彭浪鸣 陈功

摘 要：本文针对雅西高速公路桥梁混凝土结构及其高湿热气候条件与山区地理环境，提出了适用于高速公路修复养护的设计要点与技术手段，有利于桥梁修复性养护设计工作的科学化、规范化和制度化，提高雅西高速公路养护设计的针对性、科学性，保障桥梁养护的使用性能与经济效益，有助于提高养护工程的管理效果和效率。

关键词：养护设计;雅西高速;换梁设计;支座更换;基础修复;伸缩缝更换

0 引言

雅西高速公路全线桥梁数量较多，结构形式、桥梁类别众多。其沿线混凝土桥梁具有连续弯道、长大纵坡、高墩大跨以及部分路段桥隧交替相连等山区桥梁显著结构特点。为了适应新的发展要求，本文针对雅西高速钢筋混凝土结构桥梁，对修复性养护设计进行阐述。

1 修复性养护设计

桥涵功能性修复主要为较为严重的结构耐久性恢复及为满足功能的要求进行的桥梁复位、加宽、加高、增设与涵泂接长等改造设计，结构性修复主要为对各类导致桥涵构件安全承载能力减低的病害的恢复，更换则主要针对桥涵可更换构件不满足功能要求或到达设计使用年限且经评估不能安全使用时的更换。因此，桥涵修复养护工程设计应对较差、差与危险类别的桥梁的功能性、结构性恢复及构件更换所需要的材料性能、针对性的维修和加固措施、施工要点、修复效果验收指标等内容做出设计规定。

1.1 修复性养护设计计算

对于桥梁修复设计的应充分考虑结构现状、修复措施对原结构的影响，涉及到结构性修复的计算应符合下列要求根据原结构竣工图及设计荷载进行原结构复算。根据现场检测结果、荷载情况、加固维修历史，依据《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21）进行结构检算，并作为修复性养护设计的依据。

对于桥梁计算模型的选取，应在设计模型的基础上充分考虑桥梁病害的影响，计算参数的选取应考虑施工、全过程收缩徐变、结构实际承受的荷载、开裂后结构性能衰减与内力的重分布、预应力损失、新增材料的重量与应变滞后等因素，其计算结果应与桥梁主要病害特征相吻合，必要时应通过实际桥梁局部加载试验，修正计算模型。

在拟定方案后，对相关結构补强措施的效果进行计算验证，计算的结果应满足对应设计标准下正常使用和承载能力极限状态的要求。

1.2 耐久性修复设计

桥涵混凝土构件耐久性修复设计应符合《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》（JTG/T 3310-2019）的相关要求。桥涵混凝土构件耐久性修复设计是针对已发生耐久性病害的处理，设计应根据具体桥涵类型与环境作用等级、耐久性损伤的原因与类型、预期修复效果、预期使用年限确定修复方案与材料。

桥涵混凝土保护层因钢筋锈胀破坏时，应区分碳化侵蚀和氯盐侵蚀。氯盐侵蚀，除钝化钢筋措施外，破损修补的混凝土或砂浆还应混合内掺型钢筋阻锈剂，并根据病害与环境情况采取附加防护措施。

桥涵混凝土构件发生碱-骨料反应导致的破损，除开裂破损修补外应进行表面涂层防护，表面涂层应具备良好的长期密封隔水能力。

1.3 几何复位修复设计

桥梁复位适用于桥梁上下部结构出现超出设计允许范围的纵、横向位移、扭转或倾斜需要恢复其正常位置的情况。外力纠偏法需在倾斜结构附件的适当位置，设置锚桩、锚碇等抗拔结构，支承千斤顶或卷扬杋对结构施力使其复位。

桥梁结构几何复位设计中，应对反力体系、限位结构、临时支撑体系进行复核验算，满足强度、刚度、稳定性及局部承压要求。桥梁下部结构桥台、墩柱倾斜等的复位，可采取外力纠偏法，基底掏土纠偏法及堆载或卸载纠偏法。对于基底掏土纠偏法适合均质黏土或砂土浅埋基础的纠偏。也适于采用人工挖掏或水力冲掏方式。堆载或卸载纠偏法适于软弱地基纠偏量不大的浅埋基础纠偏。

1.4 换梁设计

类似于姚河坝大桥这种出现上部结构垮塌的情况，需要进行上部结构的更换。通常，置换的新梁体设计可采用混凝土结构、钢结构及钢混组合结构，推荐采用钢结构与钢混凝土组合结构，以降低驮运或安装机具的负荷要求，下部结构的承载要求，节约场地及提高效率。桥梁主梁整体驮运置换适用于交通繁忙、应急保通等对桥梁维修需求时间尽可能短的情况、上部结构技术标准或技术条件已不适应当前交通运行需求且进行加固改造的可行性较差的情况;单片梁（肋）的置换适用于上部结构整体完好，只是其中单片或多片梁体出现损伤或其他病害导致其不能满足协同承载要求的情况。

1.5 上部结构修复设计

梁桥主要的加固修复方案包括粘贴或拼接钢板、粘贴纤维复合材料、增大截面、增设承重构件、增强横向联系、增设体外预应力、加强或更换薄弱、受损构件、改善钢构件疲劳细节，改变结构体系（简支变连续、增设支架或桥墩等）等。

对于雅西高速常见的混凝土梁桥结构性病害修复，应根据病害成因、施工条件综合采用一种或者多种整体性和局部性的补强方法修复梁桥上部结构的承载能力。对于表观或内部缺损对截面的削弱导致结构承载能力不足时，不可直接采用表面修补的方式，宜通过卸载降低残余结构断面的恒载内力后再进行修补。此类设计要注意加强新旧构造物的界面构造，以满足层间抗剪连接要求，使其形成协同受力的整体。

类似于腊八斤大桥等的预应力连续钢构箱梁桥，假设发生开裂与下挠，则开裂与下挠的机理与预应力的损失有重要相关性。在目前缺乏有效检查有效预应力的情况下，对有效预应力的模拟，应依据压浆密实度检测、锚固区外观检查等检测情况进行预估，再通过结构模拟分析试算，对比理论计算结果与实际开裂情况和下挠量的吻合度，最终确定有效预应力。开裂模拟要考虑结构刚度的损失与由于刚度变化导致的结构内力重分布。建设条件包括可利用的结构内外的空间，加固期间通行交通等。

1.6 下部结构修复设计

雅西高速常见大纵坡及高墩，对于常见的这类桥梁下部结构的结构性修复设计，应注意下列要点：

盖梁的结构性修复主要应为控制承载力不足或基础沉降过大导致的结构性开裂。盖梁常用的加固方法有：粘贴钢板加固、粘贴纤维复合材料加固、增大截面和配筋法加固、体外预应力加固、改变结构体系加固、外包钢加固。

桥梁墩台墩身的加固需根据桥梁墩台墩身状况并根据计算采取不同的加固措施。墩台常用的加固方法有：增大截面和配筋法加固、钢筋混凝土围带或钢箍， 碳纤维布缠绕、换填台背填土。

由于基础或地基导致的墩台身结构损坏，应先加固基础和地基。

由于上部结构、车、船及漂浮物撞击导致的墩柱开裂时，可采取灌缝配合套箍加固的方案。

1.7 基础修复设计

桥涵基础进行结构性修复设计时当地基土质比较坚实，而墩台又是砖石或混凝土刚性实体基础，基础承载力不足或具有较大的不均匀沉降时，可采用扩大桥梁基础底面积的方法。对于桥梁墩台基底下有软弱层，墩台发生沉陷，桩的深度不足或水蚀或冲刷等原因使桩基外露或发生倾斜的情况，可采取增补桩基加固法。

对于基础沉降导致涵管或管节的沉陷、变形、错裂，涵洞侧墙倾斜时，可以挖开填土处理地基后重建基础。

基础的加固设计应注重新旧基础的结合、协同受力与沉降差的控制，视情况可采取加长摩擦桩桩长，桩底压浆、堆载预压后浇筑承台接缝、加大扩大基础截面等技术措施降低不均匀沉降的不利影响。对于新旧基础应可靠连接，除接缝钢筋外，还可采用预应力加强新旧基础的连接。

1.8 支座更换设计

进行桥梁支座更换设计时，应充分考虑支座处施工空间小、工期要求較短，不中断交通等条件限制，采用的合理的维修更换措施与材料机具设备，进行迅速可靠地更换。

支座符合下列情况之一的，应进行更换：（1）橡胶支座不均匀鼓包;（2）橡胶支座严重开裂，钢板脱漏;（3）支座变形超限;（4）支座超过设计使用年限，经检测评估不能满足支座功能要求;（5）支座构件严重锈蚀、断裂，变形受限，经检测评估无难以修复或无修复价值。

新换的支座应与结构体系相适应，与原支座使用功能和几何尺寸一致。但是，由于支座更换的主要花费在措施费上，所以在不影响桥梁结构安全的前提下，通常建议等损坏比例达到一定合理程度的时候再进行但概率批量顶升更换。同时，横桥向同一墩台上的同一排中的个别橡胶支座需要更换时，宜将同一排支座全部更换。

1.9 伸缩缝更换设计

支座通常由橡胶材料制成，在使用过程中容易发生老化、剪切变形、开裂、脱空等病害。通常，支座出现下列情况时，就可以进行支座顶升更换：

（1）伸缩装置达到设计使用寿命，经检测评估不能继续使用的伸缩装置整体或局部构件出现严重老化、变形、破损、松脱，装置不能正常伸缩及转动，经检测评估不能继续使用的;

（2）伸缩装置槽区混凝土较大范围破损、开裂时，车行道伸缩缝槽口新浇混凝土强度等级应比原结构混凝土提高一级，宜采用早强的钢纤维混凝土;

支座更换时，应根据原有伸缩装置的结构类型、破坏原因、交通量和重车组成、槽口现状及环境条件，结合实际温度变化计算最大伸缩量选择新伸缩装置类型与构造。

2 结语

本文针对雅西高速公路桥梁混凝土结构及其高湿热气候条件与山区地理环境，提出了适用于高速公路修复养护的设计要点与技术手段，有利于桥梁修复性养护设计工作的科学化、规范化和制度化，提高雅西高速公路养护设计的针对性、科学性，保障桥梁养护的使用性能与经济效益，有助于提高养护工程的管理效果和效率。

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