高速公路橋涵加固設計分析

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摘要：為適應交通量的發展，有必要采取改擴建措施增加道路的通行能力，而橋梁改造是改擴建工程的關鍵環節。本文以京滬高速公路沐陽段為依托，在對該路段橋涵技術狀況調查分析的基礎上，提出了橋梁加固設計的方案，為其他類似的工程提供指導。

關鍵詞：公路工程；高速公路；拓寬改造；橋涵檢測；加固設計

1工程概況

交通量統計數據表明，隨著道路交通量的增加，京滬高速新沂至淮安段在高峰時段的服務水平已有所下降，尤其是淮安至江都段的服務水平降低明顯。根據現有公路的技術標準，當前京滬高速新沂至淮安段的已經明顯不能適應其功能地位的需要，有必要對限制京滬高速公路整體通行的部分路段進行改造升級，而且京滬高速已有部分路段陸續開展了改擴建工作，改造效果較好［1］。從交通量來看，京滬高速新沂至淮安段原雙向四車道的設計已經難以滿足道路通行需求，特別是節假日的大規模擁堵表明道路通行能力受到限制，有必要采取改擴建措施提高道路的通行能力，將現有四車道擴建為雙向八車道，從而提高道路的整體服務水平，提升道路沿線區域城市的經濟競爭力。橋梁作為道路改擴建工程建設的關鍵節點，有必要對橋涵現有運營狀況進行評定，為橋涵的加固設計提供依據。

2現有橋涵技術狀況評定沐陽施工

2標段的樁號范圍為K752＋150～K761＋650，該標段涉及維修加固的橋梁共5座，另有13座箱涵通道和14座圓管涵。為準確定位橋涵病害位置，橋涵病害調查前應對橋梁結構部件進行編號。以橋梁小樁號至大樁號方向為前進方向，橋臺編號依次為0＃臺和N＃臺，橋梁孔號自第l孔，第2孔依次遞增至第N孔。橋梁的構件編號對單幅橋以里程增加方向為前進方向，從左側向右側依次編號；對雙幅橋從外側向內側依次編號，起始編號為1＃。橋涵病害調查各結構的編號見圖1。2．1橋梁的技術狀況。沐陽施工2標涉及到維修加固的橋梁共計5座，從橋梁病害調查來看，5座橋梁的總體運營狀況良好，結構狀況良好，主線橋梁上部結構部分病害已經得到處治，見表1。預應力混凝土空心板梁底板存在多處裂縫病害，在運營期養護階段，大部分裂縫己完成封縫、灌縫處治，但現場檢測發現2座預應力混凝土空心板梁橋底板存在新增的縱向裂縫，未見橫向裂縫，另有2座預應力混凝土空心板梁橋的鉸縫存在滲水、析白病害，但未見明顯單板受力現象。裝配式預應力混凝土組合箱梁橋上部結構均存在裂縫病害，個別腹板存在豎向裂縫，在運營期養護階段，大部分裂縫己完成封縫、灌縫處治，效果良好?，F場檢測發現新沂河大橋未加固聯跨箱梁底板、腹板新增大量裂縫，新沂河大橋部分孔跨己進行體外預應力加固和粘貼鋼板維修加固，效果良好。S245分離式立交橋部分孔跨已進行粘貼鋼板維修加固，效果良好。在對橋梁現有病害進行匯總統計之后，依據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG／TH21—2011）對全橋的技術狀況進行評定［2］。其中，評定等級為1類橋有1座，評定等級為2類橋有4座，各橋梁的結構型式及評定等級見表2。2．2通道和涵洞的技術狀況。沐陽2標段通道技術狀況總體技術狀況較好，存在主要病害為裂縫、鋼筋銹脹和積水。通道頂板、側墻普遍存在裂縫，部分通道裂縫較多、裂縫寬度超限，部分通道局部存在鋼筋銹脹、破損等表觀缺陷，另有少量通道鋪砌存在積水現象。沐陽2標段涵洞技術狀況總體技術狀況較好，存在主要病害為積水和堵塞。箱型涵洞普遍存在積水現象，圓管涵洞口普遍存在雜草叢生的病害，個別洞口存在雜物堆積、洞口堵塞現象。2．3檢算結果匯總結論。為全面評價橋涵的使用狀況，根據《公路橋涵設計通用規范》（JTGD60—2015）的相關要求對橋涵的承載能力進行驗算分析，荷載采用公路－I。針對橋梁的具體情況，在承載能力評定計算中重點考慮新老荷載標準的區別、拓寬結構對老結構的影響、既有橋梁檢測結果對承載能力的折減、計算模型簡化等［3］。上部結構承載能力驗算結果見表3（16m和20m跨徑的預應力混凝土空心板橋上部結構承載力較好，僅列出13m跨徑的計算數據），下部結構承載能力驗算結果見表4，通道承載能力驗算見表5。由表3～5的驗算數據可知，3種跨徑的預應力混凝土空心板上部結構承載能力均較差，20m預應力混凝土空心板梁橋頂板跨中抗彎不滿足要求，箱型通道的承載能力全部符合要求。因此，對于承載力不滿足要求的橋梁部件應進行加固處理。

3橋涵加固設計

結合橋梁檢測結果和該路段拓寬改造的要求確定橋梁維修加固方案，S245分離式立交橋擴建方案為拆除第3聯，25m組合箱加固利用；新沂河大橋擴建方案為分離新建，左幅第2，5－6，8－9，11－12未加固的聯跨進行加固，其余均擬拼寬利用。結合橋梁病害情況，通過粘貼碳纖維布、粘貼鋼板的措施提升橋梁結構的承載能力［4］。13m預應力混凝土空心板粘貼碳纖維布抗彎加固范圍為10?！?3＃板梁。16m預應力混凝土空心板粘貼碳纖維布抗彎加固范圍為10?！?3＃板梁。20m預應力混凝土空心板橋雙柱墩蓋梁跨中粘貼鋼板抗彎加固。25m裝配式預應力混凝土連續箱梁橋采用碳纖維布和鋼板抗彎加固范圍為4＃梁（內邊梁），4＃梁加固范圍為全橋所有跨。對于梁體出現的裂縫、破損、露筋、滲水等問題，應結合病害出現的橋梁結構部位進行有針對性的處治［5］。對于縫寬小于0．15mm的裂縫，采用樹脂封閉膠進行涂刷封閉處理，對于縫寬大于0．15mm的裂縫，采用裂縫灌注膠或專用環氧樹脂漿液進行灌縫處理。橋梁破損和露筋的部位（除護欄外），均進行鋼筋除銹阻銹和混凝土破損修補處理，混凝土修補采用的材料根據病害所在部位的重要性采用不同的材料?？招陌辶旱装宕嬖谕ㄩL縱向裂縫（部分裂縫已經進行過灌縫處治），裂縫寬度較寬，裂縫達到0．18mm，且縱向裂縫有滲水、滲水痕跡。針對裂縫貫通底板情況，考慮通過灌注水泥基灌膠料自上到下對裂縫進行封堵，使水泥基灌膠料填充到底板縱縫腔內，腔外底板通過灌縫對裂縫進行封閉。另外，在底板粘貼雙向碳纖維網格加固，以提高底板縱橫向抗裂性能及剛度。當空心板梁底板存在通長縱向裂縫，縱向裂縫無滲水或滲水痕跡時，在底板粘貼雙向碳纖維網格加固［6］。對于空心板梁鉸縫存在通長滲水析白的病害，采用鉸縫加固方案，僅靠近墩臺處很小范圍內鉸縫滲水可不做處理。此外，對于內邊梁翼板未設置滴水檐的橋梁，應增設滴水檐。對于支座存在的問題，可根據支座病害情況，逐橋逐墩對支座進行維修更換設計。對于伸縮縫的病害問題，既有橋梁伸縮縫與拼寬部分橋梁一同更換。部分下部結構蓋梁存在明顯受力裂縫，應采用粘貼鋼板的方案加固。

4結論

1）交通量調查是道路改擴建工程的重要依據，橋梁改造設計應與道路交通量相匹配。2）橋涵技術狀況評定不僅要對現有橋梁的病害情況進行調查分析，而且應驗算橋梁結構的承載能力，確保橋梁結構的安全。3）橋梁加固設計應結合橋涵技術狀況評定情況，根據橋梁各部件病害的具體情況，提出針對性的防治措施。

作者:朱建波 單位:中設設計集團股份有限公司