李远涛

(广西壮族自治区公路管理局，广西 南宁 530028)

0 引言

桥梁是陆地交通的重要组成部分，往往修建于咽喉要道，其运行状况可决定整条交通线的运输量，其重要性不言而喻。但桥梁具有施工难度大、技术要求高、投资成本大等突出特点，因此为节约建设资金，同时提高桥梁运行状况及使用寿命，对病害桥梁进行维修加固成为一种常用的既经济又实用的办法。

1 工程概况

西江大桥位于广西藤县境内G321线白沙渡口下游附近。该桥梁建成于2003年，全长1 517.03 m，上构组成为13×16 m(简支梁)+11×90 m(双肋箱拱)+15×16 m(简支梁)。主跨为11孔等跨连拱桥，净跨径90 m；下构桥台类型有U型重力式桥台、组合式桥台两种形式。主跨桥墩均为重力式墩，全桥共设有1 792个橡胶支座。桥面采用水泥混凝土铺装层，总宽度为25.5 m。采用橡胶伸缩缝，共设16道，均采用单缝式伸缩缝。西江大桥主要技术标准见表1。

表1 西江大桥主要技术标准表

2 桥梁病害现状

2013年4月，相关部门在对西江大桥进行定期检测时发现了桥梁各部位均存在病害，具体如下：

2.1 裂缝病害

西江大桥裂缝病害存在的部位包括主桥拱肋、立柱、盖梁、道板、桥面等，几乎涵盖了所有结构。裂缝方向有横向、纵向、竖向等，裂缝范围在0.05～2 mm，且大多都已泛碱。

2.2 混凝土露筋、腐蚀剥落

混凝土剥落也是西江大桥主要病害之一，拱肋、立柱、盖梁、道板、桥面等均存在，裂缝病害往往伴有混凝土剥落、露筋且锈蚀、蜂窝麻面、露粗集料等。其中主桥盖梁最为严重，经检测共发现175处剥落，其中26处剥落露筋，面积合计17.66 m2。

根据检测结果，技术人员对西江大桥主桥总体技术状况评分为53.89分，技术状况等级评定为4类。大桥主要构件均有较大缺损，严重影响桥梁使用功能和承载能力，必须进行维修加固。

3 桥梁各重要部位病害原因及维修加固方案分析

3.1 拱肋病害成因及维修加固方案

3.1.1 病害成因分析

西江大桥拱肋部位存在众多裂缝，经专家分析得出：由于该大桥为多次超静定结构，构件间内力分布相关性较大[1]，行车道板简易支座失效导致结构内力改变，进而损伤到拱肋导致大量裂缝产生。

3.1.2 拱肋加固方案设计

为降低拱肋所受到的汽车冲击力，设计在行车道板下设置橡胶支座[2]，可改善拱肋的受力状态。经计算：拱肋除了存在大量裂缝和破损露筋外，其承载能力富余量较小，因此设计分别采用“增大截面法”和“粘贴钢板法”来加固拱脚区段和拱肋中间区段拱腹，具体措施如下：

(1)在全跨拱背加固高度为30～50 cm的箱型混凝土，先在拱背上现浇高15～35 cm、宽20 cm的三道肋，再安装15 cm厚的预制顶板。在拱脚到2#(或13#)拱上立柱区段拱腹位置浇筑厚70～20 cm的C40混凝土。该措施增大了截面高度，能有效提高截面面积和抗弯惯性矩。

(2)在2#立柱到13#立柱间的中间区段拱腹位置粘贴4道宽40 cm、厚10 mm的Q235钢板，该措施可有效提高截面抗弯承载能力。

3.2 桥面和行车道板病害成因及维修加固方案

3.2.1 病害成因分析

西江大桥桥面铺装过薄(约8 cm)，配筋少，板厚偏小(约33 cm)，经测定其抗弯承载力不足。而且经过多年使用，桥梁行车道板铰缝开裂或脱落严重，导致某一单板受力严重。铰缝较窄较浅，缝内未设有钢筋，造成横向联系较弱。

3.2.2 桥面和行车道板加固方案设计

由于原主桥行车道板厚度偏小，桥面铺装偏薄，其承载能力已不满足设计载荷要求，需全部拆除重新铺装并增设支座，具体加固方案设计如下：

(1)为增强行车道板横向联系和桥面铺装耐久性，设计在行车道桥面加铺装10 cm钢筋混凝土，钢筋标准为φ16 mm，横纵向间距均为100 mm；人行道桥面加铺2 cm厚10#砂浆；在立柱顶位置增设加强钢筋。

(2)铺装完成后在行车道和人行道上再铺设桥面π板，标准均为0.45 m，其中人行道桥面π板断面见图1。为增强桥面板整体性，对每联内纵向相邻两板通过设连续结构体系使其成为整体；横向通过湿接缝连接成整体[3]。

图1 人行道桥面π板断面(单位：cm)

3.3 盖梁病害成因及维修加固方案

3.3.1 病害成因分析

经检测西江大桥盖梁有少量裂缝、混凝土咬边剥落等病害。随着使用时间增长，行车道板产生裂缝渗水问题，造成板下油毛毡腐蚀、挤出破坏，进而导致行车道板与盖梁之间直接接触，在温度力、汽车制动力作用下发生咬边。随着油毛毡简易支座老化失效，盖梁损伤越来越严重。

3.3.2 盖梁加固方案设计

经验算，主桥桥面系改造后盖梁能满足设计规范要求，但咬边剥落削弱了盖梁截面，裂缝降低了盖梁耐久性，所以需对盖梁进行混凝土剥落修补和裂缝封闭处理，具体加固方案如下：(1)将混凝土松动、剥落区域保护层全部凿除，并将露筋彻底除锈；(2)采用同规格钢筋或钢板在其上焊接加强，然后在其上涂钢筋阻锈剂(技术指标见表2)[4]；(3)用掺有钢筋阻锈剂的环氧砂浆施工封填抹平。

表2 喷涂型阻锈剂技术指标表

3.4 支座病害成因及维修加固方案

3.4.1 病害成因分析

西江大桥部分橡胶支座存在偏位变形较大、裂缝发育等病害，分析原因主要有支座本身存在质量问题，极限抗压强度不够，且最初安装质量不过关，对支座的周期保养工作不到位。

3.4.2 支座加固方案设计

拱桥是由多个构件组成的超静定体系，结构复杂，各构件变形关联性强。在支座选型时既要考虑温度引起的行车道板纵向伸缩，又要考虑到温度、活载等因素导致的拱肋变形[5]。

由于每拱跨跨中区段4根盖梁范围内由温度引起的行车道板与盖梁的相对纵向位移较小，普通橡胶支座可满足要求；而由于立柱较高，拱肋变形引起行车道板与盖梁的相对位移较大，设置四氟滑板橡胶支座可适应较大位移。

支座厚度越大越易适应纵向剪切位移和转角位移，其支座-立柱组合刚度差别越小，水平力分配越均匀。据此本工程选用42 mm的普通橡胶支座和44 mm的四氟滑板橡胶支座。每跨的5#～10#立柱盖梁顶设置普通橡胶支座，其余盖梁顶设置四氟滑板橡胶支座。

4 结语

针对西江大桥拱肋、桥面、盖梁和支座等重点部位的病害原因分析，制订了相应的维修加固方案。在满足标准强度要求的前提下节约了加固成本。西江大桥经加固后，其承载力得到显著提高。桥梁加固设计需充分结合工程实际情况，兼顾经济性和实用性。桥梁的病害很大一部分是由于日常管理和保养工作缺乏导致，因此建立一支专业性强、技术水平高的管理队伍也是势在必行。