对旧桥进行二次加固技术应用与研究

王东祥

(山西省公路局大同分局)

0 引言

20世纪80年代我国公路事业进入高速发展期，但由于我国经济的快速发展，加之超载等不利情况，这一时期修建的很多桥梁出现了不同程度的病害。2002年对部分桥梁进行了体外预应力加固处理，经过近10年的运营。加固后的桥梁大部分T梁体外预应力筋失去作用存在安全隐患;因此对该类桥梁进行二次加固确保其安全、稳定延长使用寿命就成为成为桥梁施工领域的一个重要课题。

某桥建成于1991年，跨径组合为7×20 m简支梁桥，每跨7片钢筋混凝土T梁，桥宽11 m(净10 m+2×0.5 m)。下部结构双柱式墩台、钻孔灌注桩基础。桥梁设计荷载:汽-20级，挂-100。由于该桥使用后出现了不同程度的病害，2002年对其进行了体外预应力钢筋加固，目前纵向预应力钢筋垫量脱落，预应力钢筋失去作用T梁存在着翼板混凝土剥落露筋、修补等缺陷。

1 主要病害原因分析

1.1 原结构复算

经原结构复算按照原设计采用的荷载等级和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)(以下简称规范)要求进行。

计算采用MIDAS Civil有限元建模软件建立空间模型进行计算分析，采用桥梁博士软件进行复核验算，模型见图1。

图1 计算模型总体图

经计算分析在承载能力极限状态及正常使用极限状态各工况下，主梁极限承载能力及挠度、裂缝宽度均满足规范要求。

1.2 盖梁验算

经计算分析结果可知，桥墩盖梁各截面承载能力均满足规范要求。

1.3 病害成因分析

从检测结果来看，该桥建成于1991年。经过十余年的使用，该桥已出现不同程度的病害，导致该桥现有技术状况和服务水平下降，存在严重的安全隐患。由于车辆载荷大，以及桥梁年久老化等因素影响，造成桥梁结构T梁、横隔板等主要承重构件开裂，局部铰缝破损的问题，导致桥面渗漏水，造成混凝土结构水蚀，剥落，钢筋外露锈蚀，从而加速结构病害的发展，对结构的安全性和耐久性带来危害，需进行加固及补强处理。

从原结构复算结果来看，该桥主梁跨中抗弯承载能力满足规范要求，斜截面抗剪承载能力满足规范要求，正常使用状态下挠度与裂缝均满足规范要求。改造后该桥按公路Ⅰ级进行验算，需对主梁进行加固及补强处治，提高主梁承载能力，提高结构的安全性和耐久性。

图2 盖梁弯矩内力图(单位:kN·m)

2 加固原则

(1)应提高T梁抗弯承载能力。

(2)应恢复桥梁的横向联系，提高桥梁的整体性。

(3)应提高桥面铺装的抗渗能力，解决铰缝处渗漏水腐蚀问题。

(4)主要构件混凝土开裂、缺损及钢筋锈蚀应得到有效修复。

(5)维修加固后桥梁结构的安全性、耐久性应得到提高。

(6)加固施工应对环境的影响小。

(7)加固设计应与施工方法紧密结合。

3 加固总体思路

根据桥梁检测结果及现场病害照片，该桥T梁主要是由于腹板出现竖向裂缝及斜向裂缝;部分横隔板连接部位混凝土剥落，钢板外露;另由于桥梁在长期运营时结构老化，铰缝处渗漏水，造成主梁混凝土腐蚀、破损。针对以上主要结构病害，提出相应的维修加固处理措施。

3.1 T梁加固

从检测结果及现场病害照片可以看出，该桥T梁腹板出现竖向裂缝及斜向裂缝，为避免裂缝进一步发展，需要对T梁进行维修加固。

施工前封闭全桥交通，拆除原有体外预应力，对T梁采用预应力钢丝绳补强层进行加固，这是一种新型的预应力加固技术，通过在18 cm宽T肋底部设置预应力锚具，安装、张拉两层预应力高强钢丝绳，可以同时提高主梁的抗裂能力、刚度、极限承载力，加固后的主梁一般不会发生粘结破坏，可以使加固材料强度得到充分发挥，承载力提高幅度明显，而且具有很好的延性。

为抑制T梁端部裂缝的进一步发展，提高T梁端部的抗剪能力，在T梁跨中采用预应力钢丝绳补强层加固的同时在T梁端部采用粘贴斜向钢板条，提高T梁的抗剪能力，有效抑制裂缝的进一步发展。

3.2 横隔板粘贴钢板加固

根据检测结果可知，大部分横隔板连接部位混凝土剥落，钢板外露;部分横隔板连接部位钢板断裂，桥梁横向联系减弱，为恢复并提高桥梁横向联系，提高桥梁的整体性，需要对横隔板进行维修加固。

对原横隔板脱焊部位进行补焊，并在原中横隔板连接处粘贴钢板。

3.3 盖梁加固

针对盖梁出现裂缝等病害，采取在盖梁底面及侧面负弯矩区粘贴钢板条进行加固，提高正截面抗弯承载能力，提高盖梁承载能力的安全度。

3.4 其他病害处理

凿除全桥所有局部剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土，对外露锈蚀钢筋除锈，然后进行修补，面积大于1 m2的磨损区域采用不锈钢丝绳网片+聚合物砂浆进行修补处治，面积小于1 m2处采用环氧砂浆(强度不小于60 MPa)修补缺损混凝土。

对所有宽度≥0.15 mm的裂缝进行灌胶处理，灌胶胶采用优质A级环氧灌缝胶。对所有宽度＜0.15 mm的裂缝进行表面封闭。

4 加固效果

对该桥进行加固后验算，验算采用公路Ⅰ级和新规范要求进行。其他取值参数同原结构复算。

经验算，T梁采用预应力钢丝绳补强层加固后，在公路Ⅰ级荷载下，主梁正截面抗弯强度、斜截面抗剪强度及变形验算均满足规范要求。盖梁粘贴钢板后承载能力，在公路Ⅰ级荷载作用下，验算桥墩盖梁各截面承载能力均满足规范要求。

5 结语

工程实践证明，危(旧)桥的改造加固必须以现场调研情况为基础，参照桥梁的设计和施工资料，结合自然环境，准确分析桥梁病害的成因，制定科学合理的改造加固措施，力求做到技术上可行、经济上合理。该桥实施加固改造后，桥梁病害得到了有效控制，资金投入控制及实际运营效果达到了预期目的，说明所采取的技术措施是可行的。

[1]公路工程技术标准(JTG B01-2003)[S］.

[2]公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)[S］.

[3]公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)[S］.

[4]公路桥涵设计规范(合订本)(1989)[S］.

[5]混凝土结构设计规范(GB50010-2002)[S］.

[6]混凝土结构加固设计规范(GB 50367-2006)[S］.

[7]钢筋混凝土结构工程植筋锚固技术暂行规定(建设部建筑物鉴定与加固规范管理委员会2002年9月)[S］.

[8]公路桥梁加固设计规范(JTG/T J22-2008)[S］.

[9]公路桥梁加固施工技术规范(JTG/T J23-2008).