[工程案例]桥梁加固实例

[工程案例]桥梁加固实例

许伟光 ( 郑州市市政工程勘测设计研究院广州分院广州 5 1 0 6 4 0 ) 

摘要:随着许多旧有桥梁加入现有交通道路网,旧桥病害现象日趋严重。针对实际桥梁病害,从病害分析,加固机理,加固处理措施以 桥梁加固实例进行分析。 

关键词:桥梁加固实例 病害 加固 

中图分类号:U44 文献标识码: A 文章编号:1672-3791(2010)04(c)-0085-02 随着中国城市的发展,城市道路交通 网日趋完善,许多旧有桥梁由于其所处位 置及当时的建设经济条件,成为了现有道 路交通网的一个重要组成部分。但是伴随 交通量的增长及时间的推移,许多在役桥 梁因其原有的设计施工条件制约,在不断 的灾害荷载和环境作用下,普遍出现病害 问题,需要加固整治。本文就桥梁加固进行 实例分析。

1 桥梁加固实例分析

 1. 1 概况

 广州市某中桥跨越海珠涌,昌岗立交其 中一跨跨越本桥。桥梁全桥长为30m,宽49. 8m,其上部结构分为三幅,其中左右边幅为 三跨钢筋混凝土简支T梁,其跨径组合为 10m+10m+10m;中间一幅为连续刚构,其跨径 组合为2.24m+7.76m+10m+7.76m+2.24m。 下部结构为石砌桥台,钢筋混凝土轻型排架 柱式墩。简支T梁和连续刚构横截面如图1 所示。 根据收集资料显示,该桥经过两次扩 建,第一次扩建竣工于1960年,第二次扩建 竣工于1989年,现有桥梁结构中连续刚构 梁桥为原有第一次扩建部分,简支T梁桥为 第二次扩建部分。根据桥梁检测结果:桥梁 承载能力和正常使用性能均能满足汽—20 荷载等级,全桥结构技术状态综合评分为 64.12分,为D类桥梁,需要对该桥进行中 修。 根据收集资料,连续刚构桥设计荷载 等级为汽车— 13级,简支梁桥部分设计荷 载等级不详。由于经过两次改扩建,原有连 续刚构桥仅保留五片主梁并进行了桥梁加 固和加宽。改扩建后通过桥面铺装新老桥 连为一体,使新旧桥共同工作,利用新加宽 部分,调整了荷载横向分布系数和原桥内 力,减轻原梁负担,间接达到加固补强的目 的,因此原桥承载能力有所提高。

 1 . 2 主要病害 

根据检测报告,桥梁各附属结构(桥面 铺装,伸缩缝、支座等)均存在不同程度病 害。 本桥的上部结构根据检测报告:桥梁 整体外观较差,混凝土构件表面成黑色,有 大面积麻面、蜂窝现象,且开裂较多,多处 主梁底有纵裂缝,可能是里面钢筋锈蚀将 混凝土挤裂造成。主梁侧也有大量纵、横向 裂缝或网状裂缝,横隔板上裂缝更加严重。 大多数裂缝宽度在(0.2～ 0.4)mm之间,而 某些则达到2mm～4mm,直接导致该处的 混凝土脱落。除此之外,混凝土构件露筋也 很严重,多处梁底的受力钢筋暴露在外,产 生锈蚀。 下部结构:由于年代久远,桥墩砼发黄 发暗,且墩身下部由于河水的冲刷出现混 凝土露骨现象。盖梁上有较多水渍,盖梁及 墩身皆有混凝土剥落,露筋现象。 

1 . 3 桥梁加固设计方案

 1.3.1 桥面及附属设施设计

 (1)桥面铺装。 根据收集到的资料,原有扩建的桥面 铺装设计为10cm厚250号细石砼+4cm厚沥 青砼。由于桥梁使用时间较长,现桥面交通 量较大,且原有桥面整体化层砼标号较低 (规范要求铺装层混凝土强度等级不小于 C40),现将桥面铺装进行凿除重铺。 处理方法为对桥面4cm厚沥青铺装层 及10cm厚整体化层进行凿除,重铺整体化 层和沥青铺装层,考虑到不增加桥梁二期 恒载,维持原有铺装层总厚度不变。改造方 案为重铺8cm厚整体化层(内设10@10×10 钢筋网)+三涂FYT-1防水涂层+6cm厚沥 青玛蹄脂碎石混合料(SMA-13)面层。 经过桥面铺装重处理,验算主梁承载 力时可计入部分铺装作用,间接提高主梁 承载力。

 (2)伸缩缝:更换D80模数式伸缩缝。

 (3)支座:本桥的支座病害严重,个别混 凝土板式支座被完全压裂,出现竖向直通 长裂缝,橡胶支座大多变形严重,全桥支座 应进行更换。支座更换为200× 250mm h=42mm方形公路橡胶支座。

 1.3.2 上部结构主梁加固设计

 (1)T型等截面简支梁及连续刚构变截 面梁加固设计。 根据检测报告及结合对桥梁外观检 查,针对现有主梁病害情况,并考虑原桥梁 使用有一定年限,承载力有一定下降,且现 在交通荷载量的不断增加的现状,采用粘 贴钢板的加固形式。

 1)加固机理。 当结构出现承载力不足,桥梁出现严 重的裂缝时,采用粘结剂及锚栓,将钢板粘 贴锚固在砼结构的受拉缘,使其与结构形 成整体,达到提高梁的承载能力及正常使 用状态下抗裂的作用。

 2)加固设计。 合理与安全的设计应控制在钢板发生 屈服变形前,粘结处砼不出现剪切破坏。确 保钢板与被加固构件形成整体受力是加固 成功与否的关键,这需要钢板具有足够的 锚固长度,粘结剂具有足够的正常粘结强 度和耐久性,同时用植入锚筋加强钢板与 砼的连接。

 3)计算方法。

 ①受弯构件的计算与钢筋砼受弯结构 基本一致,所不同的是需考虑钢板的应力 滞后以及撕脱力影响等强度折减系数,通 常可取0.9。计算方法如图2。 受压区高度和截面受弯承载力可按下 式确定: fs As+0.9fayAa－f′s A′s=fcmbX M=fcmbX+ 2 X ho - f′sA′s(ho－a′s) 式中: fs为受拉钢筋的抗拉强度设计值; As为受拉钢筋的面积; f′s为受压钢筋的抗拉强度设计值; A′s为受压钢筋的面积; fay为钢板的抗拉强度设计值; Aa为钢板的面积; fcm为砼轴心抗压强度设计值。

 ②钢板锚固长度计算。 L1≥2fay ta／fcv,其中ta代表加固钢板的 厚度,fcv指被粘砼的抗剪强度设计值。若钢 板粘结长度无法满足以上要求,可在钢板 的端部锚固区粘结U型箍板。

 ③斜截面粘结钢板加固抗剪计算。 当构件斜截面抗剪承载力不足时,可 按图3方法粘结并联U型箍板进行加固,此 时斜截面抗剪承载力可按下式计算(图3)。 V =V0 +2fal Aal Lu／S 同时,满足Lu／ S≥ 1.5 式中: V为斜截面剪力设计值; V0为原构件斜截面剪力抗力值; Aal为单肢箍板截面面积; S为箍板轴线间距。 对于常见箱梁腹板45°斜裂缝,可采用 与斜裂缝垂直的钢板条加固。

 4)处理方法:对左幅简支梁桥、中幅连 续刚构桥及右幅简支梁桥第一跨采用粘贴 Q235钢板的加固形式,其余只对裂缝及表 面缺陷进行处理,具体操作如下。

 ①先对T梁腹板、连续刚构变截面梁梁 肋及横隔板宽度≥0.15mm的裂缝进行灌 浆处理,宽度<0.15mm的裂缝进行封闭注 胶处理。

 ②再对T梁腹板、连续刚构变截面梁梁 肋下缘采用粘贴钢板的方法进行加固,提 高T梁及连续刚构变截面梁梁肋抗弯承载 能力。对梁底露筋部位,应凿除露筋部位的 剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土,对外露锈 蚀钢筋进行除锈处理,而对于锈蚀损失面 积达到钢筋面积的20％ 以上的主筋,必须 将其完全凿出,进行除锈处理后,在其侧面 焊接相同直径的接长钢筋,然后用环氧砂 浆将结构修补平整;待结构修补平整后再 粘贴钢板加固。 

③对T梁腹板、连续刚构变截面梁梁肋 侧面采用竖向粘贴钢板的方法进行加固, 提高T梁及连续刚构变截面梁梁肋抗剪承 载能力。

 ④T梁翼板及连续刚构变截面梁桥面 板,右幅简支梁桥第二、三跨主梁,对宽度 ≥ 0.15mm的裂缝进行灌浆处理, 宽度 <0.15mm的裂缝进行封闭注胶处理; 混 凝土表面麻面、破损等修补按照病害情况 分两种情况进行处理。对疏松层较浅、病 害范围较小的区域采用丙乳砂浆修补, 对孔洞及深度超过6mm的深层疏松层采 用丙乳细石混凝土修补。 

⑤对横隔板采用横向粘贴钢板的方法 进行加固。

 1.3.3 下部结构设计

 (1)盖梁、墩柱加固设计:对露筋部位, 应该外露钢筋进行除锈处理,用环氧砂浆 修补表面的缺损。对墩身混凝土剥落区域 采用环氧砂浆修补。对墩、台处裂缝进行灌 胶封闭处理,对较严重的裂缝粘贴钢板进 行加固。

 (2)墩台基础加固设计:由于墩台基础 上有覆土现场未能进行检查,检查报告中 也未对其进行检测,综合检测报告结论中: 静载试验桥跨的桥墩沉降变位较小,可以 忽略;故暂不对墩台基础进行加固措施。

 2 结语 

本例主要采用了粘贴钢板的加固方 法,该加固方法的优缺点:应用范围广、施 工技术成熟、工艺简单,能有效地提高截面 承载能力。但现场作业量大,后期养护麻 烦,对砼粘贴表面平整度要求高。通过加 固,计算桥梁承载力提高8.1%。 参考文献 [1] 裘伯永,等.桥梁工程[M].北京:中国铁 道出版社. [2] 湛润水,等.公路旧桥技术与实例[M]. 北京:人民交通出版社,2002.

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