橋梁橫向聯系加固設計方案比選研究
——以蕪屯路跨線橋為例

于俊鵬 （安徽理工大學土木建筑學院，安徽 淮南 232001）

1 引言

橫向聯系是橋梁的重要構件，在提高橋梁整體剛度、保持橋梁完整性與穩定性方面發揮著至關重要的作用。橋梁結構的橫向剛度和整體性會隨著橫向聯系功能的衰退而降低，同時不同梁體之間的協同工作受到破壞，橋梁在橫向不再形成一個整體。當橫向聯系完全破壞或失去作用時會出現“單梁受力”的情況，對橋梁安全造成很大影響。橫向聯系的常見加固方案多種多樣，適用于不同的橋梁與環境，因此如何結合工程實際環境，選擇合適的加固方案尤為重要。

2 常見加固方法

2.1 橋面補強層加固法

2.1.1 加固原理

橋面補強層加固法是在舊橋表面重新加鋪一層混凝土或鋼筋混凝土補強層，如圖1所示。這種方法在加固設計時考慮了鋪裝的疊合效應，新施做的橋面補強層與原有橋面鋪裝形成組合結構，增加了濕接縫的截面高度，增大了混凝土的受壓區面積，不僅提高了結構的強度，而且改善了鉸接板梁結構的荷載橫向分布，從而提高橋梁結構的整體性和承載能力。

圖1 橋面補強層加固法施工圖

2.1.2 加固方法評價

橋面補強層法的優勢在于僅僅需要在橋面施工，工藝簡單易行，并且在提高橋梁橫向聯系的同時，也能改善行車舒適性；缺點則是會增加橋面自重荷載，并且有短時間的封閉交通需求，對交通量較大的橋梁難以實現。

2.2 重新鋪裝法

2.2.1 重新鋪裝法的加固原理

當濕接縫的強度喪失嚴重，無法繼續保證橋梁結構的整體穩定性時，必須重新施做濕接縫。重新鋪裝法是施做新的濕接縫來替換舊的濕接縫，保證濕接縫傳遞梁體之間的剪力和彎矩的能力，如圖2所示。

圖2 重新施做濕接縫

2.2.2 加固方法評價

重新鋪裝法可以解決多方面的問題和病害，但是這種方法的工作量較大，成本相對較高，并且也有短時間的封閉交通需求，對交通量較大的橋梁難以實現。

2.3 橫梁加強法

2.3.1 橫梁加強法原理

所謂橫梁加強法就是對橋梁的橫隔梁進行補強。具體方法是在梁體上固定鋼板后，在相鄰的梁體間、鋼板上焊接型鋼，以作為原有橫梁的補充。橫梁加強法能夠合理地改變結構內部應力傳遞的路徑，從而減小有效截面即濕接縫內部應力的大小，橫梁加固法現場圖片如圖3所示。

2.3.2 加固方法評價

橫梁加強法的優勢在于不會造成原有結構的損傷，并且施工質量容易控制，經濟高效而且工期較短；其缺點則在于橫梁加強法一般需要搭設腳手架等作業平臺，對橋下狀況較為復雜的情況下不適用。

圖3 相鄰梁體間施加型鋼

2.4 粘貼鋼板法

2.4.1 粘貼鋼板加固法的原理

一般情況下，主梁在荷載作用下，濕接縫處受到一定的彎矩和拉應力的作用，濕接縫處的破壞一般都是拉裂破壞，而粘貼鋼板加固法就是在鋼筋混凝土結構表面粘貼抗拉強度比較高的鋼板來提高結構抗彎和抗拉能力，粘貼鋼板加固法的施工效果如圖4所示。在濕接縫強度不足的情況下，粘貼鋼板，相當于在受拉區薄弱的位置增設了補強鋼筋。鋼板與混凝土之間相互作用，形成一個整體，使濕接縫的剛度大大提高，能夠有效抑制裂縫的產生和發展。

2.4.2 加固方法評價

圖4 粘貼鋼板的現場照片

粘貼鋼板法不會造成原有結構的損傷，并且施工質量容易控制，且不改變橋梁應力分布的情況以及結構的自重和截面形式，經濟高效而且工期短；但是這種方法需要搭設腳手架等作業平臺，對橋下的作業空間有一定的要求。

3 蕪屯路跨線橋橫向聯系加固

3.1 工程概況

蕪湖縣G329蕪屯路上跨皖贛鐵路橋，全長（含橋臺）127.2m，橋面全寬25m，橋梁平面線形為直線。上部結構為4×30m裝配式部分預應力混凝土先簡支后連續組合箱梁，梁高1.6m；每跨由兩片邊梁，六片中梁組成。下部結構橋墩采用單排樁柱式墩；墩柱直徑1.4m，墩下接直徑1.5m的鉆孔灌注樁，樁間設系梁。橋臺采用肋板式橋臺，基礎為直徑1.2m的鉆孔灌注樁。橋面鋪裝采用10cm瀝青混凝土+6cm C40水泥混凝土。橋梁第三跨跨越皖贛鐵路，如圖5所示。

圖5 蕪屯路跨線橋工程概況

3.2 擬采用的加固方案

根據該橋梁的實際情況，對5種加固方案進行必選，如表1所示，具體情況如下：①重做C50混凝土濕接縫，即除去舊橋面材料和濕接縫后重新施做濕接縫、調平層和鋪裝層；②加鋪10cm厚的C50混凝土橫向連接層，即除去瀝青鋪裝層，并加鋪混凝土結構層和鋪裝層；③第1、2、4跨梁體腹板間加H型鋼支撐，濕接縫下緣粘貼鋼板，第3跨距橋墩一定范圍內的腹板間加H型鋼支撐。由于第3跨跨越皖贛鐵路，施工作業空間受到一定限制，只能采取局部范圍加固措施；④第1、2、4跨梁體腹板間加H型鋼支撐，濕接縫下緣粘貼鋼板，第3跨重做C50混凝土濕接縫，即破除第3跨瀝青鋪裝層、調平層和濕接縫，再按原設計要求重新施作瀝青鋪裝層、調平層和濕接縫；⑤第1、2、4跨梁體腹板間加H型鋼支撐，濕接縫下緣粘貼鋼板，第3跨不做處理。型鋼撐桿配合粘貼鋼板的加固方式如圖6所示。

擬采用的加固方案 表1

不同橫向聯系加固方案比選 表2

圖6 粘貼鋼板與增設型鋼撐桿加固示意圖

3.3 方案比選

本論文根據橋梁實際狀況對蕪屯路跨線橋橫向聯系設計了5種加固方案，表2從加固效果、經濟成本、施工工藝以及部門合作四個方面對不同加固方案進行了對比。綜合比較，雖然方案3的施工工藝比較復雜、部門之間協調工作較多，但是其經濟成本最佳、加固效果較好，因此推薦方案3作為加固方案。

4 總結

橫向聯系是裝配式橋梁施工過程中保證橋梁橫向剛度和整體穩定性的關鍵結構。橫向聯系破壞是橋梁上部結構常見病害，考慮到不同橋梁所處環境的特殊性，選擇合適的加固方案十分重要，如何應用新的加固技術和針對不同工程選擇合適的加固方案是今后研究的方向。