公路桥梁加固设计要点浅析

周加成

摘 要：2015年底我国公路桥梁数量世界第一，共有77.92万座。随着经济的发展、交通量增大，公路车辆荷载等级增加，超载车辆较多，而早年设计的桥梁指导思想注重于材料的节省，安全度低。一般来说断面尺寸偏小、结构配筋较少，安全储备低。桥梁耐久性差和年久老化。近年修建的桥梁，因设计失当或者施工质量差造成许多桥梁存在安全隐患。故桥梁加固改造设计工作越来越显得更加重要。

关键词：公路桥梁 加固设计

1.旧桥加固设计工作包含的工作内容

桥梁加固设计的主要工作为：调查桥位基本情况，桥梁基本情况，查明桥梁结构参数，查明桥位水文、地质情况，搜集桥梁养建史资料，检测判定桥梁现状技术状况，需要提高承载能力时对原桥承载能力进行评定。并根据路网运营需要，确定本次改造设计荷载标准。根据调查的桥梁基本情况、检测的桥梁状况以及拟定的本次改造的设计荷载标准提出合理可行的改造设计方案，并提供概算。

2、旧桥加固工作步骤

2.1桥位基本情况调查：

查明桥位地理位置，路线编码及名称，交通组成，道路修改建年代、公路技术等级、设计速度、路基宽度、路面宽度、路面结构形式、路线平纵面组合及其指标等。

2.2桥梁基本情况调查：

查明桥梁的长度、宽度、净空，上下部结构形式、设计参数（矢跨比、拱轴系数等）、构件尺寸、构造措施以及附属设施（桥面铺装、人行道及护栏、排水设施、锥护坡、调治构造物状况），设计荷载、地震动峰值加速度（或抗震烈度）、抗震设防等级、环境类别等，无设计文件或设计与现场不符时应实地测量相关尺寸、参数。

查明设计洪水频率、设计水位标高及洪峰流量、常水位、枯水位，已现最大洪水位标高及洪峰流量、枯水位标高，桥位纵断面（河床横断面）等；

查明设计最大冲刷深度、局部冲刷深度，现河道最大冲刷深度、局部冲刷深度；若为游荡性河流，河道变迁情况等；

查明桥位地质情况、特殊地层物理力学性质等，必要时进行相关地质勘察。

2.3桥梁养建史搜集：

（1）搜集桥梁修建年份，竣工资料，施工工艺等；

（2）搜集历次维修加固年份、相應的维修加固原因、措施、及竣工资料等。

（3）搜集历次桥梁定期检测报告，分析其中提到的主要病害发展、变化情况等。

2.4桥梁现状调查、技术状况评定及适用性评定及设计方案的确定：

（1）根据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21-2011）对桥梁外观病害进行现场检查，量测桥梁各构件病害，填写“桥梁评定指标检查评定表”；

（2）需要提高桥梁承载能力时，需按照《公路桥梁承载能力检测评定规程》（JTG/TJ21-2011）要求，对原桥承载能力进行评定。并根据路网运营需要，确定本次改造设计荷载标准，桥面最小宽度，设计洪水频率等技术标准；

（3）按照《公路桥涵养护规范》（JTG/H11-2004）结合本次改造设计拟定的设计荷载标准，桥面最小宽度，设计洪水频率等技术标准对桥梁进行适应性评定；

（4）依据桥梁的技术状况等级、病害原因分析、桥梁适用性评定等结论，并结合养护技术选择（技术成熟度、先进性或可靠性、工艺复杂性、施工难易度等）、对原结构的改变程度、施工工期、工程造价、封闭交通时间等相关要素的控制原则综合分析确定最佳改造方案。

2.5概算

查清材料单价、运距，工程数量，施工工艺，保畅方案，各省交通运输厅交通工程定额站最新的公路造价信息。

3.旧桥加固遵循的设计原则和加固方案的制定

3.1桥梁加固改造应首先遵循以下原则：

（1）桥梁加固改造应以桥梁技术状况评定、桥梁病害原因分析、桥梁实际承载能力评定、桥梁适应性评定为基础；

（2）桥梁加固改造应满足安全适用、技术可靠、经久耐用、经济合理、环境保护的要求；

（3）桥梁加固改造后应以恢复使用功能、提高承载能力、增强安全性和耐久性为目的；

（4）桥梁加固改造设计应依据原桥竣工图和设计图及检测评估报告进行，并经现场核对；

（5）桥梁加固改造应结合项目实际情况制定合理可行的施工保畅方案；

（6）桥梁加固改造方案比选应从安全适用性、技术可行性、耐久性、施工难易程度、养护难易程度、对道路交通的影响程度、工程造价等多方面综合比较，确定最优方案。

3.2桥梁技术状况评定

桥梁技术状况评定是按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21—2011）的有关规定进行评定。在技术状况评定时应突出与结构安全、运营安全相关的病害。

桥梁技术状况评定按照各构件产生的病害标度扣去相应的分值，计算出构件得分，然后根据构件权重计算出部件得分，最终根据部件权重计算出总体分值。桥梁最终技术状况评定按照总体技术状况结合主要部件的评定方法。

3.3桥梁适应性评定

桥梁的适应性评定包括桥梁的承载能力、通行能力和抗洪能力评定。

3.3.1桥梁的承载能力评定

桥梁承载能力评定应按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21—2011）的相关规定进行评定。桥梁承载能力评定应包括以下工作内容：

（1）桥梁缺损状况检查评定；

（2）桥梁材质状况和状态参数检测评定；

（3）桥梁承载能力检算评定。

桥梁承载能力检算评定所需的技术参数，宜依据竣工资料或设计文件按相关标准规范采用。对缺失技术资料的桥梁，可根据桥梁检测资料，结合参考同年代类似桥梁设计文件或标准定型图取用。桥梁检算荷载效应值对于交通繁忙或重型车辆较多的桥梁，汽车荷载效应值可根据实际运营荷载状况，按照《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21—2011）的规定，通过活载修正系数进行修正。

3.3.2桥梁的通行能力评定

根据《公路路线设计规范》规定的路基宽度最小值并根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）第3.6.1条公路建筑界限宽度值判定桥梁净宽是否满足要求。

3.3.3桥梁的抗洪能力评定

根据桥长及孔径大小、桥（孔）位置、桥下净宽、基础埋深、墩台病害等情况，桥梁抗洪能力划分为强、可、弱、差四个等级。现场检查与测量后，按公路桥梁拟改造采用的技术等级进行简算评定。将防洪能力评定及水文观测资料作为制定桥梁维修加固方案的依据。

3.4加固改造常用方法

加固方案与诸多因素有关，常考虑的主要因素有：桥梁结构型式；桥位地形、水文、自然状况；桥梁现状分析研究结论；施工技术水平；能否封闭交通；预期加固效果；资金投入量等。目前常见的桥梁加固方法主要有：

（1）粘贴钢板加固法

结构粘贴钢板加固是一种建筑结构工程的加固新技术。用特制的结构胶粘剂，将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，能达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。结构粘钢加固方法，与其他的加固方法比较，有许多独特的优点和先进性。

1）坚固耐用：经过多年来的工程实践，已经证明完全能保证加固工程的质量，结构的强度和刚度都能满足设计的要求。胶粘剂老化试验耐久性能满足要求。粘钢加固后的結构试验，也证明强度和刚度的设计方法是正确的和可靠的。

2）施工快速：在保证粘钢加固结构质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产不影响使用的情况下完成施工。

（2）碳纤维加固法

碳纤维加固技术是近几年内才由国外引进的一种新技术，因其强度高，耐腐蚀，且施工简便等优点，目前已广泛应用于实际工程中。碳纤维材料具有优异的物理力学性能。其力学特点是应力应变量完全线弹性，不存在屈服点或塑性区。加固混凝土构件所用的碳纤维布，是由碳纤维长丝经编织而制成的柔软片材。

（3）增大截面加固法

也称为外包混凝土加固法，是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方法：一种是加厚桥面板；另一种是加大主梁或拱肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强，具有成熟的设计和施工经验，实用于较小跨径的T梁桥或拱桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显进步，承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长，加固后的建筑物净空有必定减小。

（4）增加横向联系法

增加横向联系法主要是针对旧桥为单个构件预制拼装的结构，如T梁、双曲拱等。增加横向联系主要目的避免单构件受力，让车辆荷载通过横向联系分布于其他相邻的构件，从而达到加固的目的。主要的增加横向联系的方法有：增加横隔板法和增加整理现浇层法。增加横向联系法能有效增加受力的整体性，施工简单，工期较短，对交通影响小，对于预制拼装构件，该方法比较常用。

（5）体外预应力法

体外预应力法是针对大跨径梁桥刚度不够，跨中下挠过大或截面拉应变过大造成的截面裂缝过大的问题。一般情况下在箱梁或T梁腹板两侧布置宽线形或折线形体外预应力束加固。

结 语

桥梁加固是一项系统性的工程，桥梁工作者要深入了解既有桥梁维修加固的方法，对加固方案的技术、理论、实践不断研究、创造、创新、总结、交流，在工作中灵活运用，以使桥梁加固工作不断进步。

参考文献：

[1] 刘君来，赵小星编著.桥梁加固设计与施工技术[M].北京人民交通出版社，2004

[2] 杨文渊.桥梁维修与加固.人民交通出版社，1992.