響。如果基礎(chǔ)承載性能比較差，無法達(dá)到埋設(shè)深度的標(biāo)準(zhǔn)，就要通過擴(kuò)大基礎(chǔ)的方式以提升加固效果；外力作用下造成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變形或者傾斜等問題，要做好補(bǔ)充加固作業(yè)處理；墩臺出現(xiàn)損害的問題，要在表面通過設(shè)置護(hù)套的形式進(jìn)行處理，以防止其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)性能下降而損壞的問題。

2.原有橋梁表面改造加固工藝分析

橋梁結(jié)構(gòu)容易存在剝離或者開裂的問題，就會導(dǎo)致橋面存在嚴(yán)重的質(zhì)量問題，需要提起足夠的重視。要結(jié)合具體的病害問題，選擇合適的加固方式，比如應(yīng)用實踐較長的橋面，要拆除修復(fù)處理，而質(zhì)量問題相對不嚴(yán)重的情況，可以通過表層處理可以達(dá)到要求，通過合適的加固處理措施，以提前橋面的性能，滿足交通運行的需要。

七、結(jié)語

本次加寬改造的橋梁在施工結(jié)束后，運營一年的時間，發(fā)現(xiàn)新舊空心板并未有任何裂縫的缺陷，表示該加固工藝有著較高的優(yōu)勢，總體效果比較好，可以滿足交通的運行需要，具備較高的耐久性、強(qiáng)度與剛度性能，交通運行質(zhì)量得到很大的提升。