老桥梁加固及改造

2017-01-05王杰昭

城市道桥与防洪 2016年12期

关键词：老桥拱圈桥面

王杰昭

（南通市规划设计院有限公司，江苏南通 226006）

老桥梁加固及改造

王杰昭

（南通市规划设计院有限公司，江苏南通 226006）

介绍了2015年底南通市区市政桥梁普查情况，并对老桥检测结果进行了分析。南通地区老桥梁主要类型为拱桥和简支板梁桥，桥梁病害多发生在上部结构中，并且老桥超载及带病工作较为普遍，老桥的加固改造工作较为紧迫。介绍了简支梁桥和拱桥上部结构常用改造措施。

老桥；检测；加固；效益

0 引言

现有市政桥梁有很多是根据20世纪80年代或90年代初期颁布的设计标准建造的，其设计荷载相对较低。随着各种重型车辆，尤其是工程用重型运输车的不断出现，桥梁负荷日趋加重，加之旧桥部分老化、破损或受原设计标准的限制，己不能适应现代交通运输的要求。

根据2015年底南通市区桥梁普查情况统计，桥梁病害多发生在上部结构中，并且南通地区老桥超载及带病工作较为普遍，对老桥加固改造工作较为紧迫。

经过前期工程案例统计表明，在一般情况下，桥梁的加固费用约为新建桥梁费用的10%～20%，因此，加速旧桥加固或改造技术的研究，不仅能更好地、及时地为现代交通运输服务，而且能为建设单位带来巨大的经济效益和社会效益。

本文根据笔者的工作实践，主要介绍几种老桥上部结构加固及改造措施。

1 老桥检测及结果分析

1.1 检测内容

检测主要内容为桥梁外观检查、专项无损检测、线形测量和静动载试验。

（1）桥梁外观检查

分上部结构、下部结构、桥面系和附属设施等几部分进行。包括混凝土开裂、破损、露筋、钢筋锈蚀、顺筋开裂、保护层脱落、受水浸蚀等病害的检查，重点检查结构受力裂缝。支座变形、脱空、老化开裂等，活动支座是否活动自如。桥面纵横坡是否平顺，桥面铺装有无波浪、车辙、坑槽、破碎、网裂、纵横缝，桥头是否平顺，有无沉降和挤压隆起。伸缩缝有无变形、破损、漏水、跳车、异常声响，螺栓螺帽松动，缝内是否堵塞，接缝处铺装有无破损。泄水管是否堵塞、残缺，桥面是否积水，桥下是否漏水。

（2）专项无损检测

包括混凝土强度检测、碳化深度检测、钢筋位置及保护层厚度检测。混凝土强度检测可采用回弹法以及超声回弹综合法来评定混凝土的强度等级；混凝土碳化深度检测可使用浓度为1%的酚酞酒精溶液和碳化深度测量仪器进行检测；钢筋保护层厚度检测可采用RV10钢筋位置探测仪进行检测。

（3）桥面线形测量

采用电子水准仪对桥面线形进行测量。

（4）静载试验

通过对桥梁主要控制截面挠度和应变的测试，来评价桥梁的承载能力，挠度可使用机电百分表和TDS303静态数据采集仪进行测试；应变可使用钢弦传感器和BGK408钢弦频率仪进行测试。

（5）动载试验

通过动载试验了解该桥在当前状态下的动力特性如自振频率、阻尼比以及固有振型；为今后桥梁养护、状态评估和健康检测提供基准参数。

（6）混凝土碳化深度和钢筋保护层厚度

混凝土碳化深度和钢筋保护层厚度是评价结构耐久性的主要指标。

1.2 检测结果分析

针对以上检测结果，对一些关键部位加以重点分析，并对桥梁病害作出书面报告，对不同性质病害具体分析，重新设计，便可以使老桥满足骤增的交通流量的需要。

2 简支梁桥上部结构常用改造措施

简支梁桥上部结构主要病害为桥面铺装破损、板梁局部保护层厚度不足、板梁截面偏小不满足新规范承载力等级要求[1]。

2.1 桥面补强层加固法

桥面铺装破损，可采用桥面补强层加固，将原桥面铺装全部消除或凿毛，然后加铺一定厚度的补强层，该方法还可增大主梁有效高度，改善桥梁荷载横向分布能力，从而提高桥梁结构整体承载能力或单梁承载能力。

2.2 粘贴钢板加固法

板梁截面偏小，可用粘贴钢板加固法。用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以达到提高结构承载能力的目的。该方法具有基本不改变原结构的尺寸，施工简单，技术可靠，短期加固效果较好，且工艺成熟等优点，是近几年应用最多的加固方法。然而，由于粘贴钢板加固后均须进行必要的表面防护，如环氧砂浆或水泥砂浆保护层，钢板的锈蚀程度较难估计，降低了加固构件的可靠性，增加了加固桥梁的后期养护费用。

2.3 锚喷混凝土加固法

板梁局部保护层厚度不足或截面偏小，可用锚喷混凝土加固方法，该方法主要用于截面尺寸偏小而导致的抗剪强度不足的混凝土梁的加固维修。在确保新旧混凝土粘结质量可靠的前提下，锚喷混凝上加固可明显增大主梁刚度，有效提高结构的耐久性，而后期几乎不需要养护费用[2]。

2.4 改变结构受力体系加固法

改变结构受力体系，是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的，是一种变被动为主动的加固方法。该方法须对原结构的受力状况进行仔细的现场调查与分析，并对转换后的桥梁结构进行可靠的受力分析，最终确定桥梁结构承载能力的提高幅度是否满足规定交通荷载等级的需要。该加固方法的技术关键是如何有效降低桥梁各控制截面的计算内力。该技术的难点在于相邻梁端负弯矩区的处理问题[3]。

2.5 增加横向联系加固法

增加横向联系是通过增设桥梁横向联系，以改善上部结构的荷载横向分布规律，从而达到提高结构整体承载能力的加固方法。一般用于无内横梁或少内横梁的T形截面及工字形截面梁式桥，工程上常在相邻主梁间增设现浇混凝土横梁或钢横梁来提高横向抗弯刚度。该技术的缺点是会对原结构造成一定程度的损伤，对于配筋较为复杂的区域或构件，不宜采用该方法加固设计，以免增加加固后的安全隐患。

3 拱桥上部结构常用改造措施

拱桥上部结构主要病害为拱上建筑破损严重，拱圈截面偏小不满足新规范承载力等级要求[1]。

3.1 拱上建筑加固法

拱上建筑破损严重的，可全部或部分拆除老桥拱上破损结构，重新在老拱圈上建筑新的结构。该加固方法的优点是最大限度地保留原有构造及受力体系情况下，提高老桥使用寿命。该方法施工时注意对称地进行，不使拱圈因荷载不均衡而失去稳定。

3.2 减轻拱上建筑自重法

减轻拱上建筑自重是将原桥梁拱上空腹段普通混凝土构件拆除，改设预应力构件，原实腹段填料清理后换填新型填料。这两种方法尽量不改变原有主拱圈体系内力，通过改变构件尺寸和填料来减轻桥梁上部自重，从而提高桥梁的承载能力。该方法须对原结构的受力状况进行仔细分析，并对改造后的桥梁结构进行可靠的受力分析。

3.3 改变上部结构体系

改变结构受力体系是通过改变桥梁结构受力体系以达到提高结构整体承载能力的目的，是一种变被动为主动的加固方法。该方法须对原结构的受力状况进行仔细的现场调查与分析，并对转换后的桥梁结构进行可靠的受力分析，最终确定桥梁结构承载能力的提高幅度是否满足规定交通荷载等级的需要。该加固方法的技术关键是如何有效降低桥梁各控制截面的计算内力[3]。

拱桥的主拱圈由拱肋、拱波、拱板及横向联系等4种构件组成，用来跨越河道、承受荷载。拱圈上的全部拱上建筑，包括立柱或立墙、腹拱圈、侧墙，以及拱上填料、桥面结构全部由主拱圈承担。改造中增设刚架片或桁架片，通过刚架片的立柱或桁架片的腹杆以及实腹段与原桥主拱圈联成一个整体。增设了刚架片可使原主拱圈成为类似刚架拱桥的主拱腿，增设了桁架片可使原主拱圈成为类似桁架拱桥的下弦杆，所以大大减小了原主拱圈的负担。这样的组合体系可以看作一个新的结构体系，新体系的承载能力大大超过了原主拱圈的承载能力。

3.4 粘贴钢板对上部体系改造

粘贴钢板加固法，是用粘结剂和锚栓将钢板粘贴锚固于混凝土结构受拉面或其他薄弱部位，使钢板与加固混凝土结构形成整体，以达到提高结构承载能力的目的。该方法具有基本不改变原结构的尺寸，施工简单，技术可靠，短期加固效果较好，且工艺成熟等优点，是近几年应用最多的加固方法。然而，由于粘贴钢板加固后均须进行必要的表面防护，如环氧砂浆或水泥砂浆保护层，钢板的锈蚀程度较难估计，降低了加固构件的可靠性，增加了加固桥梁的后期养护费用。

4 结语

上述这些加固技术，较好地满足老桥的改造，在老桥改造中发挥了积极的作用。但是由于每一种加固方案都有一定的适用范围，其适用范围主要由桥梁需要加固的原因和结构的特点、结构所处的环境、当地具体条件，尤其是对加固后桥梁的功能要求所决定的，所以很难提出一种能够解决所有问题的统一方法。在实际操作中，应针对不同的桥型、不同的病害，以及所处不同的环境，选择不同的加固方法，使老桥经维修加固后，取得较好的社会效益及经济效益。

[1]郭永琛，叶见曙.桥梁技术改造[M].北京：人民交通出版社，1991.

[2]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京：人民交通出版社，1991.

[3]叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，1996.