病害橋梁維修加固設計探討
——以某城市橋梁為例

吳勝廣

（北京市市政工程設計研究總院有限公司廣東分院，廣東廣州 510000）

1 工程概述

本橋梁位于某城市快速路上，橋梁總長為285m，分兩幅修建，跨徑組合為4m×25m+（25+35+25）m+4m×25m；單幅橋寬13m，橫向布置為0.5m（防撞墻）+12m（車行道）+0.5m（防撞墻）。橋面結構形式為瀝青混凝土鋪裝層；上部結構為裝配式預應力混凝土工型梁橋；下部結構為板式橋墩、鉆孔灌注樁基礎。

圖1 橋梁橫斷面布置

橋梁養(yǎng)護類別為Ⅱ類，養(yǎng)護等級為Ⅰ等，屬于大橋。該橋設計荷載為汽-超20、掛-120，該橋竣工時間為2001 年12 月。

檢測報告結果顯示，該橋左幅橋橋梁技術狀況評定為C 級，右幅橋橋梁技術狀況評定為D 級，最終被評定為D 級。

2 橋梁檢測

2.1 常規(guī)檢測

經(jīng)定期外觀檢測，結合BCI 評分，發(fā)現(xiàn)如下主要病害：①橋面系：伸縮縫普遍堵塞、橋面鋪裝網(wǎng)裂、縱裂；②上部結構：上部結構翼板底板共有十余處銹脹露筋類表觀病害，總面積為0.56m2；預制搭板普遍存在銹跡、網(wǎng)裂和縱裂，最大寬度為0.1mm，R2-3-7#預制搭板有4 條縱裂寬度為0.78mm 的受力裂縫；③下部結構：蓋梁普遍存在滲水、破損、銹脹、露筋等二十余處表觀病害，橋臺存在滲水、破損、銹脹、露筋等十余處表觀病害及4 條裂縫，支座普遍脫空變形。

2.2 動靜荷載檢測

動靜荷載檢測結果顯示，該橋右幅第2 跨主梁承載能力滿足設計荷載“汽-超20、掛-120”的要求，預制搭板承載能力不滿足設計荷載“汽-超20、掛-120”的要求，整體結構承載能力不滿足設計荷載“汽-超20、掛-120”的要求。

3 維修加固設計思路

根據(jù)橋梁檢測結果以及對病害原因的分析，針對橋梁出現(xiàn)的損傷情況，分析損傷病理，提出整體維修局部加固技術思路：

（1）根據(jù)橋檢結果，分析病害的發(fā)生原因，對已發(fā)育的病害分別處置：①若產(chǎn)生的病害主要是由于原橋梁結構承載能力不足所產(chǎn)生，則采用缺陷修復和結構補強等措施，確保結構安全[1]；②若產(chǎn)生的病害不危及橋梁安全，主要是施工過程中的質量缺陷和使用過程中的破壞等因素所導致，則采取以缺陷修復為主、局部拆除重建的措施，以提高橋梁結構的使用耐久性；③對橋梁伸縮縫、排水口、支座等附屬設施根據(jù)檢查情況，給予更換、補充和修復，以提高和完善橋梁運營功能，改善橋面服務水平；④對橋梁鋪裝層，根據(jù)檢查情況，給予修復和翻新，以提高橋梁整體景觀及行車舒適性，以提高橋梁整體耐久性。

（2）結合結構構造特點、場地條件，采取科學、經(jīng)濟、高效的維修加固措施和維修加固工藝，并提出合理的施工指導意見。

（3）針對病害發(fā)展情況，分析缺陷發(fā)育機制，遵循動態(tài)設計的設計思路，適當提高標準，適應發(fā)展。

3 主要病害成因分析及處理

3.1 橋面板穿孔、搭板裂縫、滲水

全橋預制搭板都普遍存在銹跡、縱裂、網(wǎng)裂，部分預制搭板出現(xiàn)銹漲露筋，且裂縫有所發(fā)展。橋面板搭板開裂，對應橋面鋪裝產(chǎn)業(yè)反射裂縫，進而發(fā)展為搭板漏水甚至橋面板穿孔。

橋面板病害主要由于橋面板作為后期現(xiàn)澆構件，整體性差，承載能力不足，在后期高負荷工作中，損傷累計并不斷發(fā)育，直至破壞[2]。

橋面板作為重要的受力構件，病害發(fā)展后隱患較大，需拆除重建。拆除現(xiàn)狀橋面板，采用滿堂支架、安全擋板及尼龍編織布搭設混凝土拆除臨時防護支架，以確保拆除過程中工字梁的安全和穩(wěn)定，以及防止混凝土塊體墜落造成以外事故。拆除橋面板時，原梁體頂面鋼筋及懸臂板鋼筋均應保留。澆筑20cmC50 鋼筋混凝土前，應采用高壓水沖洗梁頂面，并涂刷E200 界面劑[3]。

為提高工字型梁整體穩(wěn)定性，分別在25m 跨跨中、35m 跨1/4 及3/4 跨處設置橫隔板，以改善梁體整體受力性能。橫隔板厚度為20cm，高度為1.2m，采用在主梁上植筋后支模澆筑混凝土。

3.2 結構裂縫、破損、露筋

該橋橋臺存在豎向裂縫，橋梁翼板與蓋梁普遍存在滲水、破損、銹脹、露筋，且結構局部破損、銹脹露筋為主要病害。

橋臺豎向裂縫可能是由于溫度變化引起混凝土伸縮產(chǎn)生。微小裂縫、破損露筋為橋梁常規(guī)非結構性病害，混凝土施工質量、后期養(yǎng)護、鋼筋保護層偏薄、混凝土碳化等均可能導致混凝土開裂、破損，鋼筋露筋、銹蝕，影響結構耐久性[4]。

混凝土開裂在普通鋼筋混凝土結構中是較為常見現(xiàn)象。為了減慢外界的腐蝕介質對混凝土、鋼筋的侵蝕作用，保障結構的耐久性，混凝土結構的裂縫需要及時處治。一般情況下，普通混凝土裂縫寬度不小于0.2mm 時不影響結構的正常使用。對于裂縫寬度不超過0.15mm 且屬于表層裂縫時可采用刷圖封閉膠進行處理，對裂縫寬度超過0.15mm 的裂縫采用裂縫灌注封閉膠處理。

圖2 裂縫處理工藝

橋梁結構存在混凝土破損、露筋銹脹將引起保護層碳化剝落，使鋼筋直接與大氣接觸，進一步加劇缺陷。混凝土破損修復可采用可將麻面、松散、剝落的混凝土用吹掃工具清除干凈，直至露出新鮮、堅固的基面。基面處需保持整潔，做好保護，避免油污、灰塵等污染。對于混凝土缺陷深度超過10cm，破損面積超過0.1m2時，缺陷部位表面需鑿成鋸齒狀或者方波型，修復基面的判斷標準以能夠看見新鮮混凝土粗骨料為宜。

針對鋼筋銹蝕膨脹較為嚴重的處理方法：先按照上述方法進行疏松混凝土的鑿除及銹蝕鋼筋的除銹工作，補焊鋼筋，焊接長度不小于主筋直徑的10 倍，補焊鋼筋長度需完全覆蓋銹蝕范圍，相應斷開的箍筋需焊接恢復。

圖3 露筋處理工藝

3.3 支座脫空

本橋為簡支梁橋，原設計采用板式橡膠支座。根據(jù)檢測報告，全橋普遍出現(xiàn)支座脫空變形情況。

支座脫空情況在裝配式多支座橋梁中經(jīng)常發(fā)生，主要橫向荷載分布不均勻及構件老化速率不一致等因素影響，橫向各支座應力應變響應不一致，導致部分支座提前破壞，反力向剩余支座轉移，導致支座陸續(xù)脫空變形。

支座變形是正常受力引起的，合理的支座變形是允許的，但是變形超過規(guī)范允許值必須更換，以免影響支座的正常使用。擬對全橋支座進行更換，并對銹蝕支座鋼墊板進行除銹防銹處理。支座采用球冠板式橡膠支座D350mm×78mm，伸縮縫處支座采用相應滑動支座。

4 結束語

橋梁工作環(huán)境較為復雜，病害發(fā)生、發(fā)展具有不確定性，需加強對重點橋梁的觀測、檢測工作，用科學手段評估橋梁的結構狀態(tài)。針對橋梁病害，應深入分析病害形成原因及發(fā)育機理，結合現(xiàn)狀使用條件，提出有效的設計解決方案，為舊橋梁注入新活力，為交通事業(yè)發(fā)展奠定基礎。