公路橋梁加固設計論文

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1工程概況

根據大橋外觀檢測及荷載試驗報告，目前大橋出現了混凝土表面蜂窩、麻面;保護層較薄，箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕，翼緣板間滲水，預應力混凝土T梁梁體裂縫，橫隔板斷裂，蓋梁裂縫和樁基露筋、部分支座出現局部脫空、老化、開裂和剪切變形、鋼板銹蝕、防塵罩破損等現象。

2主要病害原因分析

2．1通行車輛

該橋修建于20世紀80年代，已經運營27年。原橋梁設計為一級公路橋梁，按照交通部《公路工程技術標準》(JTJ001-97)的規定，一般能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為15000～30000輛。免費通行前交通量已經超過了原設計交通量的60.2%，免費通行后，交通量較免費通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技術標準》(JTGB01-2003)，免費通行后平均日交通量是四車道一級公路能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量上限30000輛的1.92倍，平均日交通量已經達到六車道高速公路能適應的年平均日交通量標準(45000～80000輛)。由上可見，限載前，該公路大橋車流量遠超過當初設計標準，再加上超載車的數量和超載重量都越來越多，對橋面鋪裝、T梁、支座、蓋梁、橋墩等各個承重部位均造成不利影響。

2．2T梁病害

(1)混凝土施工質量較差，施工完成后，混凝土表面出現蜂窩、麻面;保護層較薄，箍筋外露;底板混凝土剝落、鋼筋外露銹蝕，翼緣板間滲水。此類病害短期內不會引起橋梁承載能力的降低，但對結構耐久性影響較大。如表層混凝土剝落導致內部鋼筋銹蝕，繼而引起混凝土更大面積的銹蝕開裂，長期作用會降低截面剛度、減小鋼筋的有效直徑，對于預應力混凝土橋梁，如果鋼絞線銹蝕后果將很嚴重。

(2)在主梁跨中1/4L～3/4L之間，腹板產生大量由下而上的豎向、斜向裂縫和對稱貫通裂縫。該裂縫的主要成因是:主梁1/4L～3/4L跨附近承受較大彎剪導致梁體腹板混凝土主拉應力超過允許值，進而產生裂縫。而在主梁支點附近，梁體腹板上產生斜向裂縫。該類裂縫的主要成因是:主梁支點附近位置承受較大剪力，當主拉應力過大或腹板抗剪能力不足時會導致斜向剪切裂縫的產生。主梁斜截面強度不足會導致結構產生剪切性破壞，該類破壞屬于脆性破壞，在橋梁結構中不允許發生。

2．3蓋梁病害

由于橋梁運營時間較長，伸縮縫橡膠條破損漏水，蓋梁上建筑垃圾堆積，排水不暢，加上蓋梁混凝土施工缺陷，環境中的水及侵蝕性介質就可能滲入混凝土內部，導致了混凝土碳化和鋼筋銹脹，影響結構的受力性能和耐久性，部分蓋梁的整體承載力降低。

2．4支座病害

橋梁支座已經使用27年，橡膠開始老化，鋼板嚴重銹蝕，支座已經接近使用壽命。

3加固設計

針對此現狀，考慮到原設計T梁抗裂安全儲備較小，T梁間橫向聯系偏弱，考慮進行全面加固。除對出現病害的部位進行維修加固外，另從兩個方面加強橋梁的橫向聯系和承載力:①對尚未出現但未來最可能出現病害的T梁進行整體性加固，提高T梁的承載能力;②對全橋T梁橫隔板進行整體性加固，提高橋梁橫向剛度;③將原有橋面鋪裝鑿除，采用雙層鋼筋網片或并筋橋面鋪裝，加強橋梁的整體性。主要加固方案如下:

(1)對全橋已出現裂縫的所有T梁全部進行加固，考慮到橋梁西半幅未來通行重車的可能，有必要對西半幅未出現裂縫的部分T梁進行整體性加固，如西半幅單跨有2片及2片以上T梁出現裂縫需要加固的，則西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案為裂縫封閉、破損修復后進行梁底粘貼鋼板。腹板粘貼鋼板。對梁體豎向裂縫嚴重的T梁增加體外預應力。本次加固中，考慮到20mT梁梁體未出現斜向裂縫，不采用腹板粘貼鋼板加固;40mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫，采用腹板粘貼鋼板加固，加固范圍為2～6號橫隔板之間的腹板，其中，跨中6.5m范圍腹板粘貼水平鋼板，其余粘貼斜向鋼板，另1～2和6～7號橫隔板間腹板出現裂縫，則對1～2和6～7號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固;50mT梁腹板有豎向裂縫或斜向裂縫，采用腹板粘貼鋼板加固，加固范圍為2～7號橫隔板之間的腹板，其中，4～5號橫隔板間腹板粘貼水平鋼板，其余粘貼斜向鋼板，另1～2和7～8號橫隔板間腹板出現裂縫，則對1～2和7～8號橫隔板間腹板粘貼斜向鋼板加固。T梁自東向西依次為1#、2#、3#－7#T梁。腹板粘鋼除116－1#、123－1#、124－1#、133－1#134－1#、135－1#梁采用方法1加固外，其余均采用方法2。而對于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁體出現4條或4條以上豎向裂縫，或梁體出現2條或2條以上豎向貫通裂縫，則對T梁采用體外預應力加固，其余計劃加固的T梁采用梁底粘貼鋼板加固。

(2)對全橋未加固的所有橫隔板進行加固，增大橫隔板截面，加強橫向聯系，避免單梁受力。具體方案為對全橋尚未加固的20m、40m、50m跨T梁橫隔板采取粘貼鋼板加固或整體性加固，鋼板材質采用Q345B，鋼板厚度6mm，鋼板外露表面進行防腐涂裝。并對40m、50m跨T梁橫隔板鏤空的部分植入鋼筋，澆筑快速修補料增大橫隔板跨中截面。

(3)對出現裂縫和大面積銹脹的蓋梁進行加固，對蓋梁出現嚴重銹脹的部位進行處理，首先將銹脹部位混凝土鑿掉，其次對發生銹脹鋼筋進行除銹處理，后澆筑環氧混凝土(在破損區域過大處使用)進行修補，對病害嚴重或出現受力性裂縫的蓋梁進行粘貼鋼板加固。

4加固前后結果對比分析

經體外索加固后，雖然邊梁的抗力值未變，但由于體外預應力索改善了結構的受力性能，邊梁跨中彎矩值降低了4.9%。40mT梁經過粘貼鋼板加固后，中梁的跨中承載能力較設計時提高了8.39%;50mT梁經過粘貼鋼板加固后，中梁的跨中承載能力較設計時提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥計算彎矩Mj，中梁、邊梁的持久狀況和正常使用狀況的各項指標均滿足《公路橋涵設計通用規范》(JTJ021-89)及《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ023-85)的要求。

5結語

本次加固基于相關的設計文件、竣工文件及歷次檢查、檢測、試驗和評估報告，參考相關設計規范，分別采用橋梁專用軟件Midas、橋梁博士、以及人工手算方式進行計算、復核，所有設計滿足要求。本次共加固20mT梁44片，40mT梁112片，50mT梁94片，20m跨徑橫隔板569片，40m跨徑橫隔板1459片50m跨徑橫隔板2571片，經檢測部門鑒定驗收，所有加固質量符合要求。橋梁加固技術是目前橋梁工程中一個新的研究領域，選擇合理的加固方案是保證橋梁加固效果、質量及減少成本的重要前提，文章結合工程實例，提出了某大橋T梁、橫隔板及蓋梁的加固設計方案，解決了舊橋不用拆除重建而又能滿足設計要求的目的，節約了成本和工期。本文方法為以后同類工程加固設計提供了參考。

作者:王永偉郭艷芹李磊單位:黃河科技學院河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司