大井水庫公路橋檢測與加固設(shè)計

（安徽省壽縣瓦東灌區(qū)管理所 壽縣 232200）

1 工程概況

大井水庫位于安徽省淮南市壽縣東部，與合肥市長豐縣交界，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，該水庫主要利用瓦東干渠引水沖庫，原設(shè)計總庫容5040 萬m3，集水面積33.60km2，設(shè)計灌溉面積13.07 萬畝。水庫始建于1958 年冬，至1972 年春建成開始蓄水，在建成后的30 多年運(yùn)行中，一般年份春灌前庫水位達(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。

大井水庫設(shè)計水位（50 年一遇）為42.20m，校核洪水位（1000 年一遇）為42.64m，總庫容為5040m3，本次復(fù)核設(shè)計水位（50 年一遇）為42.26m，相應(yīng)庫容為4659.8 萬m3，校核洪水位（1000年一遇）為42.64m，總庫容為5054.9 萬m3。

水庫樞紐工程主要包括：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。水庫大壩全長2829m，最大壩高15m，頂寬4m；迎水坡1︰2.5，背水坡平臺以上1︰2.5，平臺以下1︰3，平臺高程39.00m，平臺寬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。

由于水庫大壩建于特定的年代，施工跨度長，施工質(zhì)量差，對該水庫進(jìn)行了安全鑒定，大壩安全類別評定結(jié)果為：三類壩。

2 公路橋現(xiàn)狀及存在問題

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，公路橋為鋼筋混凝土板橋，中板每塊橋板寬1.0m，邊板每塊橋板寬1.25m，原設(shè)計等級為汽-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，超載車輛過往頻繁，經(jīng)過近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，這些裂縫在超載車輛的輪壓作用下進(jìn)一步發(fā)展，逐漸貫通，形成較長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月水庫管理局委托淮河流域水工程質(zhì)量檢測中心對公路橋抽取三孔進(jìn)行靜載荷試驗，工程質(zhì)量檢測和靜載荷試驗結(jié)果如下：

3.1 工程質(zhì)量檢測

（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，主要存在四類問題：第一類，每孔均存在平行于行車方向的縱向裂縫，縫寬為0.1～4.0mm，如果不對超載車輛進(jìn)行限制，加上雨水滲透和凍融作用，裂縫會進(jìn)一步加劇，最終破壞鋪裝層的整體作用功能；第二類，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，普遍存在于各跨橋面鋪裝層上的不規(guī)則表層裂縫。這些裂縫在超載車輛的輪壓作用下會進(jìn)一步發(fā)展，逐漸貫通，形成較長的縱向裂縫和橫向裂縫，破壞鋪裝層的整體性；第四類，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C35的要求。

（5）檢測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

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

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

（3）對稱荷載作用下，超載后的荷載橫向分布極不均勻。

綜上所述，從試驗結(jié)果來看，在設(shè)計荷載汽-15、掛-80 作用下，荷載橫向分布較為均勻，說明該成橋狀態(tài)與設(shè)計理論相符合。在汽-20、掛-100 荷載作用下，結(jié)構(gòu)校驗系數(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壞均系超載車輛引起的，而且在現(xiàn)有狀態(tài)下，超載車會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）對公路橋板梁進(jìn)行更換。

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

4 公路橋加固設(shè)計

4.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

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

4.2 橋梁型式選擇

公路橋每跨凈寬僅6m，跨度較小，橋板可采用空心簡支板和T 型梁兩種結(jié)構(gòu)形式。空心簡支板和“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，施工難度較小；從工程經(jīng)濟(jì)角度考慮：因橋跨度較小，空心簡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支板。

4.3 公路橋設(shè)計

此次加固設(shè)計行車道寬度為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 鋼筋混凝土空心簡支板，板厚42cm，每孔（跨）共8 塊。板中用無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

水庫工程場區(qū)地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40s（中硬場地土），地震動峰值加速度為0.10g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度，建筑物設(shè)計按Ⅶ度設(shè)防。根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，需對公路橋橋板進(jìn)行抗震加固設(shè)計。本次加固設(shè)計對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；在閘墩頂部兩橋板之間增設(shè)抗震錨栓；在閘墩頂部兩邊橋板外側(cè)增設(shè)抗震擋塊。

5 結(jié)語

大井水庫除險加固工程通過對公路橋的改造重建，取得了良好的效果，促進(jìn)了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會發(fā)展。目前水庫按設(shè)計要求正常運(yùn)行。各項除險加固措施均達(dá)到處理病險的目的，有效解決了水庫安全問題，恢復(fù)并改善了水庫的功能。該項目設(shè)計成果經(jīng)驗可為類似工程提供參考■