平?jīng)龌疖囌緵芎哟髽蚓S修加固或改建方案比選

路小龍 徐慶超

(1.平?jīng)鍪修r(nóng)村公路建管處，甘肅 平?jīng)?744000; 2.長(zhǎng)安大學(xué)，陜西西安 710064)

1 工程背景

平?jīng)鰶芎哟髽蛭挥谄經(jīng)鍪袇^(qū)，連接平?jīng)龀菂^(qū)與平?jīng)龌疖囌?。該橋采用鋼筋混凝土剛架拱，凈?0 m，矢跨比1/8，大橋全長(zhǎng)277.824 m、寬16 m。橋面采用預(yù)制微彎板，現(xiàn)澆混凝土填平層及橋面鋪裝層的組合結(jié)構(gòu)形式(見圖1)。設(shè)計(jì)荷載:汽—20，掛—100;橋面寬度:2.0 m(人行道)+12.0 m(機(jī)動(dòng)車道)+2.0 m(人行道)=16.0 m。

圖1 平?jīng)鰶芎哟髽?/p>

由于管理、養(yǎng)護(hù)不到位，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)多種病害，平?jīng)鍪薪煌ň治袑I(yè)單位，于2009年8月16日～9月10日對(duì)平?jīng)鰶芎哟髽蜻M(jìn)行了檢驗(yàn)、評(píng)定。

2 橋梁檢測(cè)與分析

經(jīng)檢測(cè)結(jié)果顯示:本橋橋面系破損嚴(yán)重，伸縮縫、排水系統(tǒng)已不能正常工作。微彎板、主拱頂?shù)戎匾芰?gòu)件出現(xiàn)了超出規(guī)范容許寬度的裂縫，5號(hào)墩樁基破損嚴(yán)重。按《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》全橋總體技術(shù)狀況等級(jí)為四級(jí)，需大修或改建。靜動(dòng)載試驗(yàn)也表明該橋豎向剛度不足，結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)定為較差。橋梁已經(jīng)不能滿足設(shè)計(jì)荷載等級(jí)要求，更不具備超載能力。

1)橋梁檢測(cè)病害。a.橋面縱向線形平順度較差，起伏較大;實(shí)測(cè)斷面橫坡(0.6%～1.4%)與設(shè)計(jì)值(1.5%)出現(xiàn)較大偏差;b.拱肋實(shí)測(cè)線形與設(shè)計(jì)拱肋線形都有不同程度的偏差，各孔拱肋均出現(xiàn)下?lián)?c.橋面凹凸不平，積水，破損嚴(yán)重;d.人行道板出現(xiàn)沿橋縱向的貫穿裂縫;欄桿立柱混凝土剝落、露筋、外傾;e.伸縮縫錨固端混凝土已經(jīng)破裂，伸縮縫中間被砂石和塵土填滿，失去伸縮作用;f.個(gè)別泄水孔堵塞，泄水孔滲漏嚴(yán)重;g.微彎板均出現(xiàn)較多裂縫;h.拱肋跨中均出現(xiàn)橫向貫穿裂縫，并且裂縫寬度大多都達(dá)到裂縫限制;i.橋墩樁基礎(chǔ)沖刷相當(dāng)嚴(yán)重，出現(xiàn)大面積露筋。

2)病害主要成因分析。a.本橋原設(shè)計(jì)在正常施工和正常養(yǎng)護(hù)、維修條件下滿足汽—20和掛車—100的通行要求，但結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備并不高。b.剛架拱橋拱肋、微彎板及現(xiàn)澆填平層逐步形成，原設(shè)計(jì)無(wú)加強(qiáng)連接措施，調(diào)查中也了解到本橋填平層分兩次澆筑形成，外觀調(diào)查中發(fā)現(xiàn)存在著拱肋與橋面結(jié)構(gòu)不能共同受力的問題。c.涇河大橋歷年來(lái)交通任務(wù)繁重、重車通行較多，且附近有水泥攪拌場(chǎng)，超載車輛的增多，使橋梁長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，對(duì)橋梁的承載能力和安全性帶來(lái)較大的影響。d.橋墩樁基施工時(shí)未將樁頂含有泥砂和松散層的段落鑿除，在掏砂亂掘、水流沖刷影響下，混凝土的保護(hù)層剝落，漏筋。e.運(yùn)營(yíng)中，各類交通事故的發(fā)生，損壞了橋面系結(jié)構(gòu)，對(duì)受力構(gòu)件的安全造成間接影響。

3)檢測(cè)結(jié)論。根據(jù)JTJ 073-96公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范采用考慮橋梁各部件權(quán)重的綜合評(píng)定方法，根據(jù)評(píng)定算式計(jì)算出的Dr=38，技術(shù)狀況評(píng)定等級(jí)為四類。即該橋需要進(jìn)行大修或改建。

鑒于大橋目前的交通需求，初步選擇對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，要求該橋加固后按達(dá)到公路—Ⅰ級(jí)要求。加固設(shè)計(jì)評(píng)審會(huì)議上，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)和專家同意本橋的檢驗(yàn)、評(píng)定結(jié)果。但鑒于本橋加固費(fèi)用較高，加固材料、施工質(zhì)量較難控制，加固效果也存在一定的不確定性等原因，提出增加重建方案或下部利用的方案，與加固方案進(jìn)行比較。

3 方案比較

3.1 方案一——對(duì)舊橋進(jìn)行加固提載

1)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

a.對(duì)主拱進(jìn)行粘貼鋼板加固;更換微彎板及現(xiàn)澆層;增大拱肋橫系梁尺寸;對(duì)裂縫進(jìn)行分類封閉。b.破損樁采用鋼管混凝土外套箍進(jìn)行加固;壓漿加固制動(dòng)墩地基;對(duì)掏空的地基部分取土回填并夯實(shí)。c.更換橋面構(gòu)造。

2)方案小結(jié)。

a.加固工藝、工序復(fù)雜，工期長(zhǎng)，對(duì)施工隊(duì)伍素質(zhì)要求高，避免對(duì)大橋產(chǎn)生二次損傷。b.加固質(zhì)量難以保證，處理后承載力評(píng)定困難，使用壽命無(wú)法量化;后期養(yǎng)護(hù)困難。

3.2 方案二——更換上部結(jié)構(gòu)、利用基礎(chǔ)

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

為與既有基礎(chǔ)匹配，上部結(jié)構(gòu)采用(3×32.2+2×33.31+3×32.2)m的非標(biāo)準(zhǔn)跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，梁高1.7 m，全橋長(zhǎng)277.82 m，分為兩聯(lián)設(shè)置。

2)方案小結(jié)。

a.系鑒于本方案利用原橋下部基礎(chǔ)，應(yīng)避免因拆除上部結(jié)構(gòu)而對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生二次損傷，需對(duì)舊橋相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行逐步鑿除，拆除工藝復(fù)雜，周期長(zhǎng)。b.對(duì)墩身頂面進(jìn)行鑿毛和植筋，以便于新老混凝土面的結(jié)合和新增墩身鋼筋的連接。

3.3 方案三——選址重建16 m寬新橋

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

方案擬定選址修建新橋，上部結(jié)構(gòu)采用9×30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，梁高1.6 m。全橋長(zhǎng)277.0 m，分為兩聯(lián)設(shè)置。橋面寬度:2.25 m(人行道+欄桿)+2×6 m(雙向雙車道)+2.25 m(人行道+欄桿)=16.5 m，由5片小箱梁(邊梁1.65 m寬，中梁2.4 m寬)通過(guò)75 cm濕接縫連接而成，欄桿外挑。

2)方案小結(jié)。

a.脫離了舊橋的約束，施工方便，可保結(jié)構(gòu)安全、可靠。b.需新增連接線、征地拆遷，造價(jià)較高。

3.4 方案四——對(duì)舊橋進(jìn)行簡(jiǎn)單加固、新建12 m寬復(fù)線橋

1)方案構(gòu)思。

舊橋雖然出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的病害，理論計(jì)算及荷載實(shí)驗(yàn)證明，若在某種程度上降級(jí)使用該橋，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，仍具有一定的利用價(jià)值。為了避免方案一、二可能產(chǎn)生的后期隱患，又想繼續(xù)發(fā)揮舊橋的利用價(jià)值，對(duì)舊橋病害嚴(yán)重的部位進(jìn)行粘貼鋼板、裂縫封閉等處治，供小車及行人通行;在舊橋一側(cè)新建12 m寬復(fù)線橋供重車通行。

2)新橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

為了不破壞舊橋的美觀造型，復(fù)線橋孔徑布設(shè)與舊橋保持一致。上部結(jié)構(gòu)采用(3×32.2+2×33.31+3×32.2)m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，梁高1.7 m。全橋長(zhǎng)268.1 m，分為兩聯(lián)設(shè)置。

四種方案涵蓋了該橋所有處治的可能性，在施工的難易程度上、質(zhì)量保證、后期維護(hù)、造價(jià)、外觀造型、工期等諸多方面各方案利弊不一。

4 舊橋簡(jiǎn)單加固——最終方案

1)加固方案設(shè)計(jì)。a.鑒于拱肋跨中均出現(xiàn)橫向貫穿裂縫，先對(duì)裂縫進(jìn)行封閉，然后在拱頂下緣全寬粘貼12 mm厚鋼板，長(zhǎng)5 m。b.對(duì)裂縫寬度大于0.3 mm的裂縫，沿裂縫鑿一條“V”形深槽，直至未破裂面，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)甲基丙稀酸脂類化學(xué)補(bǔ)強(qiáng)劑(甲凝)進(jìn)行修補(bǔ)。c.本橋5號(hào)墩墩身破損嚴(yán)重，采用鋼管混凝土外套箍進(jìn)行加固，鋼管直徑2 500 mm，壁厚10 mm，管內(nèi)灌裝C40混凝土;對(duì)橋墩基礎(chǔ)嚴(yán)重掏空的地基部分應(yīng)就地取土回填，并分層夯實(shí)。d.更換橋面2 cm瀝青磨耗層，更換人行道和欄桿。

2)方案小結(jié)。a.本方案是在綜合考慮前三種方案優(yōu)缺點(diǎn)之后提出的，通過(guò)修建復(fù)線橋?qū)崿F(xiàn)對(duì)重車、小車及行人的分流，降低舊橋的荷載等級(jí)，使其在承載能力范圍內(nèi)繼續(xù)服役，其美觀的造型也得以保留;b.舊橋的利用，相比方案三可以減小所需的橋面寬度，原連接線也可部分利用，降低了經(jīng)濟(jì)成本。

此方案大小車分流增加交通轉(zhuǎn)換、降低通行速度、減少了交通量，需增設(shè)交通輔助設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)大小車的順利分流、減小因車輛交織帶來(lái)的不利影響。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)平?jīng)鍪袥芎哟髽虿『z測(cè)，對(duì)發(fā)生的病害原因進(jìn)行探討分析并得出結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀況，進(jìn)而提出可行的加固方案，并詳細(xì)比較各方案，得出最終合理方案。加固方案的探討過(guò)程為舊橋加固維修的方案制定、決策提供了借鑒作用。

［1］顧安邦，孫國(guó)柱.拱橋(下冊(cè))［M］.北京:人民交通出版社，1997:242-280.

［2］JTG/T J23-2008，公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］宋一凡.公路橋梁荷載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)評(píng)定［M］.北京:人民交通出版社，2002.

［4］JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.