橋梁病害形成因素及舊橋拓寬加固技術

況文芳，陳 暉

(1.江西省公路科研設計院;2.江西省公路機械工程局)

1 橋梁病害形成因素

材料強度的離散性、計算假定的近似性、作用荷載的隨機性、和制造與施工質量的分散性都可能是橋梁病害形成因素，細分如下:橋梁的結構設計不合理，采用橋型結構不當;沒有對橋梁進系統的養護工作，任由病害侵蝕侵蝕橋梁;沒有嚴格按照設計要求和施工規程進行施工，偷工減料，橋梁本身質量差;隨著道路車輛的增多，原設計荷載不足，超過橋梁的承載能力;洪水等自然災害對橋梁的沖擊。

2 舊橋拓寬技術

2.1 舊橋加寬需要解決問題

(1)混凝土的收縮和徐變。

混凝土的收縮指的是隨著時間的推移，混凝土變硬，體積減少;混凝土徐變指的是隨著時間的推移，混凝土的應變增長，并且在這個過程中應力沒有發生任何變化。所以對舊橋拓寬后，擴寬部分與舊橋的徐變和收縮不同步，相對而言，擴寬部分混凝土收縮、徐變更快更劇烈，更多的附加應力作用在舊橋上。

(2)基礎的不均勻沉降。

由于舊橋的基礎沉降已基本完成，新擴寬部分還要經過一段時間的沉降。為了避免新擴寬部分定型后與舊橋不在同一水平面，要充分考慮和計算新橋的沉降量。施工時，天然基礎、樁底沉渣等因素都會影響到樁的沉降量，所以還要綜合考慮多方面的因素，通過計算分析，最終確定基礎的沉降量，保證定型之后在同一水平面。

2.2 關于舊橋擴寬后承載力和車速等問題的設計

對舊橋進行擴寬應遵循這樣的原則，擴寬部分與舊橋的承載能力保持一致，因為橋梁擴寬后必定會增加新的車道，倘若有一部分的承載能力過低，為了保證安全，橋梁的通行能力必定會大打折扣。值得注意的是，提高橋梁的橫向剛度能顯著改善橋梁的承載能力，所以在施工的過程中，應有意識地加大橫梁的剛度，同時提高新舊部分的承載能力。由于擴寬部分的邊梁、次邊梁的中梁所能分擔的荷載力是有限的，并不能從根本上解決舊橋荷載力不足問題，所以，最好的辦法還是對舊橋的橫向整體結構進行加寬改造，才能最大限度地提高擴寬后橋梁的承載能力。

3 舊橋加固技術

3.1 舊橋加固流程

一般情況下，當日常的橋梁維護已無法使橋梁達到最低的通行要求時，就會進行舊橋加固。

其中，結構可靠性鑒定，指的是對病害結構的病情進行診斷;施工組織設計值得是為了保證大型結構加固的質量和安全，要在施工前編制成;加固方案，指的根據病害病情對癥下藥;加固設計，指的是根據有關標準和現行規范對加固方案進行優化。

3.2 舊橋加固方法的選擇原則

若考慮經濟適用性:可選擇不中斷交通、有較好耐久性、耗油少、技術上可行、功效快的施工方案;若考慮安全美觀性，可選擇對橋梁進行整體的補強加固，修復、更換病害橋梁構件的施工方案。

3.3 舊橋加固的常用方法

(1)塞縫灌漿法。

為了填塞裂縫，避免橋梁鋼筋的進一步銹蝕，通常情況下會對橋梁的裂縫進行灌漿處理。塞縫灌漿主要使用的材料有:環氧樹脂漿、水泥漿、環氧樹脂砂漿、水泥砂漿等，這些材料根據一定的比例配備在一起，并通過噴漿機按一定的壓力灌入結構物縫隙內。灌漿一般用于處理橋梁上，下部結構裂縫，并且，灌漿還能提高橋梁結構的整體強度。

(2)上部結構加固。

在充分考量技術、經濟條件的情況下，對不能滿足超限運輸要求的舊橋進行拼寬橋梁處理，使其達到實際的超限運輸荷載的要求，保證超限運輸安全、暢通。

對于跨徑石拱橋，在以下兩種情況下，可利用原橋臺改拱式結構為板式結構，這主要是因為地基較差產生了不均勻沉降，導致拱圈開裂，承載能力降低，不能滿足運輸的要求。同時，跨徑石拱的橋拱圈厚度同樣會影響到橋梁的承載能力。

(3)下部結構加固。

橋臺基礎埋置深度較淺時，經過一段時間的河水沖刷，橋梁地基局部軟弱，并且長時間的河水沖刷還能破壞橋梁引道，導致橋臺發生不均勻沉降繼而產生開裂，對于這種情況，可以打木樁支撐大橋臺基礎、采取對河床用漿砌片石進行角鋪砌、上游河床設置丁壩等加固方式。

對橋臺進行加固的主要方式是澆筑鋼筋混凝土框架，取消鋼筋混凝土立柱，并在橋臺上鑿出牛腿的位置，然后使用混凝土把支撐梁、牛腿、橫系梁澆筑成一個平面上的支撐框架，這種加固橋涵的方法不僅施工方便，而且能縮減工期，經過多次的觀察驗證，能達到很好的加固效果。

(4)橋面鋪裝層的加固。

首先，根據橋面鋪裝上層、下層的不同功能和受力狀態采用不同的設計方案和材料，合理的瀝青混合材料對橋面鋪裝層的加固具有重要意義，同時處理好鋪裝層與橋面板的粘結不穩定的問題。其次對橋梁舊鋪裝層進行清除或刨洗，并對橋面鋪裝層開展加固施工。最后對舊橋面清洗，為重鋪新橋面做準備。

(5)公路舊橋的管理。

對于那些車流量大，荷載大的路段，應重點檢查該路段上的各個橋梁，掌握好基動態，分析研究原始檔案材料，其加固處理計劃不單要科學、合理，還要充分考慮到基技術和承受能力。在施工的過程中，嚴格按照加固處理計劃開展，把握好重點項目，監督施工質量。在施工的準備階段和進行階段，收集并保存加固工程的原始資料，總結施工經驗，方便以后加固工程的開展。

4 舊橋上部結構加固技術

4.1 增大截面和配筋加固法

一般情況下，橋梁有效高度和抗彎強度的提高是通過增配主筋、加大梁底面或側面來實現的。增大構件截面和配筋能有效地應對由于橋梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性不足引起的問題。這種方法主要應用在橋梁、拱橋、拱橋拱肋的加固，并能有效地提升橋梁的荷載能力。

4.2 錨噴混凝土加固法

首先要確定好鋼筋網的受噴面并進行錨固處理，然后使用高速噴射機械把混凝土混合料連續噴射上，繼而混凝土水化最終形成鋼筋混凝土，補強鋼筋和增大的橋梁的受力斷面使得橋梁結構更加的完整和牢固，實現增大橋梁荷載能力的目的。

4.3 粘貼鋼板加固法

當主梁承載力不足以應對不斷增加的交通壓力或者出現嚴重病害情況時，梁板橋的主梁極易出現嚴重的橫向裂縫，嚴重影響到橋梁的荷載能力甚至存在著一定的安全隱患。這時可以在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位使用特定的粘結劑和錨栓來粘貼錨固鋼板，以鋼板代替增設的補強鋼筋，增強結構的整體性，保證橋梁的荷載能力不收影響。

4.4 增設縱梁加固法

采用增設縱梁加固法之前，要保證墩臺地基有足夠承載力并且安全性能好。盡量采用剛度大和承載力高的新縱梁，使新梁與舊梁相連接，使荷載力能在新舊橋梁中合理分布，減輕原有梁所承載的壓力，提高了橋梁剛度和橋梁承載力。如果是在主梁的一側或者兩側增設的縱梁，還會增加了橋梁的寬度。

5 舊橋下部結構加固技術

5.1 擴大基礎加固法

擴大基礎加固法是在墩臺的基礎是混凝土或磚石剛性實休式時采用，能有效地應對由于基礎承載力不足或掩埋太淺產生的問題。地基強度越弱，要擴大的基礎底面積就越大。

5.2 鋼筋混凝土套箍或護套加固法

鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固法能有效地應對墩臺開裂、貫通裂縫等問題。而這些問題的產生一般是由于橋梁墩臺基礎埋深不夠或施工質量不達標。

5.3 橋臺新建輔助檔土墻加固法

在臺背之后加建一檔墻能有效地解決由于橋臺臺背水平壓力過大引起橋臺傾斜問題，可以有效地抵御過大的土壓力。

5.4 墩臺拓寬加固法

對墩臺蓋梁的懸臂采用墩臺拓寬加固法，這種方法不會對墩臺身和基礎進行加固，只加寬墩臺上部的蓋梁。

6 結束語

橋梁從開始投入使用，甚至是在施工過程中，就已經不同程度受到病害的影響。也就是，病害是不可避免的，只有積極面對，及時找出解決的辦法，才能保證橋梁的安全可靠。而隨著道路交通的發展，對橋梁的荷載能力帶來了嚴峻的挑戰，為了保證道路的暢通，又不得不進行對橋梁進行拓寬加固處理。根本來看，無論病害處理還是擴寬加固施工很大程度上都是因為橋梁的在最初設計和建造上沒有做到位，做充分，缺乏統籌規劃。

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