公路橋梁加固設計要點淺析

周加成

摘 要：2015年底我國公路橋梁數(shù)量世界第一，共有77.92萬座。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、交通量增大，公路車輛荷載等級增加，超載車輛較多，而早年設計的橋梁指導思想注重于材料的節(jié)省，安全度低。一般來說斷面尺寸偏小、結構配筋較少，安全儲備低。橋梁耐久性差和年久老化。近年修建的橋梁，因設計失當或者施工質(zhì)量差造成許多橋梁存在安全隱患。故橋梁加固改造設計工作越來越顯得更加重要。

關鍵詞：公路橋梁 加固設計

1.舊橋加固設計工作包含的工作內(nèi)容

橋梁加固設計的主要工作為：調(diào)查橋位基本情況，橋梁基本情況，查明橋梁結構參數(shù)，查明橋位水文、地質(zhì)情況，搜集橋梁養(yǎng)建史資料，檢測判定橋梁現(xiàn)狀技術狀況，需要提高承載能力時對原橋承載能力進行評定。并根據(jù)路網(wǎng)運營需要，確定本次改造設計荷載標準。根據(jù)調(diào)查的橋梁基本情況、檢測的橋梁狀況以及擬定的本次改造的設計荷載標準提出合理可行的改造設計方案，并提供概算。

2、舊橋加固工作步驟

2.1橋位基本情況調(diào)查：

查明橋位地理位置，路線編碼及名稱，交通組成，道路修改建年代、公路技術等級、設計速度、路基寬度、路面寬度、路面結構形式、路線平縱面組合及其指標等。

2.2橋梁基本情況調(diào)查：

查明橋梁的長度、寬度、凈空，上下部結構形式、設計參數(shù)（矢跨比、拱軸系數(shù)等）、構件尺寸、構造措施以及附屬設施（橋面鋪裝、人行道及護欄、排水設施、錐護坡、調(diào)治構造物狀況），設計荷載、地震動峰值加速度（或抗震烈度）、抗震設防等級、環(huán)境類別等，無設計文件或設計與現(xiàn)場不符時應實地測量相關尺寸、參數(shù)。

查明設計洪水頻率、設計水位標高及洪峰流量、常水位、枯水位，已現(xiàn)最大洪水位標高及洪峰流量、枯水位標高，橋位縱斷面（河床橫斷面）等；

查明設計最大沖刷深度、局部沖刷深度，現(xiàn)河道最大沖刷深度、局部沖刷深度；若為游蕩性河流，河道變遷情況等；

查明橋位地質(zhì)情況、特殊地層物理力學性質(zhì)等，必要時進行相關地質(zhì)勘察。

2.3橋梁養(yǎng)建史搜集：

（1）搜集橋梁修建年份，竣工資料，施工工藝等；

（2）搜集歷次維修加固年份、相應的維修加固原因、措施、及竣工資料等。

（3）搜集歷次橋梁定期檢測報告，分析其中提到的主要病害發(fā)展、變化情況等。

2.4橋梁現(xiàn)狀調(diào)查、技術狀況評定及適用性評定及設計方案的確定：

（1）根據(jù)《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21-2011）對橋梁外觀病害進行現(xiàn)場檢查，量測橋梁各構件病害，填寫“橋梁評定指標檢查評定表”；

（2）需要提高橋梁承載能力時，需按照《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21-2011）要求，對原橋承載能力進行評定。并根據(jù)路網(wǎng)運營需要，確定本次改造設計荷載標準，橋面最小寬度，設計洪水頻率等技術標準；

（3）按照《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG/H11-2004）結合本次改造設計擬定的設計荷載標準，橋面最小寬度，設計洪水頻率等技術標準對橋梁進行適應性評定；

（4）依據(jù)橋梁的技術狀況等級、病害原因分析、橋梁適用性評定等結論，并結合養(yǎng)護技術選擇（技術成熟度、先進性或可靠性、工藝復雜性、施工難易度等）、對原結構的改變程度、施工工期、工程造價、封閉交通時間等相關要素的控制原則綜合分析確定最佳改造方案。

2.5概算

查清材料單價、運距，工程數(shù)量，施工工藝，保暢方案，各省交通運輸廳交通工程定額站最新的公路造價信息。

3.舊橋加固遵循的設計原則和加固方案的制定

3.1橋梁加固改造應首先遵循以下原則：

（1）橋梁加固改造應以橋梁技術狀況評定、橋梁病害原因分析、橋梁實際承載能力評定、橋梁適應性評定為基礎；

（2）橋梁加固改造應滿足安全適用、技術可靠、經(jīng)久耐用、經(jīng)濟合理、環(huán)境保護的要求；

（3）橋梁加固改造后應以恢復使用功能、提高承載能力、增強安全性和耐久性為目的；

（4）橋梁加固改造設計應依據(jù)原橋竣工圖和設計圖及檢測評估報告進行，并經(jīng)現(xiàn)場核對；

（5）橋梁加固改造應結合項目實際情況制定合理可行的施工保暢方案；

（6）橋梁加固改造方案比選應從安全適用性、技術可行性、耐久性、施工難易程度、養(yǎng)護難易程度、對道路交通的影響程度、工程造價等多方面綜合比較，確定最優(yōu)方案。

3.2橋梁技術狀況評定

橋梁技術狀況評定是按照《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21—2011）的有關規(guī)定進行評定。在技術狀況評定時應突出與結構安全、運營安全相關的病害。

橋梁技術狀況評定按照各構件產(chǎn)生的病害標度扣去相應的分值，計算出構件得分，然后根據(jù)構件權重計算出部件得分，最終根據(jù)部件權重計算出總體分值。橋梁最終技術狀況評定按照總體技術狀況結合主要部件的評定方法。

3.3橋梁適應性評定

橋梁的適應性評定包括橋梁的承載能力、通行能力和抗洪能力評定。

3.3.1橋梁的承載能力評定

橋梁承載能力評定應按照《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21—2011）的相關規(guī)定進行評定。橋梁承載能力評定應包括以下工作內(nèi)容：

（1）橋梁缺損狀況檢查評定；

（2）橋梁材質(zhì)狀況和狀態(tài)參數(shù)檢測評定；

（3）橋梁承載能力檢算評定。

橋梁承載能力檢算評定所需的技術參數(shù)，宜依據(jù)竣工資料或設計文件按相關標準規(guī)范采用。對缺失技術資料的橋梁，可根據(jù)橋梁檢測資料，結合參考同年代類似橋梁設計文件或標準定型圖取用。橋梁檢算荷載效應值對于交通繁忙或重型車輛較多的橋梁，汽車荷載效應值可根據(jù)實際運營荷載狀況，按照《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21—2011）的規(guī)定，通過活載修正系數(shù)進行修正。

3.3.2橋梁的通行能力評定

根據(jù)《公路路線設計規(guī)范》規(guī)定的路基寬度最小值并根據(jù)《公路工程技術標準》（JTGB01-2014）第3.6.1條公路建筑界限寬度值判定橋梁凈寬是否滿足要求。

3.3.3橋梁的抗洪能力評定

根據(jù)橋長及孔徑大小、橋（孔）位置、橋下凈寬、基礎埋深、墩臺病害等情況，橋梁抗洪能力劃分為強、可、弱、差四個等級?，F(xiàn)場檢查與測量后，按公路橋梁擬改造采用的技術等級進行簡算評定。將防洪能力評定及水文觀測資料作為制定橋梁維修加固方案的依據(jù)。

3.4加固改造常用方法

加固方案與諸多因素有關，?？紤]的主要因素有：橋梁結構型式；橋位地形、水文、自然狀況；橋梁現(xiàn)狀分析研究結論；施工技術水平；能否封閉交通；預期加固效果；資金投入量等。目前常見的橋梁加固方法主要有：

（1）粘貼鋼板加固法

結構粘貼鋼板加固是一種建筑結構工程的加固新技術。用特制的結構膠粘劑，將鋼板粘貼在鋼筋混凝土結構的表面，能達到加固和增強原結構強度和剛度的目的。結構粘鋼加固方法，與其他的加固方法比較，有許多獨特的優(yōu)點和先進性。

1）堅固耐用：經(jīng)過多年來的工程實踐，已經(jīng)證明完全能保證加固工程的質(zhì)量，結構的強度和剛度都能滿足設計的要求。膠粘劑老化試驗耐久性能滿足要求。粘鋼加固后的結構試驗，也證明強度和剛度的設計方法是正確的和可靠的。

2）施工快速：在保證粘鋼加固結構質(zhì)量的前提下，快速完成施工任務，并能根據(jù)業(yè)務要求，在不停產(chǎn)不影響使用的情況下完成施工。

（2）碳纖維加固法

碳纖維加固技術是近幾年內(nèi)才由國外引進的一種新技術，因其強度高，耐腐蝕，且施工簡便等優(yōu)點，目前已廣泛應用于實際工程中。碳纖維材料具有優(yōu)異的物理力學性能。其力學特點是應力應變量完全線彈性，不存在屈服點或塑性區(qū)。加固混凝土構件所用的碳纖維布，是由碳纖維長絲經(jīng)編織而制成的柔軟片材。

（3）增大截面加固法

也稱為外包混凝土加固法，是用增大混凝土結構物的截面面積和配筋進行加固的一種方法。加大截面加固法一般采用兩種方法：一種是加厚橋面板；另一種是加大主梁或拱肋的高度和寬度。該法工藝簡單、適應性強，具有成熟的設計和施工經(jīng)驗，實用于較小跨徑的T梁橋或拱橋的加固。采用此法加固后橋梁剛度明顯進步，承載能力也能取得較好的效果。但現(xiàn)場施工的濕作業(yè)時間較長，加固后的建筑物凈空有必定減小。

（4）增加橫向聯(lián)系法

增加橫向聯(lián)系法主要是針對舊橋為單個構件預制拼裝的結構，如T梁、雙曲拱等。增加橫向聯(lián)系主要目的避免單構件受力，讓車輛荷載通過橫向聯(lián)系分布于其他相鄰的構件，從而達到加固的目的。主要的增加橫向聯(lián)系的方法有：增加橫隔板法和增加整理現(xiàn)澆層法。增加橫向聯(lián)系法能有效增加受力的整體性，施工簡單，工期較短，對交通影響小，對于預制拼裝構件，該方法比較常用。

（5）體外預應力法

體外預應力法是針對大跨徑梁橋剛度不夠，跨中下?lián)线^大或截面拉應變過大造成的截面裂縫過大的問題。一般情況下在箱梁或T梁腹板兩側布置寬線形或折線形體外預應力束加固。

結 語

橋梁加固是一項系統(tǒng)性的工程，橋梁工作者要深入了解既有橋梁維修加固的方法，對加固方案的技術、理論、實踐不斷研究、創(chuàng)造、創(chuàng)新、總結、交流，在工作中靈活運用，以使橋梁加固工作不斷進步。

參考文獻：

[1] 劉君來，趙小星編著.橋梁加固設計與施工技術[M].北京人民交通出版社，2004

[2] 楊文淵.橋梁維修與加固.人民交通出版社，1992.