大井水库公路桥检测与加固设计

（安徽省寿县瓦东灌区管理所 寿县 232200）

1 工程概况

大井水库位于安徽省淮南市寿县东部，与合肥市长丰县交界，是淠史杭工程中淠河灌区瓦东干渠上的一座中型反调节水库，该水库主要利用瓦东干渠引水冲库，原设计总库容5040 万m3，集水面积33.60km2，设计灌溉面积13.07 万亩。水库始建于1958 年冬，至1972 年春建成开始蓄水，在建成后的30 多年运行中，一般年份春灌前库水位达到40.00m（废黄高程系，以下高程皆同）以上，但仍不能满足灌区用水的需要。

大井水库设计水位（50 年一遇）为42.20m，校核洪水位（1000 年一遇）为42.64m，总库容为5040m3，本次复核设计水位（50 年一遇）为42.26m，相应库容为4659.8 万m3，校核洪水位（1000年一遇）为42.64m，总库容为5054.9 万m3。

水库枢纽工程主要包括：均质土坝、泄洪灌溉两用涵、两座灌溉涵、溢洪道和进水闸等。水库大坝全长2829m，最大坝高15m，顶宽4m；迎水坡1︰2.5，背水坡平台以上1︰2.5，平台以下1︰3，平台高程39.00m，平台宽4m；大坝为均质土坝，坝基及坝体填土主要为粉质粘土。上游坡临水段位干砌石坡面，下游为草皮护坡，坝顶现为沥青路面。

由于水库大坝建于特定的年代，施工跨度长，施工质量差，对该水库进行了安全鉴定，大坝安全类别评定结果为：三类坝。

2 公路桥现状及存在问题

溢洪道闸上公路桥共5 孔，每孔净宽6m，闸墩为砌石和混凝土混合结构，中墩厚1.5m，边墩厚1.00m，闸室下游侧设公路桥，公路桥为钢筋混凝土板桥，中板每块桥板宽1.0m，边板每块桥板宽1.25m，原设计等级为汽-10，桥面净宽6.5m，两侧各有护轮带宽0.25m。

该公路桥位于交通主干道上，超载车辆过往频繁，经过近40 年的运行，公路桥面板表面混凝土严重剥蚀，致使混凝土桥面板主筋外露，闸上公路桥已有四孔桥板底出现垂直水流方向裂缝，缝面有白色析出物；相邻板间接缝渗漏严重；桥面铺装层受损严重，普遍存在裂缝，这些裂缝在超载车辆的轮压作用下进一步发展，逐渐贯通，形成较长的纵向裂缝和横向裂缝，破坏铺装层的整体性，铺装层局部露石严重。

3 静载荷试验结果

为了解桥梁主体结构的受力状况和承载能力是否符合设计要求，以及该桥在超载情况下的实际工作状态，2008 年3月水库管理局委托淮河流域水工程质量检测中心对公路桥抽取三孔进行静载荷试验，工程质量检测和静载荷试验结果如下：

3.1 工程质量检测

（1）桥墩为浆砌石结构，砌筑砂浆强度为13.90～16.30MPa，砂浆密实性完好。

（2）浆砌石桥墩表面垂直度和表面平整度均满足规范要求。

（3）桥面铺装层受损严重，主要存在四类问题：第一类，每孔均存在平行于行车方向的纵向裂缝，缝宽为0.1～4.0mm，如果不对超载车辆进行限制，加上雨水渗透和冻融作用，裂缝会进一步加剧，最终破坏铺装层的整体作用功能；第二类，桥面铺装层在两跨接缝处有横向裂缝，缝面破损严重；第三类，普遍存在于各跨桥面铺装层上的不规则表层裂缝。这些裂缝在超载车辆的轮压作用下会进一步发展，逐渐贯通，形成较长的纵向裂缝和横向裂缝，破坏铺装层的整体性；第四类，桥面铺装层局部露石严重。

（4）公路桥板梁及桥面铺装层混凝土强度推定值为35.50～37.80MPa，可达到混凝土强度等级C35的要求。

（5）检测的桥面铺装层表面平整度合格点率为95%。

（6）公路桥板梁混凝土内部约98.7%的区域钢筋已失去混凝土的碱性保护，处于易锈蚀状态。

3.2 静载荷试验

（1）对称荷载作用下，桥梁结构的静力强度和刚度均满足规范要求。

（2）对称荷载作用下，结构挠度的残余变形都较小，对称加载时，荷载横向分布较为均匀。

（3）对称荷载作用下，超载后的荷载横向分布极不均匀。

综上所述，从试验结果来看，在设计荷载汽-15、挂-80 作用下，荷载横向分布较为均匀，说明该成桥状态与设计理论相符合。在汽-20、挂-100 荷载作用下，结构校验系数大于1，荷载横向分布不均匀，桥梁处于不安全状态。

桥面铺装层、桥板梁等的严重损坏均系超载车辆引起的，而且在现有状态下，超载车会引起板梁受弯不均匀，加速损坏各桥板间的横向连接，使单板处于更加不利的受力状态。

3.3 结论和建议

（1）对公路桥板梁进行更换。

（2）鉴于公路桥位置的重要性，同时考虑社会进步的因素，建议将公路桥按二级公路的标准进行配套设计。

4 公路桥加固设计

4.1 设计标准

溢洪道闸上公路为二级公路标准，是连接南北的唯一通道，且过往重型车辆较多，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2015）及现状工程情况，二级坝一闸公路桥荷载设计标准相应采用公路-Ⅰ级。

4.2 桥梁型式选择

公路桥每跨净宽仅6m，跨度较小，桥板可采用空心简支板和T 型梁两种结构形式。空心简支板和“T”型梁均可采用普通的小型架桥机进行桥板吊装施工，施工难度较小；从工程经济角度考虑：因桥跨度较小，空心简支板的混凝土用量比“T”型梁省，工程投资小，因此推荐采用空心简支板。

4.3 公路桥设计

此次加固设计行车道宽度为7.0m，安全带宽为0.5m，则桥面宽度为B=7.0+2×0.5=8.0m，桥面横坡取2%。

桥板拆除后，将公路桥部位原闸墩墩顶35cm厚钢筋混凝土冒梁凿除，在墩顶设φ20 锚筋，间距200mm，梅花型布设，锚筋下部伸入闸墩1.00m，上部与新浇筑C25 钢筋混凝土冒梁连接。

全桥的上部结构采用预制的C30 钢筋混凝土空心简支板，板厚42cm，每孔（跨）共8 块。板中用无缝钢管作芯模挖成圆孔；桥面采用10cm 厚C40防水混凝土铺装层、防水层及10cm 厚沥青混凝土面层；设置C25 钢筋混凝土栏杆，栏杆柱间设置上下两道钢筋混凝土扶手，栏杆柱截面18cm×14cm、高120cm；桥面共设置伸缩缝5 道，伸缩缝处设置聚四氟乙烯滑板支座，其余桥面处设置桥面连续，其下设置板式橡胶支座。

4.4 抗震设计

水库工程场区地震动反应谱特征周期为0.40s（中硬场地土），地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为Ⅶ度，建筑物设计按Ⅶ度设防。根据有关规范要求，需对公路桥桥板进行抗震加固设计。本次加固设计对桥板抗震采取以下三种措施：新建冒梁顶设20cm 厚混凝土各向两边加宽20cm；在闸墩顶部两桥板之间增设抗震锚栓；在闸墩顶部两边桥板外侧增设抗震挡块。

5 结语

大井水库除险加固工程通过对公路桥的改造重建，取得了良好的效果，促进了当地的经济社会发展。目前水库按设计要求正常运行。各项除险加固措施均达到处理病险的目的，有效解决了水库安全问题，恢复并改善了水库的功能。该项目设计成果经验可为类似工程提供参考■