引言
近年来,我国交通运输业得到了长足的发展,但由于车辆超限超载现象十分严重,致使公路桥梁特别是农村公路桥梁很容易被破坏。衡南县农村公路养护里程2632 km,桥梁387座,大部分建造于20世纪80年代之前。调查显示,由于当时经济不发达,桥梁建设投入的资金较少以及施工质量欠缺,使许多桥梁发生了大大小小的各种病害,如桥面破损、栏杆断裂、伸缩缝损坏、桥头跳车、梁板或拱体裂缝、混凝土剥落、钢筋钢索锈蚀、钢结构裂纹锈烂、墩台断裂位移、挡墙倾斜错位、锥坡下挫坍塌、墩台基底冲空、桥头路基冲塌、河床护底冲翻以及河道被冲刷严重变迁而危及桥头路基等。目前,存在严重安全隐患、被评定为4类和5类的危桥达65座,占桥梁总数的17%。这些危桥严重影响着农村公路的使用安全,但又不可能全部拆除重建。因此,对旧桥进行加固改造,提高其承载能力,确保交通运输安全是目前的当务之急。
常用的桥梁加固改造技术包括减轻恒载、加固临界杆件、提供新的补充杆件和改善原来结构体系的方法,以增大桥梁承受活载的能力。此外,下部结构的稳定、支座和车行道伸缩缝的适当清洁、几何形状的改善以及安全性的改善(如人行道、栏杆柱及扶手的改善),也在改善服务性能和延长现有结构使用寿命中起着重要作用。结合工作实践,本文对农村公路旧危桥梁的加固改造方法作简要介绍。
1、简支梁桥的加固措施
1.1 空心板桥
(1)对于个别板断裂的空心板桥,根据具体情况,可采取更换预制板或就地支模现浇空心板的方法。在条件允许的情况下,建议采取就地现浇的方法。现浇施工时由于不能使用气囊,建议采用PVC管代替。衡南县县道x101线鸡笼街桥即采取此办法,其优点是不需另建预制场,还可以缩短工期,PVC管作为空心板内模不易变形走模。
(2)对于空心板完好,但其挠度较大、渗水严重、企口缝损坏或呈单板受力状态的桥梁,主要应先处理企口缝,加强板的原有预留钢筋的横向连接。
如果预留钢筋缺损,可采取在原板上钻孔补植钢筋的方法,以加强预制空心板的横向联系。重做混凝土桥面铺装层要进行恒载计算,条件允许时可采用12—18cm厚的
12mm双层焊接钢筋网混凝土。
(3)对于个别空心板顶面因混凝土保护层薄而产生空洞、剥落、酥裂时,可将空洞周围松动的混凝土凿除,清除钢筋锈蚀,然后在空洞处吊支模板与桥面铺装层一次性浇注混凝土。
1.2 实心板
(1)当现浇实心板缝宽超过《公路桥梁养护规范》的限值时,应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其他灌缝材料。缝宽较大时应加强观察,必要时可拆除重建;若缝宽在限值内,要清理干净板底面,涂刷环氧树脂进行封闭处理,并继续对裂缝进行观察。
(2)对于板底面有混凝土剥落、露筋的,应将松动的混凝土保护层凿除,并清除钢筋锈迹,然后修复保护层。损坏面积不大时,可采用环氧砂浆进行修补;损坏面积较大时,采用喷射高强度水泥砂浆的方法修补。
(3)对于板底面有蜂窝、麻面、表面风化、剥落等现象时,应将松动部分清除,再用高强度的混凝土、水泥砂浆或其他材料进行修补。新修补的混凝土要密实,与原结构应结合牢固、表面平整,而且必须进行养生。
对于板桥,目前最重要的是加强桥面铺装的维修加固,防止单板受力。
2、石拱桥的加固措施
2.1 拱腹衬砌法
这种方法主要适用于不便中断交通、桥下通航不受限制、桥墩台完好,只是拱圈由于受抗弯强度不够引起开裂且裂缝超过限值的情况,可采取在原拱圈下增设拱圈的方法进行加固。
2.2 拱背加固法
当拱下净空受限制,拱圈因抗剪强度不够而开裂,或因拱圈强度不够引起劈裂或压碎时,可考虑挖除原拱圈上部的填土,采用植筋法植入钢筋并布设钢筋网,再整体现浇混凝土拱圈。对于拱桥拱圈裂缝已长时间存在且无发展的,应在缝隙处垂直粘贴脆性薄纸条,以便于观察。
2.3 局部结构改造
有些石桥由于填土太高或拱圈已经开裂,拱圈已没有使用价值,而桥台仍完好,可采取拆除拱上侧墙和填土,加高原有桥台,利用裸拱作支架,现浇钢筋混凝土板。或者拆除桥的上部结构,利用或加固原有桥墩台,将上部结构改造成梁桥,但这种方案造价较高。
3、T形梁桥的加固措施
(1)对于非预应力的T形梁桥,大多是梁肋侧面有竖向细微裂缝,可采用贴碳纤维布的方法进行加固。碳纤维布具有高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等优异的物理力学性能,而且施工便捷,是加固补强混凝土结构的理想材料。将碳纤维布粘贴至混凝土结构表面,可对其进行受弯、受剪、刚度和抗震等加固,同时也可以提高混凝土结构的耐久性。相对于传统的加固方法而言,采用碳纤维布加固对原有结构的应力分布改变最小,可保证在设计荷载范围内与原结构共同受力。碳纤维布加固虽然不能阻止混凝土的开裂,但对裂缝宽度有一定的控制,使裂缝宽度和间距明显变小,裂缝变细、变密、变短。在正常使用条件下,裂缝宽度可控制在0.2mm以内,从而提高混凝土的耐腐蚀性。
(2)当T形梁桥梁肋裂缝较大时,可采用体外预应力的办法进行加固。
(3)对于横隔板连接钢板断裂、混凝土脱落的,首先应进行除锈,清除松动的混凝土,重新更换连接钢筋,完成补焊后,用环氧树脂砂浆抹面。从目前的使用效果来看,T形梁桥的病害最少,而且比较容易维修加固。
4、下部构造的加固措施
(1)农村桥梁的主要跨越物为沟壑或季节性河流,墩台长年浸水的较少,遇到大的洪水时对墩台及铺底的冲刷较为严重,这种情况下应及时进行修补,如采取修整和增设维护坡,对被洪水冲淘部位新浇混凝土进行修补;增设导流堤、丁坝等调治构造物防护;抛填片石、铅丝笼对河床防护;河床铺底等。将被水冲刷脱落的勾缝和孔洞修复好,以避免对桥梁造成更大的损害。
(2)由于地基处理不到位或上部构造重力原因引起的基础下沉,应首先对基础进行扩大处理,新旧基础之间用钢筋或钢销进行连接,然后对下沉产生的裂缝用水泥砂浆或混凝土进行封闭填补处理。
(3)部分桥梁由于台背土压力过大,造成桥台向桥孔方向位移,可采取更换台背填土的方法进行处理。挖除原台背填土,改用轻质材料回填,以减少台背土压力,使桥台稳定。对于小跨径的板桥,可在桥墩、桥台基础之间增设钢筋混凝土支撑梁。
5、伸缩缝的更新改造
伸缩缝是桥梁的易损部件,调查中发现大部分桥梁的伸缩缝存在着或大或小的损坏,相比之下,毛勒缝与1’ST无缝伸缩缝的使用效果较好。近年来,在一些桥梁中采用2cm宽的沥青玛蹄脂夹木条的方法代替伸缩缝装置取得了很好的效果,目前在一些桥长较短的现浇桥梁中,这种方法正得到推广应用。
6、危桥改造措施
6.1 桥型的选择
对于一些采取加固措施已经不能满足要求的桥梁,在改造时,对于跨径,L<l0 m的,改造时宜采用板桥形式,梁板采用现浇板,桥面铺装混凝土与现浇梁板同时浇注;对于跨径
的桥梁,改造时梁板宜采用预应力空心板;对于跨径L>20m的,宜采用T梁形式。条件允许的情况下,跨径L>16 m时即采用T梁形式。
6.2 加强桥面铺装及铰缝联系
在目前的公路桥梁中,梁式桥所占比例较大。由于混凝土桥面铺装层直接承受车辆轮压的作用,既是保护层,又是受力层,因此,须具有足够的强度、良好的整体性以及抗冲击与耐疲劳特性,同时还应具备防水性以及对温度变化的适应性。当桥面铺装破损后,梁板很快就损坏。因此,加强桥面铺装的强度和质量,对于提高桥梁的使用寿命具有重要作用。我们在旧桥改造时,主要是加强了钢筋混凝土桥面铺装部位的结构和强度。
对一些小跨径的现浇梁板,一般选用14cm双层焊接(冷轧)钢筋网片混凝土桥面铺装,并且与梁板混凝土同时浇注。对于跨径较大的,采用梁板顶
预留或植锚固钢筋,以加强桥面铺装钢筋网片与梁板的连接,提高其整体性。铰缝处除预埋门型连接筋外,还增加x型筋与桥面铺装钢筋连成整体,以
加强梁板的横向联系,提高桥梁的横向整体受力。
7、结语
危桥的产生有其技术和社会经济发展等多方面的原因。通过对农村公路危桥的调查统计,对其产生的原因、破坏形式的分析以及应对方法的研究,对于防止危桥的产生,保障交通运输畅通,促进农村公路的健康发展具有重要的意义。