公路橋梁結(jié)構(gòu)病害調(diào)研與加固方案設(shè)計

方克華

摘 要：近年我國的交通運輸業(yè)迅猛發(fā)展，特別是高速公路，作為交通運輸主要渠道的公路橋梁也得以壯大。但隨著交通量增長，使用年限增加，運輸負荷加大，外部環(huán)境對公路橋梁副作用逐漸增加及其存在的設(shè)計或施工缺陷，各類公路橋梁病害也逐漸顯現(xiàn)，這嚴重影響了公路的日常使用，甚至威脅到人民群眾的生命財產(chǎn)安全。

本文主要對公路橋梁結(jié)構(gòu)病害特別是高速公路混凝土橋梁的病害進行研究，分析其成因，為其提出一些具體的加固方案，為今后公路橋梁結(jié)構(gòu)病害的處理和防治提供有益的思考。

關(guān)鍵詞：橋梁；結(jié)構(gòu)病害；加固方案；防治

第1章 引言

1.1公路橋梁簡介

公路橋梁的發(fā)展在交通運輸事業(yè)中有著不可或缺的作用，尤其是公路橋梁的建設(shè)，對推動區(qū)域經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展有著十分重要的現(xiàn)實意義。公路橋梁一般由上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座和附屬構(gòu)造物組成，并且搭建在江河湖海上，可以使行人和車輛順利通過，其主要作用是跨越和交通連接。

1.2國內(nèi)外公路橋梁現(xiàn)狀

1.2.1國外公路橋梁現(xiàn)狀

美國的公路橋梁建設(shè)相對于其他國家，一直處于較高地位，且大部分公路橋梁的使用都在年限內(nèi)，即便這樣，美國依然面臨著巨大的橋梁病害危機。根據(jù)美國公路管理部門的統(tǒng)計，全美共有605103座橋梁，其中143892座存在缺陷，占總數(shù)的23.78%，結(jié)構(gòu)缺陷的占11.16%，功能性老化的占12.62%。[]

1.2.2國內(nèi)公路橋梁現(xiàn)狀

改革開放以來，我國的公路橋梁建設(shè)取得了前所未有的成就，特別是近些年，公路橋梁建設(shè)更是飛躍，在修建技術(shù)方面已處于國際前沿。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國現(xiàn)約有50萬座橋梁，且這個數(shù)據(jù)還在不斷增加，我國在由世界“橋梁大國”向世界“橋梁強國”邁進[]。

1.3解決問題的必要性

在我國公路橋梁大部修于近現(xiàn)代，使用年限約40年，承載力逐年下降，常見的結(jié)構(gòu)病害不斷凸顯，其加固與重修迫在眉睫。

公路橋梁結(jié)構(gòu)經(jīng)不住長期荷載和各種復(fù)雜天氣環(huán)境的影響，運營不到幾年就出現(xiàn)病害，甚至事故，如建成通車不到一年、連接陽明灘大橋的哈爾濱三環(huán)路群力高架橋的一條匝道發(fā)生傾覆事故，共造成3死5傷；又如，最近發(fā)生在意大利熱那亞的A10高速公路橋梁坍塌事故，造成的損失更是巨大。

第2章 公路混凝土橋梁結(jié)構(gòu)病害簡介

公路橋梁在使用中難免會出病害，每座橋的結(jié)構(gòu)及其所處的環(huán)境的差異也導(dǎo)致了病害的千差萬別[]，這主要誘因體現(xiàn)在以下三個方面：設(shè)計方面、施工和管理方面、人為使用方面。

公路橋梁，特別是高速公路混凝土橋梁在營運一段時間后，會出現(xiàn)很多質(zhì)量問題，導(dǎo)致其承載力不足、耐久性降低。隨著時間推移，混凝土遭受各種物理化學的變化影響加大，易形成安全隱患。混凝土橋梁的病害主要有表層缺陷和裂縫，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)在施工和營運過程中，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境的共同干擾下，會出現(xiàn)裂縫，裂縫會隨著氣候及車輛荷載的變化，影響其使用壽命和承載能力。表層缺陷主要表現(xiàn)在麻面、露筋、表層的剝落、內(nèi)部鋼筋的銹蝕以及構(gòu)件受力的變形等。

第3章 橋梁加固技術(shù)簡介

橋梁加固技術(shù)，就是在橋梁出現(xiàn)病害時，通過一定的技術(shù)要求和措施來對橋梁進行加固，使其能滿足當前的車輛運行需要，延長橋梁的使用年限。這就需要對橋梁進行實時監(jiān)測，在橋梁出現(xiàn)損壞的第一時間進行修復(fù)，避免更大的損失并保證車輛的正常通行[]。

第4章 G36高速公路大劉郢立交橋加固的前提及設(shè)計

以筆者所在的G36高速公路大劉郢立交橋在投入運營多年后，根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)其橋面破損，腹拱存在橫向裂縫，拱上側(cè)墻破損，原有的防護設(shè)施破損，潛存安全隱患。

在對大劉郢立交橋的路域環(huán)境綜合考慮后，決定分兩階段進行施工組織設(shè)計，第一階段對洛陽往南京方向進行半封閉施工，計劃耗時兩個月；第二階段對南京往洛陽方向進行半封閉施工，計劃耗時兩個月，工期排除春運及“十一”假期。本橋加固應(yīng)分步進行：

1、總體工程步驟

（1）拆除部分安全設(shè)施、橋面鋪裝、挖除松散拱上填料。

1）首先封閉單一方向橋面交通；

2）應(yīng)避免采用大型機械，盡量小型設(shè)備人工拆除；

（2）加固拱圈、拱波。

1）注意支架的施工組織設(shè)計、搭設(shè)，確保安全。

2）應(yīng)首先檢查、修補需加固構(gòu)件的裂縫、松散混凝土、鋼筋銹蝕等；

3）注意嚴格對構(gòu)件表面進行鑿毛處理；

4）注意植筋嚴格按照規(guī)范、工藝要求進行；

5）注意各類型混凝土的技術(shù)要求和施工方法；

6）注意同時預(yù)制橋面系構(gòu)件；

（3）拱上建筑、橋面系施工。

1）施工橋面鋪裝、欄桿、橋面排水設(shè)施。

2）橋面施工完成后拆除支架，注意拆除支架順序；

2、加固設(shè)計標準

1）公路等級：維持現(xiàn)有公路等級

2）橋梁設(shè)計荷載：維持原荷載標準

3、橋梁加固主要材料、規(guī)格

1）鋼筋

直徑大于或等于12mm采用HRB400鋼筋（螺紋鋼）；

直徑小于12mm則采用HPB300級鋼筋（圓鋼）。

2）混凝土

C40防水混凝土：橋面鋪裝；

C30混凝土：防撞護欄；

4、橋梁加固方案

根據(jù)實際情況和業(yè)主意見，確定G36高速公路大劉郢立交橋加固總體原則為維持原荷載不變，對于拱底部分位置風化嚴重有漏筋的現(xiàn)象和局部滲水的加固方案：主拱圈加固采取外包混凝土，加設(shè)鋼筋網(wǎng)予以處理，根據(jù)主拱圈的受力模式，縱向主筋采取植筋工藝，主拱圈拱肋采用外包一層15cm鋼筋混凝土層，拱波采取噴射一層6cmC30鋼筋混凝土層，施工時必需注意，拱肋主鋼筋必需伸入拱座。

對于橋面鋪裝病害主要是不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫，較長且比較規(guī)則的縱、橫裂縫及局部碎裂等病害以及側(cè)墻部分位置開裂，裂縫較小的加固方案：鑿除原橋面鋪裝，澆筑20cm厚C40防水混凝土橋面鋪裝層。

按照這種加固方案，其成本較低，施工工期較短，可以有效地解決當前的交通隱患，為人們的日常安全出行提供了保障。

第5章 結(jié)論與展望

5.1結(jié)論

在我國公路橋梁建設(shè)不斷發(fā)展的同時，其病害也日趨嚴重，這不僅是因為投入運營的時間長，而是因為設(shè)計標準在不斷提升，舊有橋梁已經(jīng)不能完全滿足當下車輛行駛需要。橋梁的病害加固問題應(yīng)該引起相關(guān)部門的重視，不斷提出新的加固技術(shù)以及施工技術(shù)，推動我國橋梁的健康發(fā)展。

5.2展望

本文通過對G36高速公路大劉郢立交橋的調(diào)研，以及查閱大量橋梁病害的資料，經(jīng)過分析整理得到具體的加固方案，為今后橋梁加固提供了寶貴的參考。筆者雖對公路混凝土橋梁的常見病害如露筋、裂縫等提出了具體的加固方案，但公路混凝土橋梁的病害遠遠不止本文所提到的這些，這也是后期參加實際工作時需要總結(jié)記錄的地方，并以此對本論文不斷完善。

參考文獻

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[4] 王瑞雪.橋梁工程施工技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

（作者單位：安徽省高速公路路政支隊）