浅谈旧桥维修加固的内容与实施
2015-07-23
目前，随着我们在国际市场承包经营事业的蒸蒸日上，不少公路已建成投入运营中，还有不少正在建设的公路也即将建成投入运营。但是，往往因为发展中国家业主的经费问题，使得桥梁的检测和加固成为必要，更因为以前当地所修建的不少旧桥，由于受到当时的设计、材料、施工等方面的影响和局限，先天不足，加上不能适应目前交通量的迅猛增长，使得旧桥的检测和加固技术显得非常迫切。在此，笔者就吉尔吉斯斯坦比什凯克-纳伦项目39KM项目纳伦大桥维修加固谈谈旧桥维修加固的内容和实施问题。纳伦大桥全长120m，于1985年修建而成，随着与中国双边贸易额的增长，交通量一直处于激增状态，由于超载超限现象比较严重，桥面破损不堪，桥体也出现裂缝，维修加固势在必行。
1．概述
1.1 主要技术指标
主桥为带挂梁的预应力混凝土T型刚构，引桥为预应力混凝土简支T梁桥。T构横截面为双箱单室截面，挂梁和引桥均为带马蹄的T形截面。
上部结构采用C40混凝土（），纵向预应力钢束为7×7φ5钢绞线（），采用XM15-7型锚具。
T构采用满布脚手架就地浇筑施工，挂梁采用预制安装施工，整个工程于1985年修建完成。
1.2 主梁计算
按照平面杆系计算原理，考虑结构永久荷载、预应力、可变荷载的效应，并对这些效应进行组合。
计算分析仍然按照原建模型，仅修改截面特性等，以符合新的技术标准。经正应力验算和主拉应力验算，该桥极限承载能力较高，结构抗力效应设计值与设计荷载效应最不利组合值之比不小于1.25，而按照旧桥规计算出相应的比值为1.18，本桥在适应新桥规方面承载内力有所提高。
因此，根据计算分析，设计如下能够适应新桥规的维修加固方案，能够满足正常使用要求。
2．缺陷维修与加固设计
2.1 维修加固的主要内容
针对纳伦大桥目前存在的问题，本次主桥维修加固处理主要进行以下几项工作：
桥面铺装层及施工接缝修补设计；
桥面板及腹板加固设计；
牛腿修补；
其它，如裂缝、混凝土缺陷、泄水管修补和桥面交通设施设置等。
2.2 维修与加固实施
2.2.1桥面铺装层及防水层设计
首先封闭交通，将原桥面铺装逐跨进行铲除，根据位置找出主梁T构施工节段间接缝，在接缝处前后各25cm范围内设置带有胎布的FYT改进型防水材料。
在凿毛的桥面板上用Ф10mm的Ⅱ级钢筋进行植筋，施工时注意避开防水层。接着铺设Ф10mm的Ⅱ级桥面铺装钢筋网，上层钢筋网沿整个桥面铺设，在桥面铺装较厚处再设置下层钢筋网，钢筋网与所植的钢筋进行焊接。然后进行整体防水混凝土铺装。考虑T构桥面处于负弯矩区域，新浇混凝土没有预压，在荷载作用下很容易开裂，因此桥面铺装采用铣削型钢纤维混凝土，并根据要求设置1.5%的双向横披。
铣削型钢纤维混凝土可以提高混凝土结构的抗拉强度，增强混凝土结构的抗疲劳、抗冲击、耐磨损和抗裂能力，还可提高混凝土韧性和抗渗性，可有效阻止混凝土内部和表面初期裂缝的扩展或延缓裂缝的出现。
本工程采用C40钢纤维混凝土，并适当考虑其早强性和微膨胀性。
2.2.2桥面板和腹板加固设计
根据结构强度与应力复核和现场检查结论，对桥面板、部分腹板和牛腿处端部横隔板分别进行加固补强。桥面板和牛腿处端横隔板采取碳纤维布进行加固补强，而腹板采取抗剪效果更好的钢板进行加固补强。
箱梁顶板补强：采用50cm宽度的碳纤维布横向粘贴，为保证其补强效果，适当增大碳纤维锚固长度，碳纤维布粘贴到倒角与腹板交界处。为便于观测顶板工作状况和今后的检查，采取纵向间隔10cm粘贴碳纤维布，而不采用满贴方法进行补强，粘贴碳纤维布层数为两层。
腹板补强：腹板斜裂缝主要出现在施工节段2＃～3＃，根据结构复核和现场检测情况，决定对施工节段4＃～5＃进行竖向粘贴钢板加固补强。采用宽20cm、厚6mm的钢板进行粘贴，钢板粘贴时纵向间隔20cm，钢板长度为腹板处上、下倒角之间的距离。
2.2.3牛腿部分修补
在现场检查中发现牛腿部分存在不少病害，主要是牛腿处防震挡块设置不当，造成该处混凝土开裂、露筋乃至大块混凝土剥落。同时牛腿处也有不少建筑垃圾，影响了该处挂梁的自由变形。牛腿端部横隔板有一条竖向裂缝，并呈逐步发展态势。鉴于牛腿部分受力复杂性及其薄弱性，必须对牛腿进行修补和加固。
进行牛腿修复时，首先凿除防震挡块的混凝土，注意保留里面的钢筋，对锈蚀的钢筋进行除锈处理，必要时再进行植筋处理。然后清除所有建筑垃圾，在清除时要注意施工安全，小心建筑垃圾跌落，给桥下人员和设备带来危险。清理完毕建筑垃圾后，立模浇筑混凝土，由于该处工作面较小，施工时应特别仔细，浇筑时一定要避免防震挡块再次与挂梁和挂梁端横隔板浇在一起。浇筑完毕后，注意混凝土的养生。
对牛腿端部横隔梁进行碳纤维布加固。在牛腿端横隔梁中间的内纵梁两侧，采用宽度为50cm碳纤维布间隔10cm横向加固，加固层数为两层。
2.2.4其他，裂缝和混凝土缺陷修补、泄水管、滴水和桥面交通标线设置
1)裂缝修补
主桥箱梁主要存在三类裂缝：箱梁顶板主要表现为顺桥向裂缝，且数目较多，宽度最大为0.15mm；腹板斜裂缝，数目较少，裂缝宽度最大为0.2mm；西幅悬臂根部两条横向贯穿并延伸到腹板中部的裂缝。
对宽度大于等于0.15mm的裂缝进行灌缝处理，对宽度小于0.15mm的裂缝的进行封闭处理。值得注意的是，对于渗水、漏水地方的裂缝处理，针对修补过但没有满足要求的修补混凝土或砂浆，应给予全部凿除，以便使缝里水分蒸发，在桥面铺装完毕和缝里水分完全蒸发干燥后，再进行裂缝处理。
2)混凝土缺陷修补
对主桥混凝土中的缺陷如空洞、蜂窝、麻面用结构混凝土进行修补。在操作过程中，首先凿除病害部分周边不够密实混凝土，然后撒水湿润，用结构混凝土进行修补，并注意对修补的混凝土进行养生。
对于局部混凝土保护层不足而露筋的地方，首先对钢筋进行除锈处理，然后用结构混凝土进行外包修补。
3)泄水管修补
本桥由于部分泄水管施工不当或后期缺损，造成局部泄水管长度不足或泄水管外壁和梁体混凝土之间有缝隙，使雨水不能顺畅泄出或延泄水管外壁流淌，因而沿着箱梁翼板流到腹板，加速了梁体混凝土腐蚀，同时也影响了桥梁美观。
对于长度不够的泄水管，更换新的铸铁或PVC材料泄水管，管子下端应伸出行车道板或翼板底面以下，长度至少为15～20cm。安放泄水管时，对于做防水层部分的泄水管，注意防水层与泄水管的接合处要做得特别仔细，防水层的边缘要紧夹在管子的顶缘与泄水漏斗之间，以便防水层上的渗水通过漏斗上的过水孔流入管内。
4)滴水设置
根据现场检查，发现主梁外侧受雨水侵蚀比较严重，主要原因是没有设置滴水所致。可根据需要考虑在翼板边缘设置滴水，以免雨水沿翼板底部流到腹板上，加快梁体混凝土腐蚀和影响桥梁美观。
滴水可采用4cm×4cm铝合金三角钢制作。
桥面交通标线设置
为防止超载车辆在箱梁之间中线行驶，给箱梁之间的桥面板带来不利影响，建议在桥面中央设置双黄线并加凸起路标，并在运营中加强管理。
6)防腐涂装
由于主梁混凝土浇筑质量不佳和受到雨水等污染造成外观较差，根据专家意见，对主桥进行防腐涂装。防腐涂装一方面对混凝土进行补强和防腐，从而增加混凝土结构的耐久性，同时也增加桥梁结构的美观。
为保证桥面铺装的质量，主桥桥面铺装的施工必须封闭交通。考虑到繁忙的国道和现场交通疏导的不利局面，为减少封闭交通的时间，施工单位必须做好详细的施工组织设计并进行充分优化，合理安排施工工期。
3．结论
桥梁加固设计是以实测数据为依据，以现行规范为标准，对现有结构进行补强设计，使现有结构在补强后能满足原设计的要求或满足规范和正常安全营运的要求。加固方法的确定是通过对具体存在的问题理解和现有常用加固方法的分析比较而得出较佳的加固方案，从而达到简单、实用、经济、有效的效果。 纳伦大桥现在已经恢复通车，运行良好，取得了很好的经济和社会效益。本文通过对该桥的维修加固谈了一些对旧桥维修加固的内容和方案实施，可为以后类似工程提供一点借鉴。
