公路桥梁加固设计论文

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1工程概况

根据大桥外观检测及荷载试验报告，目前大桥出现了混凝土表面蜂窝、麻面;保护层较薄，箍筋外露;底板混凝土剥落、钢筋外露锈蚀，翼缘板间渗水，预应力混凝土T梁梁体裂缝，横隔板断裂，盖梁裂缝和桩基露筋、部分支座出现局部脱空、老化、开裂和剪切变形、钢板锈蚀、防尘罩破损等现象。

2主要病害原因分析

2．1通行车辆

该桥修建于20世纪80年代，已经运营27年。原桥梁设计为一级公路桥梁，按照交通部《公路工程技术标准》(JTJ001-97)的规定，一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为15000～30000辆。免费通行前交通量已经超过了原设计交通量的60.2%，免费通行后，交通量较免费通行前又增加19.8%。按照交通部《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)，免费通行后平均日交通量是四车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量上限30000辆的1.92倍，平均日交通量已经达到六车道高速公路能适应的年平均日交通量标准(45000～80000辆)。由上可见，限载前，该公路大桥车流量远超过当初设计标准，再加上超载车的数量和超载重量都越来越多，对桥面铺装、T梁、支座、盖梁、桥墩等各个承重部位均造成不利影响。

2．2T梁病害

(1)混凝土施工质量较差，施工完成后，混凝土表面出现蜂窝、麻面;保护层较薄，箍筋外露;底板混凝土剥落、钢筋外露锈蚀，翼缘板间渗水。此类病害短期内不会引起桥梁承载能力的降低，但对结构耐久性影响较大。如表层混凝土剥落导致内部钢筋锈蚀，继而引起混凝土更大面积的锈蚀开裂，长期作用会降低截面刚度、减小钢筋的有效直径，对于预应力混凝土桥梁，如果钢绞线锈蚀后果将很严重。

(2)在主梁跨中1/4L～3/4L之间，腹板产生大量由下而上的竖向、斜向裂缝和对称贯通裂缝。该裂缝的主要成因是:主梁1/4L～3/4L跨附近承受较大弯剪导致梁体腹板混凝土主拉应力超过允许值，进而产生裂缝。而在主梁支点附近，梁体腹板上产生斜向裂缝。该类裂缝的主要成因是:主梁支点附近位置承受较大剪力，当主拉应力过大或腹板抗剪能力不足时会导致斜向剪切裂缝的产生。主梁斜截面强度不足会导致结构产生剪切性破坏，该类破坏属于脆性破坏，在桥梁结构中不允许发生。

2．3盖梁病害

由于桥梁运营时间较长，伸缩缝橡胶条破损漏水，盖梁上建筑垃圾堆积，排水不畅，加上盖梁混凝土施工缺陷，环境中的水及侵蚀性介质就可能渗入混凝土内部，导致了混凝土碳化和钢筋锈胀，影响结构的受力性能和耐久性，部分盖梁的整体承载力降低。

2．4支座病害

桥梁支座已经使用27年，橡胶开始老化，钢板严重锈蚀，支座已经接近使用寿命。

3加固设计

针对此现状，考虑到原设计T梁抗裂安全储备较小，T梁间横向联系偏弱，考虑进行全面加固。除对出现病害的部位进行维修加固外，另从两个方面加强桥梁的横向联系和承载力:①对尚未出现但未来最可能出现病害的T梁进行整体性加固，提高T梁的承载能力;②对全桥T梁横隔板进行整体性加固，提高桥梁横向刚度;③将原有桥面铺装凿除，采用双层钢筋网片或并筋桥面铺装，加强桥梁的整体性。主要加固方案如下:

(1)对全桥已出现裂缝的所有T梁全部进行加固，考虑到桥梁西半幅未来通行重车的可能，有必要对西半幅未出现裂缝的部分T梁进行整体性加固，如西半幅单跨有2片及2片以上T梁出现裂缝需要加固的，则西半幅4片T梁全部加固。加固基本方案为裂缝封闭、破损修复后进行梁底粘贴钢板。腹板粘贴钢板。对梁体竖向裂缝严重的T梁增加体外预应力。本次加固中，考虑到20mT梁梁体未出现斜向裂缝，不采用腹板粘贴钢板加固;40mT梁腹板有竖向裂缝或斜向裂缝，采用腹板粘贴钢板加固，加固范围为2～6号横隔板之间的腹板，其中，跨中6.5m范围腹板粘贴水平钢板，其余粘贴斜向钢板，另1～2和6～7号横隔板间腹板出现裂缝，则对1～2和6～7号横隔板间腹板粘贴斜向钢板加固;50mT梁腹板有竖向裂缝或斜向裂缝，采用腹板粘贴钢板加固，加固范围为2～7号横隔板之间的腹板，其中，4～5号横隔板间腹板粘贴水平钢板，其余粘贴斜向钢板，另1～2和7～8号横隔板间腹板出现裂缝，则对1～2和7～8号横隔板间腹板粘贴斜向钢板加固。T梁自东向西依次为1#、2#、3#－7#T梁。腹板粘钢除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。而对于20mT梁、40mT梁和50mT梁梁体出现4条或4条以上竖向裂缝，或梁体出现2条或2条以上竖向贯通裂缝，则对T梁采用体外预应力加固，其余计划加固的T梁采用梁底粘贴钢板加固。

(2)对全桥未加固的所有横隔板进行加固，增大横隔板截面，加强横向联系，避免单梁受力。具体方案为对全桥尚未加固的20m、40m、50m跨T梁横隔板采取粘贴钢板加固或整体性加固，钢板材质采用Q345B，钢板厚度6mm，钢板外露表面进行防腐涂装。并对40m、50m跨T梁横隔板镂空的部分植入钢筋，浇筑快速修补料增大横隔板跨中截面。

(3)对出现裂缝和大面积锈胀的盖梁进行加固，对盖梁出现严重锈胀的部位进行处理，首先将锈胀部位混凝土凿掉，其次对发生锈胀钢筋进行除锈处理，后浇筑环氧混凝土(在破损区域过大处使用)进行修补，对病害严重或出现受力性裂缝的盖梁进行粘贴钢板加固。

4加固前后结果对比分析

经体外索加固后，虽然边梁的抗力值未变，但由于体外预应力索改善了结构的受力性能，边梁跨中弯矩值降低了4.9%。40mT梁经过粘贴钢板加固后，中梁的跨中承载能力较设计时提高了8.39%;50mT梁经过粘贴钢板加固后，中梁的跨中承载能力较设计时提高了53.2%。且加固后所有梁截面抗力R≥计算弯矩Mj，中梁、边梁的持久状况和正常使用状况的各项指标均满足《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-89)及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023-85)的要求。

5结语

本次加固基于相关的设计文件、竣工文件及历次检查、检测、试验和评估报告，参考相关设计规范，分别采用桥梁专用软件Midas、桥梁博士、以及人工手算方式进行计算、复核，所有设计满足要求。本次共加固20mT梁44片，40mT梁112片，50mT梁94片，20m跨径横隔板569片，40m跨径横隔板1459片50m跨径横隔板2571片，经检测部门鉴定验收，所有加固质量符合要求。桥梁加固技术是目前桥梁工程中一个新的研究领域，选择合理的加固方案是保证桥梁加固效果、质量及减少成本的重要前提，文章结合工程实例，提出了某大桥T梁、横隔板及盖梁的加固设计方案，解决了旧桥不用拆除重建而又能满足设计要求的目的，节约了成本和工期。本文方法为以后同类工程加固设计提供了参考。

作者:王永伟郭艳芹李磊单位:黄河科技学院河南省交通规划勘察设计院有限责任公司