舊橋加固改造問題的探索

王新華

摘 要：隨著我國是社會經濟的快速發(fā)展，交通運輸事業(yè)得到了長足的發(fā)展，特別是我國基礎建設的不斷深入，國家加大了公路工程建設的力度，公路狀況也得到了顯著的改善。然而我國公路橋梁因設計荷載標準底、耐久性差，不能滿足現代交通運輸的要求，加強超載車輛、自然環(huán)境等因素的制約，導致公路橋梁結構受到影響，增加了橋梁病害，對其正常使用功能造成影響。為了保證橋梁通行安全，必須采取有效的加固方式，提高橋梁的承載性能及通性能力。該文介紹了公路舊橋檢測技術，舊橋評價原則等，并在此基礎上提出了舊橋加固、改造的方法。

關鍵詞：公路舊橋 檢測 評價 加固和改造

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（a）-0242-02

中國改革開放30年來，公路交通發(fā)展迅猛，同時經濟建設過程中對交通運輸也提出了更高的要求。為了滿足國民經濟發(fā)展的需求，我國基礎設施建設進一步深入，公路面貌日新月異?，F階段，我國在用的公路橋梁中，有很大部分是在20世紀70年代修建完成的，隨著時間的推移，在自然環(huán)境條件因素與通行車輛荷載作用下，橋梁的結構、橋面等都出現不同程度的病害，對橋梁正常通行造成一定的影響，并給交通運行帶來了很大的安全隱患。以此，為了保證交通正常通行，提高橋梁通行的安全性，必須對舊橋進行加固處理，提高其通行安全性能，恢復其承載能力。

公路舊橋檢測主要包括對其進行荷載試驗以及結構檢查。其中橋梁檢查主要是為橋梁加固工作做好相應的準備，是制定橋梁加固與維修方案的前提，能夠提高加固方案的可行性。進行橋梁檢查的目的是了解橋梁結構，掌握橋梁損傷以及缺陷，有針對性的進行現場調查與測試，包括對橋梁病害程度、類型、發(fā)展趨勢等的調查，并弄清造成病害的原因，為橋梁維修與加固提供有力的數據支持。荷載試驗就是通過加載試驗，了解橋梁結構荷載承受能力，判斷橋梁在荷載作用下受力部位與狀態(tài)，對橋梁整體的結構穩(wěn)固性、使用性能等做出有效的評價。另外，通過荷載試驗還能夠發(fā)現橋梁中潛在的病害，有效的消除僑聯通行安全隱患。

舊橋的評價原則：我們通常以功能、結構承載力和使用價值。舊橋使用功能的評價主要從設計技術標準、橋梁各部位的完好成度、橋梁養(yǎng)護狀況及意外事故的分析。結構承載能力的評價主要是在對橋梁使用功能評價的基礎上，通過對上、下部結構作靜、動載計算分析，或對靜動載試驗結果分析，對橋梁結構塍載力作出合理的評價。舊橋使用價值評價是對功能、結構承載力兩項評價之后，從技術、經濟合理性的角度出發(fā)，對舊橋在設計運營期間的使用價值作出評價。當分析結果表明：如果對舊橋加固、對舊橋在設改造加以利用的總效益大于新建橋的總效益時，那么就說明對舊橋的加固改造計劃具有一定的可行性，同時提出詳細的可行性報告，然后提出舊橋改造工程申請。

對橋梁上部結構進行改造加固的技術體現在以下幾個方面：（1）橋面補強加固。首先，將舊橋橋面鑿除，然后在橋梁梁頂加鋪混凝土層，保證混凝土層與原橋梁整體結構形成一體，從而改善橋梁整體的荷載能力，提高結構的抗彎強度，實現加固的目的；（2）增大橋梁承載面的配筋數量，隨著橋梁使用年限的增加，橋梁承載能力逐漸下降，一般在橋梁側面、底面增加配筋，或增大主筋的尺寸，提升橋梁整體的坑剪強度。一般來說，這種加固技術在拱橋、梁橋中較為常用；（3）錨噴加固就是利用高速噴射設備，將混凝土噴射到錨固好的加固面上，待混凝土硬化后就會形成一個鋼筋混凝土加固結構，提高橋梁結構的穩(wěn)定性，提高其抗荷載性能，在進行混凝土噴射過程中需要保證其連續(xù)性，避免出現混凝土不均勻，導致裂縫現象發(fā)生；（4）鋼板加固技術主要是在交通流量過大，對橋梁整體結構造成較大的壓力，橋梁主筋發(fā)生腐蝕問題，梁結構上出現明顯的裂縫是。使用粘結劑，將鋼板等材料與橋梁結構有效的粘結在一體，用鋼板替代補強鋼筋混凝土結構，實現橋梁改造加固效果；（5）改善橋梁的受力結構，采用這種改造方式，就是通過相關的計算，結合橋梁通行流量等實際情況，對橋梁結構的受力進行改善，提高其整體的承載能力；（6）預應力加固技術主要針對預應力混凝土橋梁結構，對橋梁受拉區(qū)域施加預應力，在一定程度上消除橋梁自重對荷載的作用，從而提升橋梁結構的承載性能；（7）增加縱梁結構，這種方式就是在保證橋梁橋墩具有良好的承載力與安全性能的基礎上，通過增加縱梁結構的方式，使其與舊橋橋梁一同受力，提高整體的受力性能；（8）拱圈增設套拱加固法。當拱式橋梁的主拱圈為等截面的磚、石或混凝土等實體板拱時，且下部構造無病害，同時橋下凈空與泄水面積容許部分縮小時，可在原主拱圈腹面下增設一層新拱圈，即緊貼原拱圈底面上，澆筑或錨噴混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。

橋梁下部結構加固改造的技術主要體現在以下幾個方面：（1）基礎承載力不足或埋深太淺，經雨水沖刷后，河床改變原貌，導致基礎破壞，出現掉腳、缺損，使下部結構變形等現象，而墩臺又是磚石或砼剛性實體式基礎的情況，采用了擴大基礎加固；（2）墩臺樁基礎深度不足，或由于水流沖刷使樁基礎發(fā)生傾斜的情況，采用增補樁基加固；（3）由于施工監(jiān)理不嚴，質量不好、砂漿不飽滿受外力后墩臺開裂破損出現貫通裂縫的情況，采用鋼筋砼套箍或護套加固，比如六庫大橋的西岸墩腳；（4）橋臺背墻水平力太大，引起橋臺傾斜的情況，采用橋臺新建輔助擋土墻加固；（5）方法：利用原橋基礎，靠墩臺蓋梁挑出懸臂加寬以安裝加寬的上部結構采用了墩臺拓寬的方法；（6）拱橋拱圈開列，承受力受限，采取了拱頂縱向澆鋼筋全板，內襯、外襯拱加固；（7）橋臺上部兩側開裂采用了預應力錨固法。

舊橋加固改造是一項繁雜和高風險的工程，結合以上內容，就如何來選擇加固方法，舉一實例。

表村片石拱橋加固：該橋位于六蘭公路K58+600處，橋原結構為片石拱橋，單孔跨徑為8 m，矢跨比1/2，橋長65 m，橋寬8 m，橋高8.6 m，拱圈厚60 cm，其主要功能是泄洪。建于1986年，次年發(fā)現該橋出現裂縫，1999年裂縫最大寬度達10 cm，并出現二條裂縫明顯的從拱頂到兩橋臺貫通的縱向裂縫，2005年經鑒定為危橋。

裂縫產生的原因：側墻斷面尺寸不足。該橋側墻較高，拱腔內的填料含泥量大，填料壓實不夠，由于填料土壓力的作用，是導致該橋上下游側墻在拱圈產生裂縫的主要原因。

加固方案的選擇：（1）拆除拱圈，加固、加高橋臺重新現澆鋼筋混凝土板梁的改建方案。該方案施工簡便，但是保通便道工作量大，搭設便橋過高，難以保證交通的安全暢通；（2）采取保留原橋拱圈不拆，加固側墻，在拱頂上澆筑40 cm厚的鋼筋混凝土拱圈的方案。由于采用半幅施工，此方案保通方面有一定的難度，但是過往車輛一般都是小型車輛，對施工安全影響不大，新舊拱圈能形成整體受力，效果明顯；（3）采取保留原橋拱圈不拆，加固側墻，在拱定下套澆筑40 cm厚的鋼筋混凝土拱圈的方案。該方案有利于交通的維護和安全暢通，但是由于基礎軟弱新舊拱圈很難形成整體。

加固方案比選：以上三個方案經過反復比較和認證，采取保留原橋拱圈不拆，加固側墻，在拱頂上澆筑40 cm厚的鋼筋混凝土拱圈的方案對該橋的加固是比較合適，

套拱方案的確定，考慮到該橋已使十多年，基礎不均勻沉降已趨于穩(wěn)定，拱圈裂縫的發(fā)展變化趨漸減少和穩(wěn)定。因此，新建拱圈的尺寸為：橋臺和護拱采用7.5#砂漿支砌塊片石，拱圈采用25#鋼筋混凝土澆筑，厚為40 cm，采用￠12@15的二級螺紋鋼筋。

現澆混凝土拱圈和支砌橋臺，用7.5#砂漿支砌塊片石側墻?，F澆混凝土拱圈的關鍵技術就是要處理好新老拱圈之間的聯接問題，使之聯成一體，起到共同受力之目的。采取的辦法是拱上填土清除完畢后，將原拱圈表面的泥土用水清掃干凈，清除原拱圈上松動的小石頭，再安裝鋼筋，在拱圈護拱的背面支砌排水溝，并連接到泄水孔內排出，全橋分兩次進行混凝土拱全的澆筑。每次為半幅，每半幅的橫向鋼筋必須留出70cm長度用于連接，兩半幅拱圈之間采用￠12@15的二級螺紋鋼筋連接，連接長度70 cm。鋼筋混凝土澆筑完成到保養(yǎng)期滿，再填筑碎石土并壓實。

該橋自2006年加固投入使用近一年多，經過多次的實地觀察，新老拱圈橋臺側墻未出現裂縫現象，完全達到了加固的目的。從經費使用的情況來看，與拆除舊橋，重建的方案比較，節(jié)約經費達60%，取得了良好的經濟和社會效益。

橋梁的承載能力和能否正常使用，不僅取決于上部構造，作為其重要的組成部分的下部構造，將直接承受上部構造的荷載，因此，橋梁下部構造的質量好壞也直接影響到其承載力和正常使用，而且有的舊橋梁承載能力的降低和主要病害的產生是由于下部構造的病害引起。因此，在舊橋加固改造工作中，同樣要對橋梁下部結構進行加固改造，保證橋梁整體承載力得到回復，實現橋梁加固改造的目的。

經過長期的實踐證明，對舊橋采用科學的加固改造方式，能夠提高其承載能力以及通行能力，延長公路橋梁的使用年限，同時滿足經濟發(fā)展下對交通運輸的需求。另外，在進行加固改造前，需要對橋梁進行必要的病害檢測與評估，弄清舊橋病害的主要原因，并根據實際的情況，制定科學的加固方案，保證方案具有很強的可行性。