摘要:随着我国社会经济和交通运输事业的快速发展,过去年代修建于各地城镇和各级公路上的桥梁,负担着十分沉重的交通荷载及繁重的交通量。旧桥加固,提高旧桥的承载能力,确保交通运输的安全是目前和今后面临的任务。本文按桥梁的组成部分介绍桥梁的加固方法。 

  关键词:公路桥梁; 结构; 加固; 技术 

  中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号: 

  一、桥梁上部结构加固技术 

  桥面补强层加固法。在梁顶上加铺一层钢筋混凝土层,一般先凿除旧桥面,使 

  其与原有主梁形成整体,达到增大主梁有效高度、改善桥梁荷载横向分布能力,从而达到提高桥梁的承载能力的目的。 

  增大截面和配筋加固法当梁的强度、刚度、稳定性和抗裂性能不足时,通常采用增大构件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法,这种方法是在梁底面或侧面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗弯强度,从而提高桥梁的承载力。该法广泛应用于桥梁及拱桥及拱桥拱肋的加固。 

  锚喷砼加固法借助高速喷射机械,将新砼混合料连续的喷射到已锚固好钢筋网的受喷面上, 凝结硬化面形成钢筋混凝土, 从而增大桥梁的受力断面和补强钢筋,加强结构的整体性,使其能承受更大的外荷载作用。 

  粘贴钢板加固法当交通量增加,主梁出现承载力不足或出现严重腐蚀的情况时, 梁板桥的主梁会出现严重的横向裂缝。采用粘结剂及锚栓,将钢板粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形成整体,以钢板代替增设的补强钢筋,达到提高梁的承载力的目的。这种加固方法的特点是:需要破坏被加固的原结构尺寸;工艺简单,施工质量较容易控制;施工工期短。 

  增设纵梁加固法在墩台地基安全性能好,并具有足够承载力的情况下,可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁,新梁与旧梁相连接,共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布,使原有梁中所受荷载得以减少,由此使加固后的桥梁承载力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或者两侧时,则兼有加宽作用。为保证新旧砼能够共同作用,必须注意做好新旧梁之间的横向连接。 

  拱圈增设套拱加固法在原主拱圈腹面下增设一层新拱圈, 即紧贴原拱圈底面上,浇注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。 

  二、旧桥下部结构加固技术 

  扩大基础加固法。此法适用于基础承载力不足或埋深太浅,而墩台又是砖石或砼刚性实体式基础时的情况。扩大基础底面积应由地基强度验算确定。 

  增补桩基加固法当桥梁墩台基底下有软卧层时,墩台发生沉陷;对此采用增补桩基加固法是一种常用而且有效的方法。这种方法是:在桩式基础的周围补加钻孔桩等,以此提高基础的承载力,增强基础的稳定性。 

  钢筋砼套箍或护套加固法当桥梁墩台由于基础埋深不够,或因施工质量控制不严等原因,导致墩台开裂时,有时会出现贯通裂缝,可采用钢筋砼围带或钢箍进行加固。 

  桥台新建辅助挡土墙加固法由于桥台台背水平土压力过大,引起桥台倾斜,应在台背之后加建一挡墙,以抵御过大的土压力。 

  墩台拓宽加固法利用旧桥基础,靠墩台盖梁挑出悬臂加宽部分,以便安装的上部结构。此种情况为只加宽墩台上部的盖梁、墩台身和基础则不需予以加固。 

  三、旧桥加固的常用方法 

  (一)塞缝灌浆是一种综合普用的方法 

  塞缝灌浆是把按一定比例配制的水泥(砂)浆、环氧树脂(砂)浆,通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内,起到填塞裂缝、避免钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用。裂缝在桥梁病害中较为普遍,产生裂缝的原因很多,也很复杂。结构物一旦出现裂缝,其受力截面发生应力重分布,也就意味着受力有效截面变小,结构应力增大,承载能力降低。塞缝灌浆是用胶结材料把结构的裂缝填满,使力的作用、传递尽可能恢复到原来状态。塞缝灌浆一般用于处理桥梁上、下部结构裂缝,灌浆分为水泥浆、水泥砂浆、环氧树脂浆、环氧树脂砂浆等,具体采用哪一种,应视实际情况而定。通常水泥(砂)浆用于石砌墩、台和拱圈裂缝,由裂缝的大小来决定灌浆中是否掺砂,采用水泥(砂)浆造价低、效果好。环氧树脂浆一般用于钢筋混凝土结构物,因为钢筋混凝土构件产生的裂缝较小,易灌满,粘结性好;环氧树脂砂浆多用于桥面裂缝。塞缝灌浆的通常做法是:先用 1 ∶1 水泥砂浆勾缝,勾缝时须预留直径约 6~8mm 的灌浆孔,孔距视裂缝宽度而定,缝宽处孔距为0.6~1.0m ,缝小处孔距为0.4~0.6m. 待勾缝砂浆达到一定强度后即可灌浆。钢筋混凝土梁的裂缝较小,用环氧树脂勾缝,凡大于0.2mm 的裂缝都要留孔灌浆,孔距一般为0.25~0.30m ,灌浆方法与灌水泥浆大致相同。在公路旧桥加固中,塞缝灌浆是综合处治的方法之一,用得比较普遍,通过试载及使用观察,效果较好。 

  (二)上部结构加固改建在调查研究旧桥的基础上,经过技术、经济比较,采用充分利用原桥进行拼宽,利用桥台将拱式结构改为板式结构的加固方法,使其满足超限运输要求。 

  1、拼宽原桥对验算不能满足超限运输要求的旧桥,经技术经济比较后,按实际通过的超限运输荷载设计拼宽桥梁,以确保超限运输安全。 

  2、利用原桥台改拱式结构为板式结构对于小跨径石拱桥,由于拱圈厚度不能满足超限运输要求或因地基较差发生不均匀沉降,致使拱圈开裂,降低承载能力,可采用此办法。 

  采用以上两种方法加固的桥涵,通过试载及重车通行,经观察加固效果较好。 

  (三)旧桥下部结构加固 

  桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用, 常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小,水流不大的石拱桥,我们采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。由于桥台太高,且位于长距离的高路堤纵坡上(桥面纵坡达 5.5% ),在行车和土压力的共同作用下,使两岸桥台和靠那发岸拱脚开裂。 

  1、采用钢筋混凝土框架加固桥台。设计的基本假设:鉴于尚在维持正常的交通运输的桥,台背填土破坏棱体引起的主动土压力由原桥台承担,框架结构仅承受在破坏棱体范围内布置超重车所引起的主动土压力。在后来的应用中,取消了钢筋混凝土立柱,仅在桥台上凿出牛腿的位置,将横系梁、支撑梁、牛腿一起现浇成平面支撑框架,这不仅减少了工作量,而且施工方便。 采用这种方法加固的桥涵,经多次实地观察,使用效果良好。 

  2、基础加固桥梁基础特别是天然地基上的浅基础。 

  由于埋置深度较浅,易受河水冲刷而淘空。受河水改道冲刷桥梁引道,导致桥台基础冲空,引道被毁。桥梁地基局部软弱,致使桥台发生不均匀沉降,引起桥台开裂等。针对以上病害,我们采取对河床用浆砌片石进行铺砌,上游河床设置丁坝,打木桩扩大桥台基础等方法进行加固。 

  防治桥台基础冲刷对于跨径较小的桥梁,由于河水改道,洪水直接冲刷桥台基础,导致基础冲空甚至掉脚,可采取在桥跨范围内满铺15号片石混凝土的方法进行加固,铺砌厚度为30cm ,铺砌两端设置截水墙,截水墙的深度为 1m ,宽度为0.6m. 对于桥梁上游河床变迁、水流改道,洪水直接冲刷桥台基础和桥台引道,导致桥台基础冲空、引道被毁的桥梁,采取在桥梁上游适当位置设置丁坝等调治构造物,将河水导入主河道。 

  扩大基础加固法:采用扩大基础进行加固,具体做法:位于三那线 K153 十 790处的栏板桥为一孔5m石拱桥,建于1940年,桥宽6.0m,1978年用钢筋混凝土梁板在左、右两侧各拼宽3.0m ,拼宽的 3.0m 中,一半作为行车道,另一半作为人行道。该桥三岔口岸左半部分桥台开裂,裂缝为上宽下窄,经分析此病害系地基软弱所至,经调查,此处原是深水塘,为减小基底应力,采用扩大基础进行加固,具体做法:挖除桥台前的淤泥,深度与原基础高度相同;在基底打入 4m 长的木桩,木桩按梅花型布置;在木桩顶铺垫 25cm 厚的碎石;浇筑 20号混凝土基础,新旧基础间采用锚固钢筋联系,使其共同受力。 

  挖除桥台前的淤泥,深度与原基础高度相同;在基底打入4m长的木桩,木桩按梅花型布置;在木桩顶铺垫25cm厚的碎石;浇筑20号混凝土基础,新旧基础间采用锚固钢筋联系,使其共同受力。 

  四、结 语 

  总之,公路桥梁加固技术是二十一世纪公路桥梁施工领域发展速度最快,用途最广的一门科学技术。然而加固施工工艺相对较复杂,要求桥梁加固工程取长补短,不仅延长了原桥的使用寿命,同时还增强了原桥的承载能力。因此,加速我国旧桥加固或改造技术的研究,不仅能更好地,及时地为现代交通运输服务,而且能为国家带来巨大的经济效益和社会效益。