公路舊橋擴寬加固及連接技術之我見

任鋼

摘 要：在我國公路交通網上，有大量的舊橋，修建期受當時經濟和技術等多方面因素的約束，舊橋呈現不同程度的破損，不僅影響了公路橋梁的通行能力，更為交通安全帶來威脅。舊橋改造與新橋建設不同，是在原有舊橋結構的基礎上，從設計、工藝、施工等多個方面著手進行修整和改造，特別是對舊橋的加固和連接，是舊橋改造工藝和技術上的重點和難點所在。本文在對公路舊橋擴寬加固原因進行分析的基礎上，對舊橋的加固和連接從技術層面進行探討，并通過案例分析加固連接技術的應用。對于大型舊橋工程的擴寬加固及連接施工在我國興起時間并不長，技術應用的效果還需要時間的檢驗，但是隨著研究的不斷深入，我國舊橋改造技術必然會不斷進步和升級，舊橋改造效果也必然會不斷提高。

關鍵詞：公路舊橋；擴寬；加固；連接

中圖分類號：U445.1l 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0098-02

1 概述

隨著社會經濟的蒸蒸日上，人們生活水平不斷提高，汽車數量正在以驚人的速度增長，我國公路交通運輸的荷載壓力與日俱增。為了有效緩解不斷增加的交通壓力，我國大力發展公路交通建設，公路交通網絡初步建立。公路橋梁是公路網絡中不可忽視的重要組成部分，我國公路網絡四通八達，橋梁數量更是數以萬計，其中不乏上世紀修建的橋梁。受當時國家經濟狀況和技術條件的制約，雖然當初在修建橋梁時，出于長遠考慮，很多橋梁在結構設計、施工材料、施工技術方面都在當時處于先進的地位，但是隨著時間的推移，加上經濟和技術的飛速發展，這些橋梁逐漸開始出現破損，有些甚至成為危橋，已經遠遠無法滿足現代公路交通對于公路橋梁的要求。如果將這些舊橋全部拆掉新建，不僅需要耗費大量的人力、物力和財力，還會對現有的交通運輸造成非常嚴重的影響，更是一種資源上的浪費，可謂“牽一發而動全身”?；诖耍谖覈煌üこ填I域，舊橋加固改造成為了一項新的研究課題，受到行業內的廣泛關注，廣大專家學者開始對此問題進行深入的研究，各地交通主管部門陸續開始著手對舊橋進行擴寬加固。但是鑒于舊橋數量甚多，加上后續修建的橋梁也隨著運營年限的增加和交通荷載的加大而陸續開始出現新的破損和缺陷，越來越多的橋梁需要維修養護，橋梁可持續發展的問題突顯出來。對公路舊橋進行擴寬加固，恢復并且提高舊橋的交通運載能力，使其能夠滿足現代交通運輸的需求，創造更多的經濟效益和社會效益，成為現代交通建設管理部門面臨的一項重要問題。

2 公路舊橋加固的原因分析

2.1 設計標準的不斷演變

我國現有公路橋梁中，有很多興建于上世紀中期的橋梁仍然處于運營的狀態，這些橋梁設計和建設是按照當時的規范標準，與現代公路橋梁規范中的荷載標準自然有很大的差距。面對現今的荷載壓力，必然存在超載的情況。隨著時代的發展進步，公路橋梁的設計標準也在不斷地演變和推進，即便對于橋梁安全性的銜接給予了充分的考慮，其中仍然難免會存在一些標準上差異。上世紀七十年代，我國公路交通并不發達，還沒有開始修建高速公路，公路等級上也沒有具體的劃分。而隨著公路網的逐漸延伸，部分公路路段等級開始提高，相應的公路橋梁的荷載等級也隨之不斷地提高，這勢必會對原有橋梁結構的安全性和穩定性造成不利的影響，這也是我們為何要對公路橋梁進行評估的主要原因。

2.2 設計方面的原因

公路橋梁的設計缺陷主要表現在橋梁結構上不合理、施工圖存在漏洞不夠完善、計算方面有誤等等。任何一座公路橋梁設計方案的制定和選擇，都需要考慮到多方面的因素，如地質環境、水文條件、功能要求、技術指標等等。橋梁結構選擇是否合理，直接決定著橋梁整體的質量和承載能力，即使是僅某一方面的不合理，都會為橋梁的正常運營造成不同程度的影響。橋梁設計需要進行全面精密的計算，計算中一旦出現錯誤，就為橋梁埋下先天隱患。比如預應力計算問題、收縮徐變等等，這些都與橋梁設計人員的專業技術水平和實踐經驗有直接的關系，對橋梁特殊部位的不恰當處理、計算錯誤等問題都會影響橋梁運營能力。施工是按照圖紙來進行的，如果圖紙不完善，特別是在一些細節位置處標注不明，比如接頭處、轉角處等，一旦設計不正確，都會給橋梁日后運營留下隱患。

2.3 施工方面的原因

施工是橋梁具體建設的過程，橋梁設計方案的選擇是否正確，在具體施工的過程中都會檢驗出來。施工工藝、施工技術對橋梁質量和性能有直接的影響。雖然設計方案科學合理，但是施工不當，質量控制不嚴，同樣會對橋梁質量產生嚴重的影響。

2.4 外界環境的影響

車流量的不斷增加、交通荷載的壓力不斷加大、交通事故、自然災害、化學腐蝕等多方的因素都會對橋體具有破壞性的作用。橋梁結構受到損害，其承載能力自然會有所降低。

2.5 橋梁橫斷面布置發生改變

橋梁擴寬改造，或者在舊橋基礎上擴建新橋，都會在一定程度上使得舊橋的荷載分布發生改變，使得舊橋實際具有的承載能力與原來修建時的設計承載能力出現不符。

3 舊橋擴寬加固技術

3.1 舊橋加固的基本要求

對舊橋加固的準備期間，在設計方案的選擇上優先考慮經濟性好、效果好、技術可行性好、耐久性強且對正常交通不會造成重大影響的方案。橋梁加固是通過一定的措施使原有構件乃至整個結構的承載能力及其使用性能得到提高，以滿足新的要求。這也就是說橋梁加固是在原結構基礎上進行的，以不改變原結構為基本前提條件，只有在特殊情況下，才可能會考慮對原結構形式做出一定的修改。如果經過補強加固措施仍與理想承載能力相差甚遠，則再考慮對橋梁進行拆除新建的問題。

3.2 公路舊橋加固技術

（1）植筋加固技術。植筋施工工藝采用C30混凝土，植筋深度為15d。首先在設定的位置鉆孔，孔徑大于所植鋼筋5～7mm，鉆孔完畢對孔內進行清潔處理，保證其中無雜物。對鋼筋植入端進行清潔、除銹處理后用丙酮進行擦洗，然后進行注膠植筋。需要注意的是注膠必須飽滿，在凝膠期間保持植筋不動。植筋加固技術的關鍵點在于位置準確無誤，孔內清潔，植筋除銹要徹底，以保證混凝土與鋼筋之間有良好的粘結力。endprint

（2）碳纖維粘貼技術。在采用碳纖維粘貼技術進行橋梁加固前，需要對粘貼面進行必要的處理。橋梁混凝土表面的劣化層、錯位與凸起要清除和打磨，如果是折角還需要做倒角處理，有裂縫存在要對裂縫進行修補。粘貼面清潔要徹底，將浮渣和粉塵徹底清除后用丙酮進行擦洗，隨后使粘貼面充分干燥。嚴格按照配比要求配置底膠，在粘貼面上均勻涂抹，底膠風干硬化后再進入下一環節。需要注意的是硬化后的底膠如果存在凸起或者凹入，需要進行打磨或者找平處理，必須保證膠面平整。按照實際需要的尺寸對碳纖維進行裁剪，如果需要接長，要留有足夠的接頭，一般在15cm以上。如果橋梁構件表面有缺損，必須先進行修補，再進行徹底的清潔和平整處理，碳纖維采用薄布多層的粘貼工藝，與粘結材料之間保持充分的浸潤，以保證粘結效果。加固用的碳纖維一般不宜采用沿主纖維方向的搭接方式，尤其是對受拉構件和受彎構件受拉區的加固，一定要采取正確的處理方法。施工盡可能的避免在低溫或者雨天潮濕的環境下進行，施工現場做好各方面的安全措施。在粘貼過程中粘結材料要盡可能的涂抹均勻，足量嚴密，粘貼后對其適當加壓，以使粘結材料緊密貼合固定。鋼板外表面做好防銹處理，同時注意對構件的外觀進行處理，在注重質量的同時保持美觀。

3.3 公路舊橋連接技術

我國絕大多數的舊橋上部構造多采用預制鋼筋混凝土空心板、預制預應力混凝土空心板，跨徑為十米的尤其多見，同時多種樣式的非標準跨徑的空心板也比較常見。在舊橋拼接方面多采用以下兩種形式：

（1）翼緣板半剛性拼接。此種連接方式是在新梁架梁完成后，先預壓大約一年的時間后，等到收縮徐變基本完成，此時再與舊橋整體進行連接。在正式連接施工前，先將舊橋邊緣和梁體側面鑿開使鋼筋露出，在對新梁預制時，將斜角部分暫且預留出來，暫不進行混凝土的澆筑，先進行N3、N4鋼筋的綁扎，再進行N1、N2鋼筋的置放，這些操作完畢后整體進行混凝土的澆筑，最后進行橋面的鋪裝。此種連接方式屬于半剛性連接，其優點在于施工操作簡單易行，對于橋體受力影響不大，但是其缺點在于連接處的連接板會有一定的彎矩產生，而且隨著投入運營時間的延長，在拼接部位容易出現裂縫。

（2）翼緣板鉸接拼接。此種連接方式是在舊橋翼緣板出進行植筋，在新橋處進行鋼筋預埋，新梁架梁完成后，先預壓大約一年的時間后，等到收縮徐變基本完成時再與舊橋整體進行連接。此種連接方式屬于鉸接連接，其優點在于施工容易且簡便，對于新舊橋來說受力方面影響不大，但是其缺點在于新橋懸臂部位會有一定的彎矩產生，拼接的部位在日后的運營中隨著時間的推移容易有裂縫出現。

上述兩種拼接方式相較而言，方式一無論在施工操作的難易方面，結構完整性方面，還是整體受力方面都優于方式二。混凝土的收縮徐變、新橋日后的沉降問題對于新舊橋的連接處來說都會存在一定程度的影響，為了有效降低不利影響，可采取以下方法來加以解決：

新橋橋體澆筑完成后，使用沙袋進行堆載預壓，預壓一段時間后，卸下沙袋對新舊橋連接部位再用混凝土進行補償澆筑，橋面采用瀝青進行整體鋪裝并進行橋側護欄的施工。新橋的沉降可采取控制樁長的方法來進行預防。

4 案例分析

4.1 橋梁概況

如下圖1所示，我國某大橋，修建于1984年，歷經四年的工期，與1988年竣工并通車運營。橋梁全長450米，橋面設有雙向兩車道，車道寬9米，兩側各設1.5米人行道。橋梁檢測報告提出，橋梁中有局部預應力T梁存在破損和病害，究其原因主要為施工不當導致。隨著橋體荷載的增加，需要對橋體進行加寬加固，并對橋體病害進行修補。

4.2 舊橋主體掛梁橫斷面布置（圖2）

4.3 加固技術方法

主橋掛梁加固設計有兩個方案：

（方案1）：采取鋼板粘貼的方法進行加固。取主橋掛梁中間點向兩側延伸各6米，在此范圍內梁底粘貼Q345受彎鋼板進行加固，裝設U形箍于鋼板兩側，并在鋼板端部增設加強箍于鋼板端部。U形箍上端錨固有縱向鋼壓條，增強加固效果。

（方案2）：采取碳纖維粘貼的方法進行加固。取主橋掛梁中間點向兩側延伸各6米，在此范圍內梁底粘貼厚度為0.1cm，寬度為32cm的受彎碳纖維進行加固。裝設U形箍于碳纖維布兩側，并增設加強箍于端部，增強加固效果。

引橋T梁加固設計有兩個方案：

（方案1）：采取鋼板粘貼的方法進行加固。引橋T梁取中點向兩側延伸各7米，在此范圍內梁底粘貼Q345鋼板進行加固處理。鋼板上每隔1米用錨栓進行加固。

（方案2）：采取碳纖維粘貼的方法進行加固。引橋T梁取中點向兩側延伸各7米，在此范圍內梁底粘貼碳纖維布進行加固，設置U形箍與碳纖維布兩側進行加固。

5 結語

公路舊橋擴寬加固及連接技術是一項比較復雜的工程，在實踐過程中，進行公路舊橋擴寬加固及連接設計時應對舊橋狀況和具體情況充分研究，盡可能采用對舊橋有利的新建擴寬橋的結構設計。

參考文獻

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