大井水庫(kù)公路橋檢測(cè)與加固設(shè)計(jì)

（安徽省壽縣瓦東灌區(qū)管理所 壽縣 232200）

1 工程概況

大井水庫(kù)位于安徽省淮南市壽縣東部，與合肥市長(zhǎng)豐縣交界，是淠史杭工程中淠河灌區(qū)瓦東干渠上的一座中型反調(diào)節(jié)水庫(kù)，該水庫(kù)主要利用瓦東干渠引水沖庫(kù)，原設(shè)計(jì)總庫(kù)容5040 萬(wàn)m3，集水面積33.60km2，設(shè)計(jì)灌溉面積13.07 萬(wàn)畝。水庫(kù)始建于1958 年冬，至1972 年春建成開(kāi)始蓄水，在建成后的30 多年運(yùn)行中，一般年份春灌前庫(kù)水位達(dá)到40.00m（廢黃高程系，以下高程皆同）以上，但仍不能滿足灌區(qū)用水的需要。

大井水庫(kù)設(shè)計(jì)水位（50 年一遇）為42.20m，校核洪水位（1000 年一遇）為42.64m，總庫(kù)容為5040m3，本次復(fù)核設(shè)計(jì)水位（50 年一遇）為42.26m，相應(yīng)庫(kù)容為4659.8 萬(wàn)m3，校核洪水位（1000年一遇）為42.64m，總庫(kù)容為5054.9 萬(wàn)m3。

水庫(kù)樞紐工程主要包括：均質(zhì)土壩、泄洪灌溉兩用涵、兩座灌溉涵、溢洪道和進(jìn)水閘等。水庫(kù)大壩全長(zhǎng)2829m，最大壩高15m，頂寬4m；迎水坡1︰2.5，背水坡平臺(tái)以上1︰2.5，平臺(tái)以下1︰3，平臺(tái)高程39.00m，平臺(tái)寬4m；大壩為均質(zhì)土壩，壩基及壩體填土主要為粉質(zhì)粘土。上游坡臨水段位干砌石坡面，下游為草皮護(hù)坡，壩頂現(xiàn)為瀝青路面。

由于水庫(kù)大壩建于特定的年代，施工跨度長(zhǎng)，施工質(zhì)量差，對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行了安全鑒定，大壩安全類(lèi)別評(píng)定結(jié)果為：三類(lèi)壩。

2 公路橋現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

溢洪道閘上公路橋共5 孔，每孔凈寬6m，閘墩為砌石和混凝土混合結(jié)構(gòu)，中墩厚1.5m，邊墩厚1.00m，閘室下游側(cè)設(shè)公路橋，公路橋?yàn)殇摻罨炷涟鍢?，中板每塊橋板寬1.0m，邊板每塊橋板寬1.25m，原設(shè)計(jì)等級(jí)為汽-10，橋面凈寬6.5m，兩側(cè)各有護(hù)輪帶寬0.25m。

該公路橋位于交通主干道上，超載車(chē)輛過(guò)往頻繁，經(jīng)過(guò)近40 年的運(yùn)行，公路橋面板表面混凝土嚴(yán)重剝蝕，致使混凝土橋面板主筋外露，閘上公路橋已有四孔橋板底出現(xiàn)垂直水流方向裂縫，縫面有白色析出物；相鄰板間接縫滲漏嚴(yán)重；橋面鋪裝層受損嚴(yán)重，普遍存在裂縫，這些裂縫在超載車(chē)輛的輪壓作用下進(jìn)一步發(fā)展，逐漸貫通，形成較長(zhǎng)的縱向裂縫和橫向裂縫，破壞鋪裝層的整體性，鋪裝層局部露石嚴(yán)重。

3 靜載荷試驗(yàn)結(jié)果

為了解橋梁主體結(jié)構(gòu)的受力狀況和承載能力是否符合設(shè)計(jì)要求，以及該橋在超載情況下的實(shí)際工作狀態(tài)，2008 年3月水庫(kù)管理局委托淮河流域水工程質(zhì)量檢測(cè)中心對(duì)公路橋抽取三孔進(jìn)行靜載荷試驗(yàn)，工程質(zhì)量檢測(cè)和靜載荷試驗(yàn)結(jié)果如下：

3.1 工程質(zhì)量檢測(cè)

（1）橋墩為漿砌石結(jié)構(gòu)，砌筑砂漿強(qiáng)度為13.90～16.30MPa，砂漿密實(shí)性完好。

（2）漿砌石橋墩表面垂直度和表面平整度均滿足規(guī)范要求。

（3）橋面鋪裝層受損嚴(yán)重，主要存在四類(lèi)問(wèn)題：第一類(lèi)，每孔均存在平行于行車(chē)方向的縱向裂縫，縫寬為0.1～4.0mm，如果不對(duì)超載車(chē)輛進(jìn)行限制，加上雨水滲透和凍融作用，裂縫會(huì)進(jìn)一步加劇，最終破壞鋪裝層的整體作用功能；第二類(lèi)，橋面鋪裝層在兩跨接縫處有橫向裂縫，縫面破損嚴(yán)重；第三類(lèi)，普遍存在于各跨橋面鋪裝層上的不規(guī)則表層裂縫。這些裂縫在超載車(chē)輛的輪壓作用下會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，逐漸貫通，形成較長(zhǎng)的縱向裂縫和橫向裂縫，破壞鋪裝層的整體性；第四類(lèi)，橋面鋪裝層局部露石嚴(yán)重。

（4）公路橋板梁及橋面鋪裝層混凝土強(qiáng)度推定值為35.50～37.80MPa，可達(dá)到混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35的要求。

（5）檢測(cè)的橋面鋪裝層表面平整度合格點(diǎn)率為95%。

（6）公路橋板梁混凝土內(nèi)部約98.7%的區(qū)域鋼筋已失去混凝土的堿性保護(hù)，處于易銹蝕狀態(tài)。

3.2 靜載荷試驗(yàn)

（1）對(duì)稱(chēng)荷載作用下，橋梁結(jié)構(gòu)的靜力強(qiáng)度和剛度均滿足規(guī)范要求。

（2）對(duì)稱(chēng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)撓度的殘余變形都較小，對(duì)稱(chēng)加載時(shí)，荷載橫向分布較為均勻。

（3）對(duì)稱(chēng)荷載作用下，超載后的荷載橫向分布極不均勻。

綜上所述，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在設(shè)計(jì)荷載汽-15、掛-80 作用下，荷載橫向分布較為均勻，說(shuō)明該成橋狀態(tài)與設(shè)計(jì)理論相符合。在汽-20、掛-100 荷載作用下，結(jié)構(gòu)校驗(yàn)系數(shù)大于1，荷載橫向分布不均勻，橋梁處于不安全狀態(tài)。

橋面鋪裝層、橋板梁等的嚴(yán)重?fù)p壞均系超載車(chē)輛引起的，而且在現(xiàn)有狀態(tài)下，超載車(chē)會(huì)引起板梁受彎不均勻，加速損壞各橋板間的橫向連接，使單板處于更加不利的受力狀態(tài)。

3.3 結(jié)論和建議

（1）對(duì)公路橋板梁進(jìn)行更換。

（2）鑒于公路橋位置的重要性，同時(shí)考慮社會(huì)進(jìn)步的因素，建議將公路橋按二級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配套設(shè)計(jì)。

4 公路橋加固設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

溢洪道閘上公路為二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，是連接南北的唯一通道，且過(guò)往重型車(chē)輛較多，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2015）及現(xiàn)狀工程情況，二級(jí)壩一閘公路橋荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)采用公路-Ⅰ級(jí)。

4.2 橋梁型式選擇

公路橋每跨凈寬僅6m，跨度較小，橋板可采用空心簡(jiǎn)支板和T 型梁兩種結(jié)構(gòu)形式。空心簡(jiǎn)支板和“T”型梁均可采用普通的小型架橋機(jī)進(jìn)行橋板吊裝施工，施工難度較??；從工程經(jīng)濟(jì)角度考慮：因橋跨度較小，空心簡(jiǎn)支板的混凝土用量比“T”型梁省，工程投資小，因此推薦采用空心簡(jiǎn)支板。

4.3 公路橋設(shè)計(jì)

此次加固設(shè)計(jì)行車(chē)道寬度為7.0m，安全帶寬為0.5m，則橋面寬度為B=7.0+2×0.5=8.0m，橋面橫坡取2%。

橋板拆除后，將公路橋部位原閘墩墩頂35cm厚鋼筋混凝土冒梁鑿除，在墩頂設(shè)φ20 錨筋，間距200mm，梅花型布設(shè)，錨筋下部伸入閘墩1.00m，上部與新澆筑C25 鋼筋混凝土冒梁連接。

全橋的上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)制的C30 鋼筋混凝土空心簡(jiǎn)支板，板厚42cm，每孔（跨）共8 塊。板中用無(wú)縫鋼管作芯模挖成圓孔；橋面采用10cm 厚C40防水混凝土鋪裝層、防水層及10cm 厚瀝青混凝土面層；設(shè)置C25 鋼筋混凝土欄桿，欄桿柱間設(shè)置上下兩道鋼筋混凝土扶手，欄桿柱截面18cm×14cm、高120cm；橋面共設(shè)置伸縮縫5 道，伸縮縫處設(shè)置聚四氟乙烯滑板支座，其余橋面處設(shè)置橋面連續(xù)，其下設(shè)置板式橡膠支座。

4.4 抗震設(shè)計(jì)

水庫(kù)工程場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s（中硬場(chǎng)地土），地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度，建筑物設(shè)計(jì)按Ⅶ度設(shè)防。根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，需對(duì)公路橋橋板進(jìn)行抗震加固設(shè)計(jì)。本次加固設(shè)計(jì)對(duì)橋板抗震采取以下三種措施：新建冒梁頂設(shè)20cm 厚混凝土各向兩邊加寬20cm；在閘墩頂部?jī)蓸虬逯g增設(shè)抗震錨栓；在閘墩頂部?jī)蛇厴虬逋鈧?cè)增設(shè)抗震擋塊。

5 結(jié)語(yǔ)

大井水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程通過(guò)對(duì)公路橋的改造重建，取得了良好的效果，促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。目前水庫(kù)按設(shè)計(jì)要求正常運(yùn)行。各項(xiàng)除險(xiǎn)加固措施均達(dá)到處理病險(xiǎn)的目的，有效解決了水庫(kù)安全問(wèn)題，恢復(fù)并改善了水庫(kù)的功能。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果經(jīng)驗(yàn)可為類(lèi)似工程提供參考■