市政路橋加固改造的設計要點研究

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，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發生化學反應，從而使混凝土中的堿性降低，甚至出現了碳化現象。同時混凝土結構中的鋼筋出現銹蝕，鋼筋的銹蝕導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大大降低，使得市政路面出現裂縫甚至橋面斷裂，不僅會影響路橋正常的交通運輸，甚至還會造成交通系統的癱瘓，帶來嚴重的經濟損失和社會譴責。

1.2 裂縫問題

大多數市政路橋項目由于超載運行、環境溫度變化大、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，進而影響到它們的承載能力甚至服務壽命，同時給交通帶來嚴重的安全風險，給經濟造成不可估量的破壞。因此應該正確對待市政路橋的裂縫問題，定期進行巡檢，一旦發現裂縫，及時進行原因分析、對癥下藥，并采取有效的、針對性的補救措施，以阻止裂縫的進一步發展，保障市政路橋的承載能力，進而延長它們的壽命[1]，如圖1所示。

圖1 橋梁裂縫

2 加固改造設計原則

一般市政路橋的加固改造設計方案，都是在病害表象的基礎上，實施頭疼醫頭、腳疼醫腳的應對措施。而負責任、有擔當的方案設計者，要站在全局的角度，充分考慮多方面的影響因素，對已經出現的、甚至潛在的病害問題進行深入分析和準確評定。不同病害表現形式不同，危害程度不同，治療方案也不同。市政路橋加固改造設計方案的總體思路是：在保障原有功能的基礎上，盡量不改變其原有的結構型式，不影響其原有的整體美觀性，本著安全性與經濟性的原則。具體表現在：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，增強其整體的承載能力，提升服務功能，實現更大的價值。②城市的立交橋等進行加固時，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的承載能力；又要充分考慮加固改造材料的質量是否能夠和原有構造相匹配。

3 市政路橋加固改造的措施

3.1 橋面補強層的加固

在多數情況下，老橋的橋面通常會出現很多裂縫、剝離以及其它損壞現象。此時不僅不能接受局部處理方法，而且也不能對原橋面進行大范圍的簡單澆筑。

采取橋面補強層的加固措施是最有效的。首先對原橋面進行鑿毛處理，并對新舊接合面進行清掃、沖洗等處理措施，必要時也可涂抹一層環氧膠液膠結劑；其次在原橋面上鉆孔，注入植物膠或化學錨固膠，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，并與埋入的膨脹螺栓焊接在一起；最后采用合理標號的干硬性或是鋼纖維混凝土進行澆筑，形成原橋面的補強層[2]。

3.2 增大構件截面面積的加固

當老橋的承載能力不足以滿足現行的交通配重要求時，則首選增大構件截面面積以及增加鋼筋的加固方案，它是比較常見的結構補強加固方案。通常有兩種方法可以實現，首先是增加橋面板的厚度，其做法同上述橋面補強層的加固措施，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目；然后是增加T形梁腹板的高度或寬度，這種加固方案效果相對比較明顯，但是受橋下凈空的限制，一般使用機會不是很多。這種加固方案原理簡單、設計和施工都比較方便，通常在跨度較小的場合使用。需要指出的是：用該方案進行加固時，一定要對承臺、橋墩等的承載力進行校核，以避免由于增加構件截面面積而引發橋梁本身自重的提高，從而導致超出承臺、橋墩原有的承載能力，產生更大的安全風險。

3.3 預應力加固

預應力加固改造設計是通過在原有構件之外，采用外加（即體外）預應力鋼拉桿或型鋼撐桿進行加固的一種方案。其原理是通過施加預應力迫使體外預應力構件受力，從而改變原結構的受力狀態，降低其應力水平，并消除其應力應變的滯后現象，以達到提升承載力和改善抗裂度的目的。體外預應力技術由于施工簡單、更換方便、經濟可靠等原因被廣泛應用在舊橋、危橋的加固方案中，并且一般適用于大跨度結構的加固以及常規加固方法無法實施或效果不佳的狀況等，而不適用于高濕環境以及混凝土的收縮徐變比較大的情況等。

3.4 局部修復加固

局部修復是市政路橋日常養護工作中最常見的一種加固方案。當路面或是橋面破損比較輕微時，用工具將路面或是橋面上松散的混凝土層除去，再使用水泥標號相同的材料進行修補即可；當路面或是橋面破損輕微但不嚴重時，用工具將路面或是橋面上松動的混凝土層鑿除，直至露出鋼筋，再使用水泥標號相同的材料進行修補即可；當路面或是橋面的破損相對比較嚴重時，要采用托松結構清除松動的混凝土層，直到露出鋼筋，再使用水泥標號相同的材料進行修補。

3.5 粘貼纖維復合材料加固

伴隨交通流量的日益加大以及超載狀況的時有發生，現有市政路橋的承載能力隨時受到挑戰，通過對其主要受力部位、各個節點以及薄弱部位粘貼纖維復合材料（如碳纖維復合材料等）進行補強加固，使其與橋體一起發揮作用，從而增強其整體穩定性和承載能力。與傳統的加固方法相比，碳纖維加固具有輕質、高強、高彈模、耐腐蝕、耐久性好、抗沖擊、工期短、施工方便、無需大型機械、加固成本較低等多項優勢。然而由于補強材料的強度往往會受到原構件變形的影響，從而無法釋放其原有的設計強度，因此，在加固設計過程中，要充分考慮該影響，不可過高依賴補強材料的作用。

4 結束語

市政路橋的各種病害問題，對交通安全及城市發展極為不利。從加固改造設計角度有針對性、科學性的對市政路橋風險進行有效遏制，是保障其質量安全及居民生命財產安全的必要前提；亦是提高路橋使用壽命、促進技術發展、增加經濟效益的有利保障。