基于G213國道犇溪口大橋病害原因分析及加固措施研究

肖榮兵

（昭通公路局，云南昭通 657000）

0 引言

我國部分早期建設(shè)的公路橋梁因設(shè)計標準低、所處環(huán)境惡劣、超載和不規(guī)范使用，以及養(yǎng)護不及時等原因，出現(xiàn)了嚴重的結(jié)構(gòu)安全問題。為保障橋梁的結(jié)構(gòu)安全，確保交通暢通，需要對橋梁進行加固處治。本文選擇具有代表性的公路橋梁，分析其病害出現(xiàn)的原因，探究其加固方案和施工方法，為后續(xù)其他公路橋梁病害處治和加固改造提供參考。

1 工程概況

本文以策克-磨憨線綏江境內(nèi)犇溪口大橋病害為研究對象，對該橋的病害原因進行分析，并以此為基礎(chǔ)提出相應(yīng)的病害處治和加固措施。犇溪口大橋的橋面總寬10.0m，車行道寬9.0m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土T梁，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土雙柱式墩與空心薄壁墩，原設(shè)計荷載等級為公路-Ⅱ級。橋梁上部結(jié)構(gòu)主梁出現(xiàn)大量的腹板豎向裂縫，裂縫寬度較大，且已經(jīng)貫通，嚴重影響結(jié)構(gòu)的使用功能，其承載力和耐久性明顯不能滿足規(guī)范要求，存在很大的安全隱患，需要對該橋進行加固改造。橋梁整體如圖1所示。

圖1 犇溪口大橋

2 病害原因分析

2.1 裂縫病害

犇溪口大橋全橋共有腹板豎向裂縫19條且分布在10片T梁上，裂縫最大長度達Lmax=163cm，最大寬度達δmax=0.12mm，并且裂縫基本分布在1/3梁長～2/3梁長之間，其中5-2#T梁存在1對δmax=0.12mm豎向?qū)ΨQ裂縫。裂縫分布詳見表1。

表1 橋梁裂縫檢測數(shù)據(jù)

根據(jù)調(diào)查，該橋在竣工前曾出現(xiàn)過裂縫、混凝土破損等病害，并對部分梁進行過加固處治，竣工后又出現(xiàn)不同程度的病害。結(jié)合病害的形態(tài)、特征和原橋設(shè)計圖紙進行分析，可以推斷該橋上部結(jié)構(gòu)T梁腹板豎向裂縫是由于設(shè)計、施工缺陷導(dǎo)致的病害，詳細分析原因包括：

（1）原設(shè)計安全儲備較低。主梁梁高相對較小，正彎矩鋼束布置相對較弱，承載力儲備較小，且抗裂性不足。

（2）施工質(zhì)量控制不嚴格。施工過程中，對混凝土的質(zhì)量和鋼束的預(yù)應(yīng)力控制不夠，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉應(yīng)力控制達不到設(shè)計值，且預(yù)應(yīng)力損失比設(shè)計值大。

（3）施工時已經(jīng)出現(xiàn)裂縫和混凝土缺陷，但竣工后對裂縫的封閉沒有認真按照規(guī)范操作，且處治不達標，導(dǎo)致裂縫不斷擴展，病害不斷增加。

（4）對混凝土質(zhì)量破損處的修復(fù)，新老混凝土粘接不牢，導(dǎo)致修補的混凝土不能參與受力，只是作為自重施加在橋上。

（5）原橋混凝土標號達不到設(shè)計值。

（6）出現(xiàn)裂縫后未及時修補，導(dǎo)致雨水侵蝕，雨水及空氣進入混凝土內(nèi)部，導(dǎo)致病害不斷加劇。

2.2 滲水腐蝕病害

經(jīng)實地考察后發(fā)現(xiàn)，該橋橋面鑄鐵泄水管銹蝕、滲水及堵塞的現(xiàn)象極為嚴重。究其原因，一是由于該橋使用年限較長，且是當?shù)刂匾煌ㄒ?，一些超重運輸?shù)能囕v在經(jīng)過橋梁時會掉落一些砂石，這些砂石在雨水的沖刷下進入排水孔中，長期累積導(dǎo)致泄水管堵塞，造成橋面雨水無法及時排出而侵蝕橋面縫隙，如此又加速鑄鐵泄水管的銹蝕。二是橋梁伸縮縫填充膠條老化和脫落，導(dǎo)致雨水通過伸縮縫進入橋梁主體內(nèi)部，腐蝕內(nèi)部鋼筋，鋼筋銹蝕膨脹又導(dǎo)致其周圍的混凝土?xí)饾u碳化出現(xiàn)膨脹、腐蝕以及脫落等問題[1]。此外，受排水能力不足的影響，橋梁會長期處于潮濕狀態(tài)，造成部分無法受到陽光直射的橋體會出現(xiàn)反堿病害，嚴重影響橋梁的美觀性。

2.3 支座病害

支座是橋梁的傳力構(gòu)造，也是緩沖與抗震的重要裝置。通常情況下，如果橡膠支座沒有出現(xiàn)剪切破壞的現(xiàn)象，則橡膠制成的支座可以長期保持良好的彈性與韌性[2]。該橋是綏江通往外界的主要連接通道，且綏江境內(nèi)具有豐富的自然資源，需要通過該橋向外界運輸煤、石灰石、鐵、銅、沙金以及冰洲石等礦藏，橋梁長期處于極限承載甚至超載狀態(tài)，是導(dǎo)致該橋支座出現(xiàn)環(huán)向開裂和外鼓病害的主要原因。

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，犇溪口大橋的橋下沒有排水渠道，雨水長期浸泡導(dǎo)致橋梁地基土軟化，加之橋梁一側(cè)有大量的棄土導(dǎo)致橋墩承擔(dān)較大的側(cè)壓力，造成橋墩出現(xiàn)微量的傾斜，這是板式橡膠支座脫空的主要原因之一，導(dǎo)致板式橡膠支座脫空的另一原因是氣溫變化過快[3]。

3 加固方案及措施

3.1 橋梁評定

為更好地了解犇溪口大橋整體情況，研究將通過《公路橋梁承載力檢測評定規(guī)程》（JTG/TJ21—2011）對橋梁承載能力進行評定，得出數(shù)據(jù)匯總于表2。

由表2可知，原設(shè)計主梁的安全儲備較小，特別是邊梁跨中抗彎承載力較低，考慮損傷折減后的安全儲備更低，且抗裂性嚴重不足，需進行加固修繕。

表2 原梁按15規(guī)范公路—Ⅱ級抗彎承載能力驗算表

3.2 加固方案

從橋梁的實際病害情況、施工工期、施工質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)總體的角度出發(fā)，提出兩種替換橋梁上部結(jié)構(gòu)的方案。

方案一：使用T形梁替換原橋梁上部結(jié)構(gòu)。該方法具有對下部結(jié)構(gòu)擾動小、工期短和造價低的特點，但由于受橋梁的梁高限制，使T形梁需要調(diào)整梁體斷面來提高其承載能力。

方案二：使用小箱梁替換原橋梁上部結(jié)構(gòu)。該方法具有較高的靈活性，能夠在梁高限制下更容易達到加固設(shè)計的要求，但該方法需要對原橋梁下部進行改動，且具有施工工期長和造價高的缺點。

通過充分結(jié)合犇溪口大橋病害情況，將選擇第一種加固方案對犇溪口大橋進行加固改造。通過清除側(cè)向棄土以減少橋墩的側(cè)壓力，使橋墩避免進一步傾斜。在橋下設(shè)置排水系統(tǒng)，以解決雨水滯留浸泡導(dǎo)致的地基軟化問題。

4 結(jié)語

本文以云南省犇溪口大橋為例，對其病害及出現(xiàn)的原因進行分析，并以此為基礎(chǔ)，提出針對性的解決措施，即更換上部結(jié)構(gòu)以徹底解決上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題，全部解決犇溪口大橋病害，并延長犇溪口大橋的使用壽命，提升橋梁整體穩(wěn)定性，可為其他大橋加固施工提供參考。