危旧桥梁养护维修与加固方案研究

罗勤华

（佛山市禅城区公路交通发展中心，广东佛山528000）

0 引言

危旧桥梁主要是指桥梁建筑在经过长周期的使用后出现了15%以上的结构损伤，并且桥梁使用耐久性、承载强度、稳定性都有着较大程度的衰减。依据桥梁结构的损伤程度不同，可以将危旧桥梁分为以下三种类别，即初级危旧桥梁（损伤程度在15%～30%之间），不影响桥梁整体的功能性质发挥，局部结构出现较小的损伤，但是有不断扩大的风险；中级危旧桥梁（损伤程度控制在30%～60%之间），桥梁出现了较为明显、肉眼可见的受损脱落、断裂等形式，在强度和稳定性方面有5%左右的衰减；高级危旧桥梁（损伤程度控制在50%以上），该类型桥梁整体基本无法正常使用，结构出现较为强烈的变形、断裂，承载强度严重不足。针对危旧桥梁开展的后续维护加固具有十分明显的现实意义，能够为城市交通的稳定性提供重要支持。

1 危旧桥梁养护维修与加固的重要性

公路桥梁在使用一段时间以后，外界车辆行驶带来的负荷影响以及内部结构质量上的缺陷，使桥梁外表出现了断裂和下沉的情况，大大降低了公路桥梁的承载能力，还会给行驶车辆带来危险。所以要对危旧桥梁进行定期养护维修和加固，增长桥梁的使用寿命，确保行驶车辆的安全。使用中的危旧公路桥梁如果不及时维修加固，不仅对桥梁的美观产生影响，还会使桥梁的使用寿命缩短，无形中为后期公路桥梁的维修加固工作增加了一定的难度。因此要及时地对危旧公路桥梁进行维修和加固，使其在使用过程中能够安全承载运行车辆的重量。要想桥梁的使用寿命更长，最关键的就是要增加桥梁机构的安全性和提高内部结构质量。

2 危旧桥梁养护维修与加固特点分析

当前，我国在进行危旧桥梁养护维修与加固的过程中具有两大特点：一是维修的难度。新的桥梁在竣工后必定会对周围的环境造成污染，桥梁附近的居民生活也会在一定程度上加大桥梁的污染度，这样就会给危旧桥梁养护维修与加固带来一定的难度。另外，如果桥梁内部的排水管道因为某种原因无法正常排水，会导致桥梁内部大量积水腐蚀桥梁内部结构，给车辆的正常通行带来影响，严重时会造成大规模的交通事故。二是因为多种因素影响，对于危旧桥梁没有及时进行养护维修和加固，给车辆通行造成阻碍。再加上公路桥梁长期受超负荷的车辆碾压，桥梁表面会出现断裂和塌陷的现象，而且每个公路桥梁都比较长，如果车辆不能正常通行，会造成拥堵现象，甚至发生交通事故。

3 危旧桥梁养护维修与加固方案内容介绍

为了确保桥梁的使用安全性及耐久性，就需要针对承载强度不足或者结构受损的危旧桥梁进行针对性的养护维修加固处理。桥梁开展养护维修加固一般需要以防治结合、预防为主作为主要方针，可以分为一般性维修和结构性加固两个方面。一般性维修主要是针对桥梁结构的周期性外观检查，对其中存在的影响稳定性的因素进行一般性维修处理；结构性加固则是开展全面的桥梁检测工作，对其中影响承载强度和稳定性的损伤病害（伸缩缝堵塞、铺装脱落、排水堵塞等）进行及时修复，并且开展定期的桥梁结构内力变形计算，对其发展趋势进行预判，在考虑经济、技术、环境等综合因素后确定加固维修方案。

3.1 规划阶段

桥梁养护维修加固工作包含较多内容，可以分为前期的桥梁检测和后续的维修加固。桥梁检测工作的开展则可以分为规划阶段、实测阶段、分析阶段。规划阶段是整个检测工作开展的必要前提，技术人员需要收集关于桥梁施工建设和后续运营周期内的所有数据资料，如可行性研究报告、施工方案、项目建议书、设计图纸、竣工验收档案资料、维修经历等，进而根据获取的数据进行检测方案的编制，检测方案需要包含检测点的定位、仪器仪表的选取、检测项目、行车方案的制定及内力计算，规划阶段的工作是整个项目的贯穿内容，决定了后续工作的质量[1]。

3.2 实测阶段

实测阶段的工作是中心内容，基于规划阶段的检测方案开展工作，例如：采取化学试剂开展桥梁混凝土结构的碳化深度测定；采取扫描设备开展钢筋保护层厚度的测定；采取回弹以测定桥梁结构的强度、模量；采取动载试验进行桥梁结构的阻尼比、固有频率、动力冲击系数、振型等重要参数的测定，并且判断结构的行车性能和刚度稳定性；采取静载试验进行桥梁结构的位移、裂缝、极限应力等参数的测定，以此评估桥梁结构的静态使用性质。在开展荷载试验时，动静载的施加要做到逐级缓慢进行，并且要保证桥梁结构的极限承载能力。

3.3 分析阶段

分析阶段是前期工作的最后一个环节，分析阶段提供的检测数据报告是养护维修工作的重要支撑，一般需要经过现场的数据采集才能够得到相关结论。数据的规律性和条理性极容易受到人为原因、天气原因、偶然误差等的影响，对桥梁全方位健康状况的评判造成了较大的阻碍，此时需要采取数据回归分析方法（二分法、牛顿法、雅克比法等）进行数据的去伪存真。实验检测报告的编制要遵循有关技术规范。维修加固需要依据检测结果对危旧桥梁的使用功能是否满足相关技术要求进行评估，对损伤严重的结构要做出适当的加固处理方案。

4 工程概况

4.1 工程介绍

某市2005年建设了一座特大公铁两用桥，至今已经运行了16年，其建设起点里程为K554，终点里程为K12+554。该桥北岸引桥20 跨，南岸引桥62 跨，计算跨径为32m，引桥结构为预应力混凝土T 梁；主桥结构为钢桁架，共6 跨，计算跨径为100m；桥梁全长为3200m，其中桥面宽度达到15m，两侧人行道宽度为1.5m，人行道净宽为1.2m。直径为1.3m 的钻孔灌注桩基础被应用于正桥结构，引桥则根据施工地质的不同而采取直径为55cm 的钢管混凝土管桩和直径为1.3m 的钻孔灌注桩，并且采取刚架式墩。

4.2 损伤病害

经过对桥梁结构的外观进行现场检查，发现桥面存在较多的横向、纵向裂缝。主桥桥面裂缝数量多于引桥，且集中于行车道板块拼接位置，不少裂缝已经呈现贯通形式，如图1所示；主桥第3 跨桥面距离2 号墩30cm 位置处，存在较为明显的桥面结构混凝土脱落现象，如图2所示；主桥第5 跨距离4 号墩10cm 位置处，存在明显的沉陷网裂，如图3所示；另外，桥面结构泄水孔、伸缩缝存在堵塞，如图4所示。人行道伸缩缝材料橡胶条发生较大变形，且人行道板块存在露筋现象，护栏位置存在挤压破损，部分立柱柱帽松动缺失。主桥外侧板块无法直接进行观测，其行车道板块存在较为明显的病害，横向裂缝较为集中，且数量多达2000 多条，存在明显的渗水现象，裂缝宽度普遍在0.2～0.6mm 之间[2]。

图1 贯通裂缝图

图2 混凝土脱落

图3 网裂

图4 伸缩缝堵塞

5 危旧桥梁养护维修与加固方案分析

5.1 配筋加固及增大截面

该方法主要是增大结构的配筋率及截面面积来提升危旧桥梁的稳定性、刚度、强度等指标，主要在病害位置处的T 梁侧底面增多主筋，提升截面高度，优化T梁的承载能力，该加固处理技术几乎不需要考虑后续的周期性维护，而且经济成本较为低廉；但是截面增大处理需要在T 梁底部开展工作，具备较大的施工操作复杂性，且施工混凝土质量难以得到有效控制。

5.2 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是在桥梁结构受损面清洗干净之后，采取强效化学胶粘剂、锚栓等将钢板粘贴于桥梁上，继而使桥梁薄弱结构和钢板形成一个整体，达到强度、稳定性、刚度等指标优化的目的。钢板粘贴的位置一般在T 梁外露两侧或者T 梁底部，技术人员在施工前根据T 梁结构开裂强度来换算需要的钢板数量，采取的钢板厚度一般控制在5～8mm，钢板需要沿着桥梁结构开裂范围加固，可适当延长2～5cm。钢板粘贴方式可以分为间隔粘贴、分段粘贴、接头处搭接等，且多采用预制型钢板。在粘贴过程中，钢板和基层结合面需要均匀涂刷环氧树脂材料打底，并且在钢板上铺一层水泥砂浆，然后迅速将钢板和基层进行贴压，如果基层和钢板之间存在孔隙结构，则需要快速填充胶粘料。粘贴钢板加固法技术可靠，且几乎不影响T 梁既有尺寸，适合用于短期的桥梁结构加固处理。

5.3 桥面补强层加固

该方法需要将原来的桥面铺装全部予以凿毛处理，并且进行混凝土补强工作，来有效扩增T 梁的纵向强度和荷载适应能力。桥面补强层加固处理需要确保主桥T 梁内部的配筋率足够且整体性能稳定，但是在进行原桥面铺装凿除过程中，主要是采取人工作业完成，较少依赖机械化施工，这就造成了人工成本的增加及施工工期的延长，也容易对主梁结构的完整性造成危害。该方法施工流程如下：首先拆除桥面结构破损薄弱部位，换上C10 级干混凝土填料；继而进行20cm 厚度C40 级防水混凝土浇筑处理，对已经破坏的扶手栏杆予以及时更换，这有助于实现整体T 梁结构的稳定和防水。

5.4 加强结构稳固性

为了使桥梁基础更具有安全稳固性，需要桥梁养护人员对公路桥梁的基础工程结构以及当地的水质和建筑物的分布特点有全面的了解和掌握，并且根据实际基础结构运用最适合的养护维修与加固方案进行施工，在施工材料上一定要符合使用标准，尤其是对各方面都不达标的桥梁基础进行维修与加固时，要从根本上加强桥梁基础的稳固性。施工单位要对施工材料的质量严格把控，选择可信赖的厂家进行材料选购，并综合进行检验，只有符合使用标准、质量达标的材料才可以进入施工现场。对于进场的钢筋材料，要及时涂抹保护层，降低钢筋的氧化性。对于桥梁使用的混凝土，要严格按照合适的比例均匀地进行搅拌。在进行桥梁工程浇筑混凝土的过程中，要采用分层浇筑法和分层振捣法，确保不会出现漏振的情况。除此之外，在危旧桥梁工程中，影响最大的就是桥梁上部的结构稳固性，直接关系到道路的正常使用，所以，要对危旧桥梁的表面结构进行科学的改造。在对危旧桥梁表面结构进行改造时，最主要的就是对桥梁的承载力进行精细的计算，并做出相应的设计方案。除此之外，施工人员在进行危旧桥梁表面结构改造时，要从桥台结构开始科学地改造，以增加桥梁的承载重量，使危旧桥梁在使用中更具有安全性和可靠性。

5.5 维修养护专业性

桥梁在使用过程中，难免会出现很多问题，如果得不到及时处理，会给后期维修加固工作增加难度，也增加了一定的成本。所以，施工单位要安排具有专业技能的维修人员进行定期的维修和养护，对于公路的特征要了如指掌，并能针对特征给出相应的评定，对于重要的结构部分要着重检验，确保公路桥梁的安全性和可靠性。相对来说，对危旧桥梁的维修和加固工作比较困难，这就要求养护人员必须具有很强的专业技能，所以施工单位要建立一个具有超强专业技能以及丰富经验的专家级养护团队，能根据桥梁结构特征制定出相对应的科学的维修加固方案。另外，桥梁养护人员有义务随时上报桥梁养护维修加固情况。危旧桥梁的破损程度随着当地的经济发展速度有所不同，施工单位要为桥梁的养护和维修加固做好资金保障，这样才能增加桥梁的使用寿命，更好地促进经济的发展。

6 结语

公路危旧桥梁是当前交通基础设施的重点隐患，对其开展检测和维修加固是极其重要的内容，技术人员需要周期性地对一些使用功能重大、使用年限较长的桥梁进行检查，一旦结构出现损伤病害，就需要制定针对性的加固处理方案进行风险的规避，加固措施需要综合考虑经济成本和环境的影响，也可以适当引入国外先进技术、设备、经验来优化既有手段，最终促进公路桥梁事业的安全稳定发展。