震后橋梁病害處置方案分析

（新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院，新疆 烏魯木齊 830001）

一、橋梁病害現狀

以某橋梁項目為例，該項目橋梁上部結構為（25+2×32+25）m現澆預應力混凝土箱梁，下部結構為肋板式橋臺、三柱式墩鉆孔灌注樁基礎。設計荷載為公路-I級，橋梁全寬15.5m，斜交角20°，橋梁全長120.08m，橋梁所在段落公路等級為匝道上跨高速公路。

地震過后，該橋主要病害表現為箱梁明顯滑移，梁體存在一定程度的扭轉。支座嚴重剪切破壞，擋塊、墊石碎裂。下部橋墩墩柱均出現不同程度傾斜，豎直度在12mm/m至64mm/m之間，橋墩均產生環向開裂，橋墩與系梁連接處均已碎裂，橋墩與地基連接處土基松散，局部產生裂隙。

二、橋梁病害處置方案

（一） 橋梁病害分析

鑒于目前該橋下部橋墩已傾斜失穩，最大傾斜度為6.4cm/m，墩柱、系梁多處環向開裂，橋墩系梁連接處呈碎裂狀，橋墩與地基連接處土基松散，局部產生較大裂隙。由此初步判斷橋墩已嚴重損壞，樁基也存在斷樁病害的可能性，橋墩整體已不再具備利用可能。

橋臺受橋頭路基、錐坡的保護作用，埋置式橋臺與其成為一體，共同抵御地震的作用，病害較輕；從外觀判斷僅擋塊破損和背墻部分輕微開裂，支座均被破壞；橋臺整體框架結構受損不大。

老橋只在橋臺處設置了外擋塊，上部結構地震作用下箱梁產生明顯滑移，梁體最大位移為95cm。梁體端部下沉，下沉最大高度為9cm，梁體存在一定程度的扭轉。部分支座墊石碎裂，支座均出現剪切破壞，箱梁梁端局部混凝土破損等病害。

（二）橋梁病害處置方案對比分析

根據以上分析，該橋存在兩種處置方案。一種是加固利用上部主梁和橋臺，拆除損壞橋墩，新建橋墩及樁基，此為修復方案。另一種是拆除橋墩及主梁，利用橋臺，新建上部結構和橋墩及基礎，此為新建方案。

1.利用上部主梁修復方案

上部現澆箱梁結構除橫向偏移外，表觀未見明顯的病害，考慮利用上部結構的可能性。由于橋下凈空受限，新建橋墩需將主梁移出橋位，新建下部橋墩后再將主梁移回,如圖1所示。

圖1 臨時支撐橋墩與橋臺斷面圖

利用上部結構包含搭設橋下臨時支撐和橋位鋼管樁支撐，移梁至橋外，新建下部結構，移梁回原位，荷載試驗等步驟，施工精細化要求高，造價較新建略低，但無明顯優勢。同時還存在3點潛在風險：上部構造可利用不確定性、主梁耐久性降低和上部結構總重較大造成一定的施工安全風險。

2.新建橋梁方案

新建橋梁方案為利用橋臺，拆除上、下部結構，新建橋梁上部結構及墩柱基礎。

（1）跨徑優化布設

原橋橋跨為（25+32+32+25）m現澆連續箱梁橋，擬拆除老橋上部結構、下部橋墩及系梁，利用老橋橋臺，在利用橋臺橋長不變的前提下優化橋跨布置，通過調整橋跨避開了原有橋墩樁基位置，使新建橋墩及基礎不受老橋橋墩基礎影響，同時邊墩更加遠離橋下主線路基邊坡，減小了施工對路基邊坡的影響。

鑒于橋位處于地震頻發區和老橋橋臺可利用的現狀，綜合考慮凈空限制、老橋樁位干擾、施工周期對高速封閉的影響及工程造價、美觀等因素，采用（22+35+35+22）m跨徑組合形式。

（2）上部結構形式比選

上部結構常用形式有：預制結構、現澆結構和鋼混結構。鋼混結構自重小，地震作用下抗震性能優于簡支和現澆結構，但施工工藝復雜，對施工隊伍要求高，鋼混結構造價較高，約是預制結構的兩倍，后期養護成本較高。現澆箱梁較預制結構自重大，在地震作用下更為不利。

現澆結構施工需搭設支架，對橋下主線通車影響較大，施工周期更長，不利于高速公路早日搶通，造價略高于簡支結構。預制結構自重輕，抗震性能優于現澆結構，同時施工簡單、工期最短、對橋下主線通行影響較小等特點，造價最低，預制結構符合高速公路搶修保通的要求。

裝配式預應力混凝土簡支結構較連續結構施工更為簡單，連續結構后澆連續段施工較復雜且質量較難保證。根據各地震后橋梁受損情況可知，簡支與連續結構在地震中的表現無明顯優劣。簡支結構在震后可更快捷的進行單跨獨立維修或更換，而連續結構上部結構震后若受損需整聯修復或更換，地震多發地區多采用簡支結構形式。

圖2 墩臺一般構造圖（單位：cm）

經過比選，此次設計上部結構采用（22.04+35+35+22.04）m裝配式預應力混凝土(后張)簡支箱梁（墩中心橋面連續）。原橋現澆連續箱梁上部結構采用1.8m梁高，新建35m裝配式預應力混凝土(后張)簡支箱梁梁高1.8m，22m裝配式預應力混凝土(后張)簡支箱梁考慮到與老橋橋臺臺帽銜接問題和整體協調性，亦采用1.8m梁高。

（3）下部結構

下部結構橋墩采用蓋梁柱式墩，基礎采用樁基礎。中墩位于主線整體式路基中央分隔帶，受主線凈空限制，在避開老橋原有樁基位置影響的同時，考慮橋下凈空影響，橋墩蓋梁截面采用上寬下窄的T型截面，具體結構形式如圖2所示。

如果利用原有的老橋橋臺，則需要改造部分老橋橋臺。施工需先鑿除原有橋臺擋塊、墊石鋼筋混凝土，現澆新擋塊，增設內擋塊提高橫向限位能力。

綜上所述，文中采用的處置方案為：上部結構為預制預應力混凝土簡支箱梁結構，下部結構為蓋梁柱式墩。新建橋梁為（22.04+35+35+22.04）m裝配式預應力混凝土(后張)簡支箱梁（墩中心橋面連續），利用老橋橋臺部分改造。

三、結語

通過對震后橋梁病害分析及處置措施可知，在地震頻發、地震烈度較高地區，宜采用較為輕量化的上部結構，預制結構及簡支結構在震后保通修復實施中有一定的優勢，橋臺、橋墩宜增設內擋塊增加對上部結構的限位能力，以減小橋梁上、下部結構產生的橫向位移。