旧桥加固改造问题的探索

王新华

摘 要：随着我国是社会经济的快速发展，交通运输事业得到了长足的发展，特别是我国基础建设的不断深入，国家加大了公路工程建设的力度，公路状况也得到了显著的改善。然而我国公路桥梁因设计荷载标准底、耐久性差，不能满足现代交通运输的要求，加强超载车辆、自然环境等因素的制约，导致公路桥梁结构受到影响，增加了桥梁病害，对其正常使用功能造成影响。为了保证桥梁通行安全，必须采取有效的加固方式，提高桥梁的承载性能及通性能力。该文介绍了公路旧桥检测技术，旧桥评价原则等，并在此基础上提出了旧桥加固、改造的方法。

关键词：公路旧桥 检测 评价 加固和改造

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）01（a）-0242-02

中国改革开放30年来，公路交通发展迅猛，同时经济建设过程中对交通运输也提出了更高的要求。为了满足国民经济发展的需求，我国基础设施建设进一步深入，公路面貌日新月异。现阶段，我国在用的公路桥梁中，有很大部分是在20世纪70年代修建完成的，随着时间的推移，在自然环境条件因素与通行车辆荷载作用下，桥梁的结构、桥面等都出现不同程度的病害，对桥梁正常通行造成一定的影响，并给交通运行带来了很大的安全隐患。以此，为了保证交通正常通行，提高桥梁通行的安全性，必须对旧桥进行加固处理，提高其通行安全性能，恢复其承载能力。

公路旧桥检测主要包括对其进行荷载试验以及结构检查。其中桥梁检查主要是为桥梁加固工作做好相应的准备，是制定桥梁加固与维修方案的前提，能够提高加固方案的可行性。进行桥梁检查的目的是了解桥梁结构，掌握桥梁损伤以及缺陷，有针对性的进行现场调查与测试，包括对桥梁病害程度、类型、发展趋势等的调查，并弄清造成病害的原因，为桥梁维修与加固提供有力的数据支持。荷载试验就是通过加载试验，了解桥梁结构荷载承受能力，判断桥梁在荷载作用下受力部位与状态，对桥梁整体的结构稳固性、使用性能等做出有效的评价。另外，通过荷载试验还能够发现桥梁中潜在的病害，有效的消除侨联通行安全隐患。

旧桥的评价原则：我们通常以功能、結构承载力和使用价值。旧桥使用功能的评价主要从设计技术标准、桥梁各部位的完好成度、桥梁养护状况及意外事故的分析。结构承载能力的评价主要是在对桥梁使用功能评价的基础上，通过对上、下部结构作静、动载计算分析，或对静动载试验结果分析，对桥梁结构塍载力作出合理的评价。旧桥使用价值评价是对功能、结构承载力两项评价之后，从技术、经济合理性的角度出发，对旧桥在设计运营期间的使用价值作出评价。当分析结果表明：如果对旧桥加固、对旧桥在设改造加以利用的总效益大于新建桥的总效益时，那么就说明对旧桥的加固改造计划具有一定的可行性，同时提出详细的可行性报告，然后提出旧桥改造工程申请。

对桥梁上部结构进行改造加固的技术体现在以下几个方面：（1）桥面补强加固。首先，将旧桥桥面凿除，然后在桥梁梁顶加铺混凝土层，保证混凝土层与原桥梁整体结构形成一体，从而改善桥梁整体的荷载能力，提高结构的抗弯强度，实现加固的目的；（2）增大桥梁承载面的配筋数量，随着桥梁使用年限的增加，桥梁承载能力逐渐下降，一般在桥梁侧面、底面增加配筋，或增大主筋的尺寸，提升桥梁整体的坑剪强度。一般来说，这种加固技术在拱桥、梁桥中较为常用；（3）锚喷加固就是利用高速喷射设备，将混凝土喷射到锚固好的加固面上，待混凝土硬化后就会形成一个钢筋混凝土加固结构，提高桥梁结构的稳定性，提高其抗荷载性能，在进行混凝土喷射过程中需要保证其连续性，避免出现混凝土不均匀，导致裂缝现象发生；（4）钢板加固技术主要是在交通流量过大，对桥梁整体结构造成较大的压力，桥梁主筋发生腐蚀问题，梁结构上出现明显的裂缝是。使用粘结剂，将钢板等材料与桥梁结构有效的粘结在一体，用钢板替代补强钢筋混凝土结构，实现桥梁改造加固效果；（5）改善桥梁的受力结构，采用这种改造方式，就是通过相关的计算，结合桥梁通行流量等实际情况，对桥梁结构的受力进行改善，提高其整体的承载能力；（6）预应力加固技术主要针对预应力混凝土桥梁结构，对桥梁受拉区域施加预应力，在一定程度上消除桥梁自重对荷载的作用，从而提升桥梁结构的承载性能；（7）增加纵梁结构，这种方式就是在保证桥梁桥墩具有良好的承载力与安全性能的基础上，通过增加纵梁结构的方式，使其与旧桥桥梁一同受力，提高整体的受力性能；（8）拱圈增设套拱加固法。当拱式桥梁的主拱圈为等截面的砖、石或混凝土等实体板拱时，且下部构造无病害，同时桥下净空与泄水面积容许部分缩小时，可在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈，即紧贴原拱圈底面上，浇筑或锚喷混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一个新拱圈。

桥梁下部结构加固改造的技术主要体现在以下几个方面：（1）基础承载力不足或埋深太浅，经雨水冲刷后，河床改变原貌，导致基础破坏，出现掉脚、缺损，使下部结构变形等现象，而墩台又是砖石或砼刚性实体式基础的情况，采用了扩大基础加固；（2）墩台桩基础深度不足，或由于水流冲刷使桩基础发生倾斜的情况，采用增补桩基加固；（3）由于施工监理不严，质量不好、砂浆不饱满受外力后墩台开裂破损出现贯通裂缝的情况，采用钢筋砼套箍或护套加固，比如六库大桥的西岸墩脚；（4）桥台背墙水平力太大，引起桥台倾斜的情况，采用桥台新建辅助挡土墙加固；（5）方法：利用原桥基础，靠墩台盖梁挑出悬臂加宽以安装加宽的上部结构采用了墩台拓宽的方法；（6）拱桥拱圈开列，承受力受限，采取了拱顶纵向浇钢筋全板，内衬、外衬拱加固；（7）桥台上部两侧开裂采用了预应力锚固法。

旧桥加固改造是一项繁杂和高风险的工程，结合以上内容，就如何来选择加固方法，举一实例。

表村片石拱桥加固：该桥位于六兰公路K58+600处，桥原结构为片石拱桥，单孔跨径为8 m，矢跨比1/2，桥长65 m，桥宽8 m，桥高8.6 m，拱圈厚60 cm，其主要功能是泄洪。建于1986年，次年发现该桥出现裂缝，1999年裂缝最大宽度达10 cm，并出现二条裂缝明显的从拱顶到两桥台贯通的纵向裂缝，2005年经鉴定为危桥。

裂缝产生的原因：侧墙断面尺寸不足。该桥侧墙较高，拱腔内的填料含泥量大，填料压实不够，由于填料土压力的作用，是导致该桥上下游侧墙在拱圈产生裂缝的主要原因。

加固方案的选择：（1）拆除拱圈，加固、加高桥台重新现浇钢筋混凝土板梁的改建方案。该方案施工简便，但是保通便道工作量大，搭设便桥过高，难以保证交通的安全畅通；（2）采取保留原桥拱圈不拆，加固侧墙，在拱顶上浇筑40 cm厚的钢筋混凝土拱圈的方案。由于采用半幅施工，此方案保通方面有一定的难度，但是过往车辆一般都是小型车辆，对施工安全影响不大，新旧拱圈能形成整体受力，效果明显；（3）采取保留原桥拱圈不拆，加固侧墙，在拱定下套浇筑40 cm厚的钢筋混凝土拱圈的方案。该方案有利于交通的维护和安全畅通，但是由于基础软弱新旧拱圈很难形成整体。

加固方案比选：以上三个方案经过反复比较和认证，采取保留原桥拱圈不拆，加固侧墙，在拱顶上浇筑40 cm厚的钢筋混凝土拱圈的方案对该桥的加固是比较合适，

套拱方案的确定，考慮到该桥已使十多年，基础不均匀沉降已趋于稳定，拱圈裂缝的发展变化趋渐减少和稳定。因此，新建拱圈的尺寸为：桥台和护拱采用7.5#砂浆支砌块片石，拱圈采用25#钢筋混凝土浇筑，厚为40 cm，采用￠12@15的二级螺纹钢筋。

现浇混凝土拱圈和支砌桥台，用7.5#砂浆支砌块片石侧墙。现浇混凝土拱圈的关键技术就是要处理好新老拱圈之间的联接问题，使之联成一体，起到共同受力之目的。采取的办法是拱上填土清除完毕后，将原拱圈表面的泥土用水清扫干净，清除原拱圈上松动的小石头，再安装钢筋，在拱圈护拱的背面支砌排水沟，并连接到泄水孔内排出，全桥分两次进行混凝土拱全的浇筑。每次为半幅，每半幅的横向钢筋必须留出70cm长度用于连接，两半幅拱圈之间采用￠12@15的二级螺纹钢筋连接，连接长度70 cm。钢筋混凝土浇筑完成到保养期满，再填筑碎石土并压实。

该桥自2006年加固投入使用近一年多，经过多次的实地观察，新老拱圈桥台侧墙未出现裂缝现象，完全达到了加固的目的。从经费使用的情况来看，与拆除旧桥，重建的方案比较，节约经费达60%，取得了良好的经济和社会效益。

桥梁的承载能力和能否正常使用，不仅取决于上部构造，作为其重要的组成部分的下部构造，将直接承受上部构造的荷载，因此，桥梁下部构造的质量好坏也直接影响到其承载力和正常使用，而且有的旧桥梁承载能力的降低和主要病害的产生是由于下部构造的病害引起。因此，在旧桥加固改造工作中，同样要对桥梁下部结构进行加固改造，保证桥梁整体承载力得到回复，实现桥梁加固改造的目的。

经过长期的实践证明，对旧桥采用科学的加固改造方式，能够提高其承载能力以及通行能力，延长公路桥梁的使用年限，同时满足经济发展下对交通运输的需求。另外，在进行加固改造前，需要对桥梁进行必要的病害检测与评估，弄清旧桥病害的主要原因，并根据实际的情况，制定科学的加固方案，保证方案具有很强的可行性。