市政路橋加固改造的設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

李海芹

（北京中交橋宇科技有限公司 北京市 100102）

1 市政路橋的常見病害問題

1.1 混凝土碳化及鋼筋銹蝕

混凝土碳化和鋼筋腐蝕是市政路橋最常見的問題之一。一般是在施工時(shí)，空氣里的二氧化碳滲透到混凝土中并且與其中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使混凝土中的堿性降低，甚至出現(xiàn)了碳化現(xiàn)象。同時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋出現(xiàn)銹蝕，鋼筋的銹蝕導(dǎo)致其有效面積減小和體積增大，從而使得混凝土膨脹、剝落。并且鋼筋和混凝土的承載力以及它們之間的握裹力會(huì)大大降低，使得市政路面出現(xiàn)裂縫甚至橋面斷裂，不僅會(huì)影響路橋正常的交通運(yùn)輸，甚至還會(huì)造成交通系統(tǒng)的癱瘓，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)譴責(zé)。

1.2 裂縫問題

大多數(shù)市政路橋項(xiàng)目由于超載運(yùn)行、環(huán)境溫度變化大、混凝土收縮徐變以及年久失修等原因存在不同程度的裂縫，進(jìn)而影響到它們的承載能力甚至服務(wù)壽命，同時(shí)給交通帶來嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)，給經(jīng)濟(jì)造成不可估量的破壞。因此應(yīng)該正確對(duì)待市政路橋的裂縫問題，定期進(jìn)行巡檢，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，及時(shí)進(jìn)行原因分析、對(duì)癥下藥，并采取有效的、針對(duì)性的補(bǔ)救措施，以阻止裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，保障市政路橋的承載能力，進(jìn)而延長它們的壽命[1]，如圖1所示。

圖1 橋梁裂縫

2 加固改造設(shè)計(jì)原則

一般市政路橋的加固改造設(shè)計(jì)方案，都是在病害表象的基礎(chǔ)上，實(shí)施頭疼醫(yī)頭、腳疼醫(yī)腳的應(yīng)對(duì)措施。而負(fù)責(zé)任、有擔(dān)當(dāng)?shù)姆桨冈O(shè)計(jì)者，要站在全局的角度，充分考慮多方面的影響因素，對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的、甚至潛在的病害問題進(jìn)行深入分析和準(zhǔn)確評(píng)定。不同病害表現(xiàn)形式不同，危害程度不同，治療方案也不同。市政路橋加固改造設(shè)計(jì)方案的總體思路是：在保障原有功能的基礎(chǔ)上，盡量不改變其原有的結(jié)構(gòu)型式，不影響其原有的整體美觀性，本著安全性與經(jīng)濟(jì)性的原則。具體表現(xiàn)在：①如果市政路橋在某一方面具備足夠的潛力，可以在其他方面采取合理的加固措施，增強(qiáng)其整體的承載能力，提升服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)更大的價(jià)值。②城市的立交橋等進(jìn)行加固時(shí)，首先必須保證的是橋下原有的凈空高度不能變小，因此不能在其跨中腹板的下方采取加固措施。其次不能占據(jù)原有的馬路寬度，因此不能在其斜腿處采取加固措施。③即要充分考慮加固改造材料的重量增加是否超出了原有路橋基礎(chǔ)的承載能力；又要充分考慮加固改造材料的質(zhì)量是否能夠和原有構(gòu)造相匹配。

3 市政路橋加固改造的措施

3.1 橋面補(bǔ)強(qiáng)層的加固

在多數(shù)情況下，老橋的橋面通常會(huì)出現(xiàn)很多裂縫、剝離以及其它損壞現(xiàn)象。此時(shí)不僅不能接受局部處理方法，而且也不能對(duì)原橋面進(jìn)行大范圍的簡單澆筑。

采取橋面補(bǔ)強(qiáng)層的加固措施是最有效的。首先對(duì)原橋面進(jìn)行鑿毛處理，并對(duì)新舊接合面進(jìn)行清掃、沖洗等處理措施，必要時(shí)也可涂抹一層環(huán)氧膠液膠結(jié)劑；其次在原橋面上鉆孔，注入植物膠或化學(xué)錨固膠，埋入膨脹螺栓抵抗剪力；之后按照抗裂要求放置合理直徑的鋼筋網(wǎng)，并與埋入的膨脹螺栓焊接在一起；最后采用合理標(biāo)號(hào)的干硬性或是鋼纖維混凝土進(jìn)行澆筑，形成原橋面的補(bǔ)強(qiáng)層[2]。

3.2 增大構(gòu)件截面面積的加固

當(dāng)老橋的承載能力不足以滿足現(xiàn)行的交通配重要求時(shí)，則首選增大構(gòu)件截面面積以及增加鋼筋的加固方案，它是比較常見的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方案。通常有兩種方法可以實(shí)現(xiàn)，首先是增加橋面板的厚度，其做法同上述橋面補(bǔ)強(qiáng)層的加固措施，原理則是通過增加T形梁上翼緣的厚度，提升承載力，一般適用于橋下凈空受限的項(xiàng)目；然后是增加T形梁腹板的高度或?qū)挾?，這種加固方案效果相對(duì)比較明顯，但是受橋下凈空的限制，一般使用機(jī)會(huì)不是很多。這種加固方案原理簡單、設(shè)計(jì)和施工都比較方便，通常在跨度較小的場合使用。需要指出的是：用該方案進(jìn)行加固時(shí)，一定要對(duì)承臺(tái)、橋墩等的承載力進(jìn)行校核，以避免由于增加構(gòu)件截面面積而引發(fā)橋梁本身自重的提高，從而導(dǎo)致超出承臺(tái)、橋墩原有的承載能力，產(chǎn)生更大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 預(yù)應(yīng)力加固

預(yù)應(yīng)力加固改造設(shè)計(jì)是通過在原有構(gòu)件之外，采用外加（即體外）預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或型鋼撐桿進(jìn)行加固的一種方案。其原理是通過施加預(yù)應(yīng)力迫使體外預(yù)應(yīng)力構(gòu)件受力，從而改變?cè)Y(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，降低其應(yīng)力水平，并消除其應(yīng)力應(yīng)變的滯后現(xiàn)象，以達(dá)到提升承載力和改善抗裂度的目的。體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)由于施工簡單、更換方便、經(jīng)濟(jì)可靠等原因被廣泛應(yīng)用在舊橋、危橋的加固方案中，并且一般適用于大跨度結(jié)構(gòu)的加固以及常規(guī)加固方法無法實(shí)施或效果不佳的狀況等，而不適用于高濕環(huán)境以及混凝土的收縮徐變比較大的情況等。

3.4 局部修復(fù)加固

局部修復(fù)是市政路橋日常養(yǎng)護(hù)工作中最常見的一種加固方案。當(dāng)路面或是橋面破損比較輕微時(shí)，用工具將路面或是橋面上松散的混凝土層除去，再使用水泥標(biāo)號(hào)相同的材料進(jìn)行修補(bǔ)即可；當(dāng)路面或是橋面破損輕微但不嚴(yán)重時(shí)，用工具將路面或是橋面上松動(dòng)的混凝土層鑿除，直至露出鋼筋，再使用水泥標(biāo)號(hào)相同的材料進(jìn)行修補(bǔ)即可；當(dāng)路面或是橋面的破損相對(duì)比較嚴(yán)重時(shí)，要采用托松結(jié)構(gòu)清除松動(dòng)的混凝土層，直到露出鋼筋，再使用水泥標(biāo)號(hào)相同的材料進(jìn)行修補(bǔ)。

3.5 粘貼纖維復(fù)合材料加固

伴隨交通流量的日益加大以及超載狀況的時(shí)有發(fā)生，現(xiàn)有市政路橋的承載能力隨時(shí)受到挑戰(zhàn)，通過對(duì)其主要受力部位、各個(gè)節(jié)點(diǎn)以及薄弱部位粘貼纖維復(fù)合材料（如碳纖維復(fù)合材料等）進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，使其與橋體一起發(fā)揮作用，從而增強(qiáng)其整體穩(wěn)定性和承載能力。與傳統(tǒng)的加固方法相比，碳纖維加固具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高彈模、耐腐蝕、耐久性好、抗沖擊、工期短、施工方便、無需大型機(jī)械、加固成本較低等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。然而由于補(bǔ)強(qiáng)材料的強(qiáng)度往往會(huì)受到原構(gòu)件變形的影響，從而無法釋放其原有的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，因此，在加固設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮該影響，不可過高依賴補(bǔ)強(qiáng)材料的作用。

4 結(jié)束語

市政路橋的各種病害問題，對(duì)交通安全及城市發(fā)展極為不利。從加固改造設(shè)計(jì)角度有針對(duì)性、科學(xué)性的對(duì)市政路橋風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效遏制，是保障其質(zhì)量安全及居民生命財(cái)產(chǎn)安全的必要前提；亦是提高路橋使用壽命、促進(jìn)技術(shù)發(fā)展、增加經(jīng)濟(jì)效益的有利保障。