古交市某在役橋梁加固方案的可行性分析

邢蓉

（山西交通職業技術學院，山西 太原 030031）

〔專題研究與新論〕

古交市某在役橋梁加固方案的可行性分析

邢蓉

（山西交通職業技術學院，山西 太原 030031）

在古交市某在役橋梁的檢測與鑒定結論的基礎上，對該橋的承載力和正常使用兩種極限狀態進行復核，以及對拓寬1.5m方案的可行性理論分析，從而確定出該橋的最佳加固方案——橋板：采用粘貼纖維復合材加固法；橋墩：采用增大截面加固法，為下一步加固及拓寬設計提供了重要的依據。

橋梁加固；極限狀態；可行性分析；拓寬設計

橋梁的使用壽命和它的檢查次數與養護程度是有很大的關系的，我們要經常根據橋梁的實際使用情況對其進行必要的檢查與鑒定，從而確定橋梁的破壞程度，以對其進行相應的小修保養、中修、大修和改善。這個過程不僅美化了原有的橋梁，而且增加了橋梁的承載能力，提高了橋梁的可靠度，但是，對橋梁進行保養、修補、加固、改建的具體方案要經過有條不紊的程序、嚴謹細致的工作過程、準確可靠的依據、完整齊全的操作來確定。現以古交市某在役橋梁的加固方案的可行性分析進行詳細的說明。

一、工程概況及其對其進行維修加固的原因

1.該橋位于山西省古交市，該橋為板式結構，共五跨；橋墩為天然石砌塊重力式橋墩，橋板為空心預制板。該建筑于1991年12月建成并投入使用，至今已使用近18年。該橋南北走向，橋長66.3m（實測），單跨13.26m（實測），橋面寬7.8m（實測），由五塊長度13m的空心預制板組成。橋墩墩頭半徑約為0.46m（實測），橋墩直線段部分為7.8m（實測）。

2.該橋需要維修加固的原因有如下幾點

⑴橋梁的橋面鋪裝已經陳舊不堪，已經使內部材料外露，兩側欄桿也已經損壞得很嚴重，不僅影響到橋梁的美觀性，還會有過往車輛和行人掉入河流的危險性。⑵橋墩上出現輕微裂縫，有可能繼續發展而影響到橋梁的安全性。

⑶梁跨的撓度能用肉眼看出，影響到橋梁的正常使用，引起使用者的不良視覺效果。

⑷橋梁的組成材料混凝土、砂漿、鋼筋的性能也隨著時間的延長會發生或多或少的減弱，從而影響到橋梁的適用性和耐久性。

⑸該橋為行車行人兩用橋，需要在原先的寬度基礎上加寬1.5米，從而增加其規模，提高其承載能力。

⑹橋梁的荷載等級要進行提高，由原來20t的通車能力提高到50t的通車能力。

⑺周圍的建筑物對其影響不大，但該橋梁附近是村民住宅，若橋梁有損壞的話會直接影響到當地居民的正常生活。

二、檢測與鑒定結論

（一）現場檢測結論

經外觀普查：護欄、橋面應進行更換和重新鋪裝，部分橋板下撓明顯，其余各項指標基本滿足相關規范要求。

（二）室內試驗結論

1.橋墩墩帽

本次回彈2個橋墩墩帽，并對應回彈位置取混凝土芯樣6個，試驗結果表明：所取混凝土芯樣強度符合原設計要求,墩臺頂砼帽混凝土表面風化嚴重，混凝土表面回彈強度偏低。

2.橋板

本次回彈8塊橋板，根據《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》（JGJ/T23-2001）的有關規定，對原始數據進行仰角修正和碳化深度修正，得到：

混凝土橋板強度推定值：＝16.25Mpa＜（C25:=25Mpa）

（三）拓寬及加固可行性理論分析結論

在檢測鑒定結果的基礎上，結合甲方所提供的原設計相關資料，采用橋梁博士等軟件進行建筑物整體建模分析，重點對原有結構的承載力和正常使用兩種極限狀態進行復核，以及拓寬1.5m方案的可行性理論分析，從而為下一步加固及拓寬設計提供依據。

1.荷載取值

汽車荷載——汽車Ⅰ級。

2.加固方案的可行性理論分析

本橋梁為5孔13米簡支板橋，下部為重力式墩臺。橋梁建于1991年。下部結構使用情況良好，經現場檢測，各項指標基本滿足規范要求。以下主要對上部結構進行驗算。

3.極限狀態驗算

（1）正常使用極限狀態驗算

經計算，在正常使用階段，跨中部位具有代表性的截面在作用短期效應組合并考慮長期作用效應影響下的上邊緣和下邊緣的裂縫寬度分別為 0.0mm、0.115mm，0.0mm、0.151mm，0.0mm、0.133mm， 0.0mm、0.116mm，0.0mm、0.134mm，0.0mm、0.152mm，均小于允許裂縫寬度0.2mm，滿足要求。

（2）承載能力極限狀態驗算

經計算，在承載能力極限狀態，跨中部位具有代表性的截面在作用基本組合效應下的抗彎承載力分別為：

989KN＞=939KN；

989KN＜=997KN;1110KN==1110KN

1110KN==1110KN；989KN＜=1110KN

989KN＜=1110KN；

可見，承載能力極限狀態驗算橋板在最不利組合下跨中的最大彎矩不能滿足要求，需進行加固。

結論表明：在原有構件不更換的前提下，實現50t通行能力是可行的，但為保證結構整體安全，其中部分構件必須加固。

四、加固方案的比選

該橋的加固設計方案主要是圍繞著滿足提高板的抗彎承載能力要求，并兼顧施工與運營期間美觀影響進行取舍，根據本橋的加固實際情況，對下列一些常用加固方案進行了比選：

（1）增大截面與配筋加固法——該方法能在橋下施工，不影響交通，加固工作量不大，而且加固的效果也較為顯著；要求的現場濕作業工作量大，施工周期長，養護時間較長，對生產和生活有一定影響，而且構件的截面增大后對結構的外觀和橋下凈空也有一定影響；一般多用于板梁橋和拱橋拱肋的加固。

（2）外粘型鋼加固法——該法施工快速，不減小建筑凈空，不影響建筑外觀，不影響橋面鋪裝層的防水構造，無現場澆筑混凝土的濕作業，施工設備簡單，可有效提高梁的抗彎剛度，而且粘鋼加固后幾乎不增加結構自重；適用于在使用上不允許增大原構件截面尺寸，但又要求大幅度提高截面承載能力的混凝土結構，能提高受壓為主構件（橋墩、拱肋、桁架桿等）的承載力、剛度及延性，適用的環境溫度在-20℃～60℃范圍內，相對濕度不大于70%及無化學腐蝕地區。

（3）外加預應力加固法——該方法施工工藝簡單，干擾交通少，所需設備簡單，人力投入少，工期短，經濟效益明顯，能較大幅度提高或恢復橋梁的承載能力，對原結構損傷小，可以做到不影響橋下凈空、不增加路面標高；不宜用于處在高濕度環境下的混凝土結構或混凝土收縮徐變較大的混凝土結構的加固；適用于正截面受彎承載能力不足或正截面受拉區鋼筋銹蝕的情況，適用于梁抗彎剛度不足導致的梁撓度超過規范或由于剛度太小導致梁的受拉區裂縫寬度超過規范規定的情況。

（4）改變結構傳力途徑加固法——該法加固效果較好，能大幅度地降低計算彎矩，提高結構構件的承載力，達到加強原結構的目的；由于需要在橋下進行操作，或者設置永久設施，因此會減小橋下凈空，影響通航及橋梁排洪能力；適用于多跨簡支梁（板）因配筋不足、截面尺寸偏小、橋跨中截面抗彎承載能力明顯不足及下彎撓度過大的情況。

（5）粘貼鋼板加固法——該法快速，不影響結構外形；鋼板自重及剛度較大，施工操作較困難；適用于承受靜力荷載、處于正常溫度和濕度的構件加固。

（6）粘貼纖維復合材加固法——該法高強高效，施工簡捷，施工周期短，施工機具少，操作簡單，具有極佳的耐腐蝕性和耐久性，適用面廣，施工質量容易保證，對結構的影響小；但彈性模量低，被加固構件的性能提高主要在強度方面，環氧樹脂的耐火性與耐高溫性能差，延性不足，對于需要較大變形或對抗震要求比較高的結構來說，這一點是十分不利的；適用于鋼筋混凝土受彎、軸心受壓、大偏心受壓及受拉構件的加固，不適用于素混凝土構件，包括縱向受力鋼筋配筋率低于現行國家標準《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2002）規定的最小配筋率的構件加固，該方法適用于混凝土梁橋、板橋的抗彎和抗剪加固，對于配筋率較低或鋼筋銹蝕嚴重的舊橋，加固效果尤為顯著；還適用于混凝土墩柱的抗剪、抗壓補強、抗震延性補強以及地震破壞后的修復等。

五、結論

該橋實施拓寬是可行的，但需對其構件進行加固。故對此有以下建議。⑴橋板若實施加固，其加固費用約為新建費用的70%；⑵拆除原有結構橋板，按標準圖集實施更換。⑶考慮到本工程的特點，經綜合比較分析采用以下加固方案：①橋板：采用粘貼纖維復合材加固法；②橋墩：采用增大截面加固法。

TU

A

1673-0046（2010）5-0159-02