公路橋梁加寬加固設計及施工分析

郭華紅

公路橋梁在運營一段周期后需要對其進行加寬加固從而滿足新時期車輛運行的要求。基于此，本文結合實際，在分析公路橋梁加寬加固設計特點與方法的基礎上，依托某項目工程實例，深入地探討了橋梁加寬加固設計要點與施工技術要點。希望探究后，可以給此類工程提供借鑒。新時期車輛數量不斷逐步增多，載重量也在快速的增加，導致了橋梁設施所承載的負擔逐步加重。因為橋梁工程的復雜性比較高，且包含非常多的環節，各個工序的質量要求比較嚴格，還有社會、自然環境、經濟等因素的同時作用之下，必然會給橋梁工程的運行產生不利的影響，尤其是很多橋梁經過長期的運行之下存在著比較嚴重的損壞問題，必須要落實橋梁的維護管理工作，這是提高橋梁運行性能的關鍵措施。加固技術的應用，可以使得橋梁的承載性能得到提升，也可以延長使用壽命。

一、設計與施工特點

（1）橋梁加寬改造的要求與舊橋有著明顯的差異，不同之處比較明顯；（2）橋梁加寬施工難度是很高的，要遠比新建設的施工難度要高；（3）橋梁加寬改造要科學合理地使用原有橋梁結構，達到結構設計的標準，連接位置能夠滿足性能的要求；（4）橋梁加寬改造要合理地應用新技術要新工藝，突出材料的優越性能，保證工程的質量合格；（5）橋梁的加寬改造施工環節要隨時監控舊橋運行的安全性不會受到任何的影響。

二、舊橋加寬設計方法

（1）原有橋梁作為改建之后的橋梁一幅車道的形式，然后在其相鄰的位置上需要進行新建設的新道路橋梁，但是要保證新舊橋梁的跨徑和原橋梁是對應存在的；（2）原橋兩側加寬就是需要在該橋梁中進行上下結構部位的加長、加寬等改造處理，要保證整個橋梁的性能合格；（3）如果原有橋梁結構中的上部結構是無法投入使用的，需要把該位置上存在的混凝土板全部拆掉，然后安裝符合工程要求的新混凝土板結構。

三、工程實例

某橋梁項目為當地重點交通基礎設施，舊橋梁的總長度是65m，結構形式是簡支裝配式預應力混凝土空心板的結構，橋面的寬度尺寸是10m，設計荷載汽車-20、掛車-100，具體截面尺寸可見下圖1。經過改造前的分析，發現該橋梁內的病害問題主要是為空心板跨中橫向裂縫，嚴重影響橋梁的正常運營。

圖1 舊橋橫斷面結構

本次橋梁確定如下加固實施方案：在發生裂縫問題的部位粘貼碳纖維布。按照本次橋梁加固設計方案，為雙側對稱整體加固方式，兩側分別設置4塊空心板，總計需要加寬5m，新建設的橋梁結構部分和原有橋梁是相同的，但是新建設的混凝土板要達到設計圖紙的規定要求。經過加寬施工之后，整個橋梁表面寬度達到18m，行車道寬度尺寸為15m。新舊橋梁部位的連接應用企口縫鉸接的方法，新舊蓋梁通過應用剛性連接的方法進行施工，可以確保橋梁的結構性能合格。加寬施工完畢之后，整個公路項目達到二級的標準。

四、橋梁加固施工工藝

碳纖維(CFRP)片材的優勢就是強度比較高、粘貼比較方便且不會產生銹蝕的問題，同時抗壓強度可以達到普通鋼材的10倍以上。CFRP片材的抗彎性、抗剪性、抗壓性等方面的性能都比較優越，可以保證加固施工的效果和質量合格，能夠達到橋梁的運行標準要求。該材料還能夠應用到混凝土墩柱補強等條件之下，可以修復各個結構部位。碳纖維材料在施工中主要是通過表面粘貼的方式來進行，使用粘貼劑直接涂刷在表面，然后可以形成整體的結構。粘貼施工前要進行混凝土表面實施砂紙打磨處理，然后應用清水清洗處理，再進行碳纖維布的粘貼施工。

五、橋梁加寬工藝

橋梁加寬設計方案包含的內容比較多，有舊蓋板、空心板、橋面鋪裝設計等方面，要保證各個部分都要達到要求。

1.新舊蓋梁工藝分析

因為本次工程中的橋梁加寬新舊蓋梁發現其頂面標高有明顯的差異，所以導致了新舊蓋板部位出現連接性能不合格的情況，所以在施工中通過新舊蓋梁的后澆帶和預壓施工方式，能夠避免連接部位發生開裂的問題，具體施工工藝如下所示。

（1）舊橋蓋梁混凝土清理處理，直到露出墊石的外緣部分；（2）舊橋蓋梁混凝土清理中，應該保證上部的鋼筋緊貼拆除到下彎的部位，如果下彎結構部分的鋼筋保護層的厚度在1cm以下，此時需要在整個表面實現開槽作業，然后再逐步地進行下彎作業。下排鋼筋上彎的部位需要做好調直處理；（3）新橋蓋梁在實現混凝土澆筑施工階段，應該保證舊橋蓋板外部的支座墊石外緣需要到相鄰部位的橋梁支座外部邊緣中布置后澆帶的形式，從而可以有效地防止新橋梁出現橋墩下沉所出現的新舊蓋板的內力存在；（4）在新建設橋梁空心板安裝和橋面鋪設施工全部結束后，要通過自密實混凝土進行施工。具體的蓋梁新舊結構的連接形式可見圖2所示。

圖2 蓋梁新舊結構連接設計示意

2.新舊空心板連接設計與施工工藝

在橋梁的新舊空心板通過應用新舊頂底部位中設置植筋的方式，鉸縫中應該應用彈性混凝土進行填充處理，使得連接結構部位的質量合格，確保其組合成為整體性的結構，保證新舊空心板部位的質量合格。

（1）舊橋梁的部位會存在有原頂面結構部位的插筋形式，和新施工的板部頂面有預留鋼筋進行焊接連接施工；如果發現原插筋結構存在了損壞的問題，就應該再次植入14mm的HRB335鋼筋，可以和預留部位的鋼筋進行焊接連接；（2）在舊橋邊板側底面植入直徑為14mm的HRB335鋼筋，保證該鋼筋結構能夠直接插入到板底的結構位置上，可以使得連接的縫隙達到要求；（3）新舊橋板橫向連接部位中的鉸縫施工非常關鍵，可以在該位置上填充彈性混凝土，實現整個橋面板的澆筑作業施工，形成整體結構，但是要注意進行振搗處理，以保證混凝土的密實度合格。

3.新舊橋面鋪裝工藝

為了能夠使得新舊空心板結構部位的連接強度性能達到標準要求，要做好連接位置上的鋪裝層部分強度提升，要保證鋪裝層部位的設計達到優越性，具體工藝如下所示：（1）新舊橋板連接施工中應該保證橫向0.8m范圍內應該達到水泥混凝土的鋪裝層，其厚度應該達到10cmm以上，且要采用兩層鋼筋網的結構形式；（2）橋面鋪裝需要應用彈性混凝土來實現，可以實現整個結構部分澆筑施工成為整體的形式。值得注意的是在新舊橋面鋪裝施工操作環節，要將原始橋面基礎銑刨干凈之后進行新橋面工程的施工，從而減少原始橋面處理不干凈出現橋面脫空、橋面面層板破裂的情況出現。

4.空心板加寬預壓施工工藝

為了能夠有效地消除新舊橋梁部位發生是不沉降問題而產生的作用力，要能夠有效地消除荷載的影響之下而的新舊連接部位應力不均衡的問題，可以在橋面的部位上進行施壓操作。通過預應力的施加，可以實現兩個連接部位的質量合格，將重載物質撤離后，受壓表面就會直接回彈，所以此時的橋面連接會產生較大的作用力，然后使得新舊結構連接質量合格。主要是工藝方案如下：

（1）新舊橋梁部位的蓋梁、空心板在實施必要的后澆帶設計中，比如應該在新舊空心板的連接部位上應該保證其兩側需要預先留出40cm寬部位進行后澆帶的設置；（2）加寬的結構部分需要進行鋪裝作業施工后進行強度檢查，讓整個結構部位達到要求，橋墩兩側需要確保在1.5m的范圍之內實施路面的加載質量13t左右的沙袋，進行質量檢測；（3）堆載要連續進行，澆筑蓋梁、空心板連接部位上應該保證其達到要求；（4）蓋梁、空心板等連接部位經過檢測后發現強度達標，就要將沙袋全部撤出。這樣就會保證加固施工作業全部結束。

六、技術措施分析

1.原有橋梁下部加固措施分析

原有橋梁進行下部加固施工作業，為整個工程中的關鍵環節。因為該部位進行改造與加固施工和上部有著明顯的差異，但是不會給整個基礎結構造成影響。如果基礎承載性能比較差，無法達到埋設深度的標準，就要通過擴大基礎的方式以提升加固效果；外力作用下造成的基礎結構變形或者傾斜等問題，要做好補充加固作業處理；墩臺出現損害的問題，要在表面通過設置護套的形式進行處理，以防止其結構出現性能下降而損壞的問題。

2.原有橋梁表面改造加固工藝分析

橋梁結構容易存在剝離或者開裂的問題，就會導致橋面存在嚴重的質量問題，需要提起足夠的重視。要結合具體的病害問題，選擇合適的加固方式，比如應用實踐較長的橋面，要拆除修復處理，而質量問題相對不嚴重的情況，可以通過表層處理可以達到要求，通過合適的加固處理措施，以提前橋面的性能，滿足交通運行的需要。

七、結語

本次加寬改造的橋梁在施工結束后，運營一年的時間，發現新舊空心板并未有任何裂縫的缺陷，表示該加固工藝有著較高的優勢，總體效果比較好，可以滿足交通的運行需要，具備較高的耐久性、強度與剛度性能，交通運行質量得到很大的提升。