梅州大桥维修加固设计说明(施工图设计)

1、设 计 说 明1工程概况梅州大桥位于梅州市城区，是国道g206上的一座大桥，中心桩号为：k2160+441.2，上部结构为9跨40m的刚架拱，下部结构为重力式桥墩，钻孔灌注桩。该桥全长401.58m，桥面宽为28m。设计荷载为汽-20级，验算荷载为挂车-100，人群荷载为3.0kn/m2。图1.1-1 梅州大桥2编制依据2.1相关文件（1）国道206线梅塘大桥施工图设计（一九九三年六月）（2）梅州大桥检测、静动载试验报告（广东省公路工程质量检测站 二一年十二月十日）（3）国道g206线梅州大桥维修加固方案评审会会议纪要2.2相关规范（1）公路工程技术标准（jtg b01-2003）（2）公路桥

2、涵养护规范（jtg h11-2004）（3）公路桥涵施工技术规范（jtj041-2000）（4）公路桥涵设计规范（合订本）（1989）（5）混凝土结构设计规范（gb50010-2002）（6）混凝土结构加固设计规范（gb 50367-2006）（7）公路桥梁加固设计规范（jtg/t j22-2008）（8）公路桥梁加固施工技术规范（jtg/t j23-2008）3加固设计技术标准（1）设计荷载：原设计荷载等级为汽20级、挂100，本次维修处治维持原荷载等级即汽20级、挂100。 （2）桥面宽度：维持原桥面全宽28.0m。 （3）桥面布置及纵横坡度：维持原设计4病害情况根据检测报告，本桥主要病害

3、整理如下，详细的检测情况见梅州大桥检测、静动载试验报告（广东省公路工程质量检测站 二一年十二月十日）：4.1桥面系该桥桥面为水泥混凝土桥面，桥面各墩台顶伸缩缝橡胶条均已破损剥落，填满泥沙，并有跳车现象；全桥桥面磨耗较严重，车轮位均已磨光，局部有小坑槽及脱皮露骨现象；在各拱肋对应桥面位置均有出现纵向裂缝，裂缝基本贯通全桥，中间机动车道在l/4、3l/4处有出现大面积的网裂。中间机动车道排水孔均有泥沙堵塞。图4.1-1 桥面网裂第1跨桥面跨中位置平远往丰顺方向中间机动车道出现桥面穿孔、砼破损碎裂，破损区钢筋基本断裂，破损面积约为3m2m；中间机动车道排水孔均有泥沙堵塞。墩顶防撞栏局部有破损。 图4

4、.1-2 桥面破损、穿孔4.2上部结构全桥上部结构为9跨40m刚架拱桥，每跨共有9片主拱肋，拱肋由上弦杆、斜撑、主拱腿及实腹段组成，拱肋间上弦杆及实腹段共设有12道型横系梁，两侧大节点位置各设有1道型横系梁，每侧主拱腿设有2道横系梁。（1）肋腋板全桥各跨约20%70%肋腋板底面出现开裂，部分裂缝宽度超过0.25mm，个别裂缝宽度达2mm，并伴有渗白浆、水迹现象；部分肋腋板有出现小破损剥落、露筋，其中右侧肋腋板病害危害情况比左侧严重，而且病害主要集中在第1跨第3跨间以及第9跨。图4.2-1 肋腋板破损（2）横系梁各拱肋间大部分横系梁出现斜向及竖向裂缝，个别横系梁裂缝比较宽，约0.3mm，且基本裂

5、通整个系梁截面，仅靠钢筋连接。部分系梁砼有较严重的蜂窝孔洞及露筋。图4.2-2 横系梁开裂、露筋图4.2-3 横系梁混凝土破损（3）大节点、小节点全桥大部分拱肋大节点处均有出现贯通的u型裂缝，裂缝宽度约0.15mm，部分裂缝沿拱肋两侧面向上延伸约530cm；小节点处仅有个别出现此类裂缝，且裂缝宽度很小均小于0.1mm；部分节点处出现蜂窝孔洞、渗白浆现象，如：第1跨2号拱肋平远侧大节点处有1处蜂窝孔洞，面积为28cm18cm。第2跨2号肋丰顺侧小节点处砼振捣不严，蜂窝孔洞。第2跨丰顺侧5号肋大节点处有严重的渗白浆。图4.2-4 大、小节点蜂窝孔洞（4）上弦杆、实腹段拱肋全桥各跨上弦杆、实腹段等构

6、件状况良好，未见明显破损、开裂，仅发现第7跨跨中处1号9号肋均有出现17条竖向表面收缩裂缝，裂缝宽度均较小，约0.1mm左右，且大部分未裂至肋底。（5）拱腿、斜撑全桥各跨拱腿、斜撑等构件状况良好，未见明显开裂，但局部出现蜂窝、孔洞现象，如：第2跨近2号墩侧3号拱腿根部有1处蜂窝孔洞、露筋，钢筋锈蚀严重。第8跨平远侧2号拱腿在15号系梁位置有1处蜂窝孔洞，并有露筋锈蚀。4.3下部结构（1）支座各墩台顶支座没有发现明显的开裂，压缩现象，均有轻微的剪切变形。（2）墩顶立柱、盖梁各墩顶均积满泥沙垃圾，个别还长有灌木、小树；7号墩立柱顶盖梁有3处砼涨裂、剥落。（3）桥墩、桥台全桥大部分墩台状况良好，未见

7、严重破损。检测中发现9号桥台拱座4号拱腿对应位置及3号4号拱腿间各有1条竖向裂缝，宽约0.2mm，裂缝从拱座顶面一直往下延伸。9号桥台右侧挡墙有两条贯通竖向裂缝，缝宽约23mm，且表层砂浆有剥落。图4.3-1 桥台挡墙竖向裂缝4.4水下基础探查大桥所在河道宽阔，水质较好，水流平缓，河床底部以沙石底为主，大桥水下墩基础表面有少量厚度不超过1cm的贝类水生物。其中2-2号、2-9号、2-10号、2-11号桩有露筋现象，露筋数量从4根至13根不等。1-11号、2-1号、2-6号、2-7号、2-加2号、4-1号、4-2号、4-3号、4-4号、4-5号、4-6号、4-9号、6-1号、6-7号、6-9号、

8、6-10号、6-11号、6-13号、6-14号、6-15号、7-4号、8-7号、8-9号桩各桩身表面有露筋现象。2-3号、2-8号、2-加1号、2-加2号、3号墩、5-1号、5-2号、5-7号、7-1号、7-2号、7-3号、7-7号、7-8号、8-6号、8-10号、8-11号、8-12号各桩身局部有钢护筒，钢护筒锈蚀严重；其余各桩无钢护筒保护，各桩与河床结合处未见冲刷掏空。原设计河床较高，河床线基本位于桩基顶面处，和原河床线相比，如今河床普遍存在明显的冲刷与下切，各墩顶河床下切量介于36cm之间。2号墩承台表面轻微露沙，但整体结构完好，未见明显破损。2-1号桩身在距承台底部10cm处有一40c

9、m的钢护筒，没有钢护筒桩身表面轻微露石。2-2号桩身表面轻微露石，在小里程往上游转角处河床往上有4根纵向露筋、最长约为170cm，有10根横向露筋、最长约为100cm。图4.4-1 2-2号桩基础混凝土剥落、露筋2-3号桩身距河床120cm处有一长30cm的钢护筒，没有钢护筒桩身表面轻微露沙，桩与河床结合处、与承台结合处未见有明显破损。2-6号桩、2-7号桩桩身无钢护筒保护，表面轻微露石，但未见露筋。2-8号桩身钢护筒座底，钢护筒锈蚀严重，但整体结构严实，未见露筋。2-加1号桩身表面局部有钢护筒，没有钢护筒保护的桩身表面轻微露沙，整体结构严实，未见明显破损。2-加2号桩身表面自河床往上20cm

10、局部有钢护筒，没有钢护筒保护桩身表面严重露石，但未见露筋。2-9号桩身在小里程往下游面距河床30cm处有4根横向钢筋、最长露筋约为150cm，有3根纵向露筋、最长露筋约为150cm。图4.4-2 2-9号桩基础混凝土剥落、露筋2-10号桩身在大里程往下游面自河床往上有8根横向钢筋、最长露筋约为150cm，有5根纵向露筋、最长露筋约为130cm，露筋处破损进深约为3cm。图4.4-3 2-10号桩基础混凝土剥落、露筋2-11号桩身在小里程往下游面距河床40cm处有3根横向钢筋、最长露筋约为20cm，有1根纵向露筋、最长露筋约为60cm。2-12号桩身无钢护筒保护，桩身表面轻微露石，未见露筋。图4

11、.4-4 2-11号桩基础混凝土剥落、露筋4.5病害综述由检测结果可知梅州大桥在多年的运营下出现较多的病害，主要的病害如下：桥面系中伸缩缝老化、破损较严重；桥面各跨铺装层磨耗较严重均有不同程度纵横开裂，其中第1跨右侧机动车道已经严重破损穿孔，机动车道大部分泄水孔填满泥沙。上部结构存在较多结构性病害，主要病害表现在：肋腋板开裂、破损情况严重，部分裂缝宽度较宽达0.3mm，且第1跨右侧机动车道已经出现穿孔现象。横系梁出现较多的竖向、斜向裂缝，个别裂缝较宽且有出现断裂迹象。大部分大节点位置均有出现环向开裂，裂缝宽约0.15mm。其余构件状况较好，未见严重破损、开裂，仅局部有蜂窝孔洞。墩台状况良好，仅

12、9号桥台台座位置出现有2条竖向裂缝。砼强度：通过在拱肋及墩顶立柱上设测区检测结果表明结构砼强度与设计值相比偏低。桥面线性检测结果表明各跨跨中均存在不同程度下挠，跨中相对下挠最大值为7.299cm。水下基础结构：河床冲刷下切情况较为严重，与原设计河床线相比，现在河床普遍下切36m，而梅州大桥桩基长度不长，只有12m左右，及大部分桩基埋深只有设计值一半左右；此外，桩身表面有轻微的露骨现象，其中2-2号、2-9号、2-10号、2-11号桩有露筋现象，未见严重的破损孔洞。4.6结论及建议综合上述外观病害检测结果，梅州大桥存在较多结构性病害，技术状况等级评为四类桥，按桥涵养护规范规定须进行大修或改造，及

13、时进行交通管制。第1跨静载试验结果表明试验跨主拱肋结构整体刚度、强度性能均较好，实测最大应变值、挠度值均小于理论计算值，拱脚相对水平位移、结构基频与理论计算值比较接近，即其实际承载能力基本能满足原设计荷载等级汽-20、挂-100的要求，但安全储备不足，横向联系薄弱，整体共同工作性能差。针对该桥的具体病害提出以下建议：（1）由于该桥横系梁、肋腋板及拱肋的大小节点均存在较多结构性病害，且第1跨右侧机动车道已出现破损穿孔，直接影响行车安全，建议继续对桥梁进行交通管制，限速、限载通行。具体管制方案为：继续封闭平远往丰顺方向桥面的机动车道，禁止一切车辆及行人通行；将原丰顺往平远方向机动车道设置为双向通行

14、机动车道，并对此车道进行限速、限载管制，禁止总重大于5吨的车辆通行，通行速度应限制在20km/h以下，两外侧非机动车道可正常运营，为缓解交通压力，可允许3吨以下小汽车通行。（2）该桥存在较多结构性病害，已影响到结构的安全与稳定，应尽快对全桥进行全面彻底的维修加固，以保证桥梁运营安全。（3）针对肋腋板承载力低，破损重的现状，建议拆除原桥面系，更换原桥面的肋腋板，重新修筑整体化桥面，并做好其余的防撞栏等构件。（4）对所有横系梁进行加固处理，可采用增大截面法对横系梁进行加固补强以增强结构的横向联系，提高结构的整体工作性能。（5）由于各跨主拱肋跨中均存在明显的下挠变形，虽然静载试验表明主拱肋可以满足设

15、计荷载等级要求，但结果第一阶频率偏小，说明结构刚度较小，而且梅州大桥交通压力大，负荷重，建议可增加拱片等形式对拱肋加固补强，以提高结构的安全储备。（6）对2号墩露筋柱基采用外包钢筋砼进行补修完整，防止进一步破损。（7）由于河床冲刷下切较重，而桩基的长度均较短，建议对河中各墩周围河床防护以增加结构的稳定性与安全性。5主要病害原因分析5.1 原结构复算原结构复算按照原设计采用的荷载等级和公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtj 023-85）（以下简称规范）要求进行。计算采用midas civil有限元建模软件建立三跨空间模型进行计算分析，计算模型见下图。图5.1-1 计算模型总体图图5.

16、1-2 计算模型侧面图计算荷载（1）结构重力：混凝土容重按25kn/m3计，程序自动计入。（2）二期恒载：包括肋腋板及桥面铺装24.0kn/m,边防撞护栏7.7kn/m，中防撞护栏4.0kn/m。（3）活载： 双向四车道。（4）主要材料指标：表5.1-1 混凝土指标强度等级弹性模量(mpa)线膨胀系数标准值设计值 (mpa) (mpa) (mpa) (mpa)3030000.001.000e-00521.02.1017.51.752528500.001.000e-00517.51.9014.51.55表5.1-2 普通钢筋指标普通钢筋弹性模量(mpa) (mpa) (mpa) (mpa)级钢筋

17、210000.00240240240级钢筋200000.00340340340（5）荷载组合：原桥设计荷载为汽车-20级，本次复算中仍采用汽车-20级，验算荷载采用挂车-100，考虑以下两种荷载组合：荷载组合：1.2恒载1.4汽车-20级；荷载组合：1.2恒载1.1挂车-100。（6）混凝土收缩及徐变影响力：相对湿度70%，加载龄期取28天，计算参数按照规范（jtj023-85）有关规定取值，计算时间取3650天。5.1.1承载能力极限状态验算（1）主拱腿关键截面验算（见表5.1-3）表5.1-3 承载能力极限状态强度验算（表中轴力单位为kn，弯矩单位为kn.m） 截面位置组合i组合是否满足规

18、范拱腿下端-2773.4-366.3-3101.6-459.34148.6满足中部-2757.439.6-3086.142.34010.1满足上端-2738.5-334.3-3069.3-400.03992.6满足注：轴力为受压，为受拉；弯矩为下缘受拉，为上缘受拉。通过验算发现，在汽20级、挂100荷载作用下，主拱腿截面强度满足承载能力设计要求。（2）斜撑关键截面验算（见表5.1-4）表5.1-4 承载能力极限状态强度验算（表中轴力单位为kn，弯矩单位为kn.m） 截面位置组合i组合是否满足规范斜撑下端-947.6-66.8-1064.2-60.42266.1满足中部-935.016.1-10

19、51.612.32261.1满足上端-922.5-73.4-1039.1-98.52266.1满足注：轴力为受压，为受拉；弯矩为下缘受拉，为上缘受拉。通过验算发现，在汽20级、挂100荷载作用下，斜撑截面强度满足承载能力设计要求。（3）弦杆关键截面验算（见表5.1-5）表5.1-5 承载能力极限状态强度验算（表中轴力单位为kn，弯矩单位为kn.m） 截面位置组合i组合是否满足规范端弦杆梁端侧906.6-80.5866.5-66.81078.2满足中部906.3263.0865.4227.91078.2满足小节点侧906.3-126.3864.2-110.51078.2满足内弦杆小节点侧546.

20、7-73.4529.0-54.5968.6满足中部548.3280.2527.6250.2968.6满足大节点侧548.3135.4527.6198.7968.6满足注：轴力为受压，为受拉；弯矩为下缘受拉，为上缘受拉。通过验算发现，在汽20级、挂100荷载作用下，弦杆截面强度满足承载能力设计要求。（4）实腹段关键截面验算（见表5.1-6）表5.1-6 承载能力极限状态强度验算（表中轴力单位为kn，弯矩单位为kn.m） 截面位置组合i组合是否满足规范实腹段大节点侧-2635.1-2048.7-2691.8-1897.8-2956.1满足跨中-2580.4260.8-2640.5315.9-286

21、1.6满足注：轴力为受压，为受拉；弯矩为下缘受拉，为上缘受拉。通过验算发现，在汽20级、挂100荷载作用下，实腹段截面强度满足承载能力设计要求，但已达到极限值，无安全储备。（4）立柱截面验算（见表5.1-7）表5.1-7 承载能力极限状态强度验算（表中轴力单位为kn，弯矩单位为kn.m）截面组合i组合是否满足规范立 柱-653.0454.1-1057.6806.3-2052满足注：轴力为受压，为受拉；弯矩为下缘受拉，为上缘受拉。通过验算发现，在汽20级、挂100荷载作用下，立柱截面强度满足承载能力设计要求。5.1.2正常使用极限状态验算（1）变形验算根据计算，在正常使用状态下刚架拱片最大竖向位

22、移为-40.2mm。在汽-20级荷载作用下刚架拱片最大位移为-29.3mm，小于主梁计算跨径的1/800，满足公路桥涵设计规范（合订本）（1989）规范要求。（2）裂缝宽度验算（见表5.1-8）表5.1-8 使用阶段裂缝宽度验算构 件裂缝宽度（mm）规范限值（mm）结论主拱腿0.16840.2满足斜撑0.00000.2满足弦杆0.18110.2满足实腹段0.21560.2不满足横系梁0.25990.2不满足经采用midas civil有限元建模软件对原结构进行空间建模计算分析结果可知，实腹段大节点处最大裂缝宽度为0.2156mm，横系梁最大裂缝宽度为0.2599mm，不满足规范（jtj 023

23、-85）设计要求。5.1.3桥墩桩基础验算根据检测报告及桩基础病害情况分析，选取病害严重的2号桩基础进行验算取值。结构考虑连拱效应，计入模型的桩柱长度取用岩层以上至柱顶长度10.2m为最不利情况。表5.1-9 桩基础计算表最大轴向力（kn）桩端承载力（kn）比值是否满足桥墩桩基础4823.666301.37满足根据以上计算结果可知，原结构桥墩桩基础在荷载组合下最大轴向力小于单桩承载能力，满足规范要求。表5.1-10 桩基础截面承载能力验算表最大内力（）承载能力（）比值是否满足轴力（kn）4559113762.49满足弯矩（kn.m）116528752.46满足根据以上计算结果可知，原结构桥墩桩

24、基础截面在最不利荷载组合下，截面强度满足规范要求。5.1.4桥台桩基础验算表5.1-11 桩基础计算表最大轴向力（kn）桩端承载力（kn）比值是否满足桥台桩基础616071281.16满足根据以上计算结果可知，原结构桥台桩基础在荷载组合下最大轴向力小于单桩承载能力，满足规范要求。表5.1-12 桩基础截面承载能力验算表最大内力（）承载能力（）比值是否满足轴力（kn）2274.148212.12满足弯矩（kn.m）1523.532212.11满足根据以上计算结果可知，原结构桥台桩基础截面在最不利荷载组合下，截面强度满足规范要求。5.2 病害成因分析（1）从计算结果来看，在原设计荷载最不利组合作用

25、下，实腹段跨中及大节点处截面受偏压作用，承载力虽满足规范（jtj 02485）要求，但已达到极限值，无安全储备，需进行维修加固；因横系梁原截面尺寸较小，桥梁整体性差，纵向刚度较小，变形较大，这是该桥肋腋板及横系梁产生较多裂缝的成因，需进行维修加固。（2）从检测报告来看，该桥自1993年建成通车至今运营时间较长，随着交通量增大，载重等级发生变化，超载重车的通行等因素影响，大桥的上部结构包括实腹段、横系梁、肋腋板等主要构件均出现了不同程度的开裂、露筋等病害，这些病害对结构的安全性和耐久性均造成较大的危害，需要进行加固及补强处理。6 加固设计原则（1）提高刚架拱片的刚度，并提高其承载能力。由于旧桥主

26、要肋腋板及横系梁等构件存在的病害较多，使得桥梁承载力和整体刚度均有不同程度的降低，已无法满足现有交通需求，故在维修加固设计中，应提高刚架拱片的承载能力以及桥梁整体刚度。（2）加强桥梁的横向联系，恢复并提高桥梁的整体刚度。旧桥横系梁存在病害较严重，横向联系较弱，为保证桥梁的整体性，需结合对拱片的加强，同时考虑对横系梁的加强，以提高桥梁的整体性。（3）主要构件病害应得到有效修复。在对刚架拱片和横系梁加强的基础上，对水下桩基础掏空、露筋等病害进行有效修复。（4）维修加固后的桥梁结构整体寿命应得到提高。维修加固设计中应考虑新增构件与原结构连接可靠、协同工作，以提高桥梁结构的整体寿命。（5）加固设计应与

27、施工方法紧密结合。旧桥加固是在原结构上进行的，势必受到原结构的限制，因此维修加固设计应充分考虑施工的可行性。（6）加固施工对环境的影响要小。旧桥维修加固需要对原混凝土结构进行外表处理，其施工过程中必然产生粉尘、废弃物等，施工过程中应采取有效措施，减少施工对环境的负面影响。（7）加固施工中的安全措施。维修加固施工过程中，涉及的安全因素较多，如桥梁结构本身的安全、施工人员的安全、过往行人以及过往车辆的安全等，因此在施工过程中应充分分析各种安全因素，消除安全隐患，对不确定安全因素要制定好应急预案。7 主要加固项目7.1 加固总体思路根据检测报告及原结构复算，结合已有的加固设计经验，对该桥行车道处采用

28、新增拱片加固处治，提高桥梁整体刚度，对横系梁采用钢筋混凝土增大截面法提高桥梁整体性。同时拆除行车道板处肋腋板，重新浇注桥面板，与拱片形成整体；拆除全桥桥面铺装，重新浇筑新桥面铺装层作为结构补强层。7.2 行车道处新增拱片加固根据检测报告，该桥主拱片除大小节点处有部分裂缝外，其余各构件外观情况较好，同时根据该桥横断面布置，两侧有较宽非机动车道不通行重车，故在本次维修加固中对原主拱片裂缝进行封闭或灌胶处治后，在中间行车道处5片原拱片之间新增拱片，共新增4片拱片，拱片厚度与原拱片相同。新旧拱片通过增大截面加固后的横系梁连接起来共同作用，同时重新浇注除内侧6条桥面板，与最外侧肋腋板通过植筋连接成整体，

29、提高桥梁的整体刚度。根据检测资料，每跨跨中约有6cm的下挠。在本次维修加固中，凿除桥面铺装及肋腋板后应对现场拱片进行准确测量，根据现场实际测量高程将跨中下挠的部分通过采用钢筋混凝土增高拱片高度的方法进行调整，同时新做拱片的预拱度应结合原拱片高程进行相应调整，使加固后的桥面线性平顺。7.3 横系梁加固根据检测报告可知，横系梁普遍存在竖向裂缝，比较严重。为提高横向联系及桥梁整体性，对横系梁采用钢筋混凝土增大截面法进行加固。弦杆、实腹段间型横系梁底面加厚13cm（与拱片底面齐平）、在原横系梁底部植筋、挂钢筋网、浇注增大截面混凝土，提高横向联系及桥梁的整体性。因实腹段跨中两根横系梁距实腹段底距离较小（

30、不够13cm），将此处横系梁底增大截面至实腹段底，即与实腹段齐平，原横系梁底部植筋，浇注增大截面混凝土。实腹段大节点处横系梁两侧植筋、挂钢筋网，浇注15cm增大截面混凝土。同时结合桥面板的重新制作，将弦杆及实腹段处横系梁上端浇注增大截面混凝土，与新桥面板共同受力。7.4 桥面板及桥面铺装改造结合拱片及横系梁的加固拆除行车道处肋腋板，即内侧6条肋腋板，重新浇注16cm厚桥面板，与最外侧肋腋板通过植筋连接起来，将桥面板与主拱片及横系梁浇注成整体，同时提高桥梁的整体刚度。拆除全桥桥面铺装混凝土，在桥面板上铺设8cm厚桥面铺装层。7.5 水下桩基础加固根据检测报告该桥2号墩2-2号、2-9号、2-10

31、号、2-11号桩存在混凝土破损、掏空、露筋等病害，河床冲刷下切现象较严重。针对以上病害，对2号墩全部桩基础进行植筋增大截面加固处治。根据现场调查，该桥下游已经修建了水坝，冲刷将被有效控制，故本次维修加固中暂不对桥位处进行抛填防护，加固完成后应加强桥位处河床观测，如有继续冲刷现象，应及时采取有效措施进行防护，确保桥梁结构安全。7.6其他病害处理 （1）对所有宽度0.15mm的裂缝进行灌浆处理，灌浆胶采用优质级环氧灌缝胶。对所有宽度0.15mm的裂缝进行表面封闭。（2）凿除所有剥落、疏松、腐蚀等劣化混凝土，对外露锈蚀钢筋除锈，然后用环氧砂浆进行修补。8 加固后结构验算根据以上加固设计进行加固修复计

32、算，计算采用原设计荷载等级和规范（jtj 023-85）要求进行。取值参数同原结构复算。8.1行车道处新增拱片加固验算加固计算采用midas civil有限元建模软件对加固后结构进行分析、计算。模型见下图：图8.1-1 加固计算整体模型8.1.1实腹段截面验算表8.1-1 承载能力极限状态强度验算（表中轴力单位为kn，弯矩单位为kn.m） 截面位置组合i组合是否满足规范实腹段大节点侧-1882.4-900.3-1879.5-901-2956.1满足跨中-1838.1114.2-1832.9118.9-2861.6满足注：轴力为受压，为受拉；弯矩为下缘受拉，为上缘受拉。最不利组合作用下各截面强度

33、均满足规范要求，加固效果明显。8.1.2 正常使用极限状态验算（1）变形验算根据计算，在正常使用状态下刚架拱片最大竖向位移为-25.2mm。在汽-20级荷载作用下刚架拱片最大位移为-18.6mm，小于主梁计算跨径的1/800，满足公路桥涵设计规范（合订本）（1989）规范要求。在汽20活载作用下刚架拱片加固后比原结构挠度（-29.3mm）值减小36.5%。（2）裂缝宽度验算（见下表）表8.1-2 使用阶段裂缝宽度验算构 件裂缝宽度（mm）规范限值（mm）结论主拱腿0.10670.2满足斜撑0.00000.2满足弦杆0.12200.2满足实腹段0.14250.2满足横系梁0.15600.2满足从

34、正常使用极限状态验算结果可知，经加固后由于截面刚度提高，在活载作用下刚架拱片竖向变形量较小，正常使用极限状态裂缝宽度满足规范要求，加固效果明显。8.1.3增加恒荷载对桥墩基础结构的影响表8.1-3 桩基础计算表增加恒载（kn）最大轴向力（kn）桩端承载力（kn）比值是否满足原结构04823.666301.37满足增加拱片23364996.266301.32满足根据以上计算结果可知，新增拱片加固后单跨新增恒载为2336kn，与原结构（40630kn）相比增加5.7%，桩基础在荷载组合下最大轴向力小于单桩承载能力，满足规范要求。表8.1-4 桩基础截面承载能力验算表最大内力（）承载能力（）比值是否

35、满足轴力（kn）4726.2120262.54是弯矩（kn.m）1068.627022.52是根据以上计算结果可知，新增拱片加固后桩基础截面在最不利荷载组合下，截面强度满足规范要求。8.1.4增加恒荷载对桥台基础结构的影响表8.1-5 桩基础计算表增加恒载（kn）最大轴向力（kn）桩端承载力（kn）比值是否满足原结构0616071281.16满足增加拱片2336659171281.08满足根据以上计算结果可知，新增拱片加固后单跨新增恒载为2336kn，与原结构（40630kn）相比增加5.7%，桩基础在荷载组合下最大轴向力小于单桩承载能力，满足规范要求。表8.1-6 桩基础截面承载能力验算表最

36、大内力（）承载能力（）比值是否满足轴力（kn）1958.93348.21.71满足弯矩（kn.m）1722.328971.68满足根据以上计算结果可知，新增拱片加固后桩基础截面在最不利荷载组合下，截面强度满足规范要求。9方案审查意见执行情况根据国道g206线梅州大桥维修加固方案评审会会议纪要有如下评审意见：（一）加固设计按原桥设计荷载等级标准执行。执行情况：按评审意见执行，加固设计荷载采用原设计荷载标准，即汽车-20级，挂车-100。（二）设计单位提出的加固设计方案为全部拆除桥面肋腋板，在原桥9片拱肋之间新增8片拱肋，造价太高。根据该座桥梁的使用功能和检测发现的病害情况，建议取消桥梁两侧非机动

37、车道上2-4片新增拱片，请设计单位根据桥梁横断面布置情况重新验算确定。执行情况：按评审意见执行，根据该桥施工功能和检测发现病害情况，仅对行车道处5片拱片间，新增4片拱片，提高行车道部分桥梁刚度及全桥整体性。（三）同意拆除全桥机动车道上的肋腋板，重新浇筑桥面板和桥面铺装。桥面板厚度采用2027cm偏厚，请根据实际情况适当减薄。根据检测人员介绍，非机动车道上原旧桥面板病害较轻微，设计时尽量不拆除非机动车道肋腋板，只针对存在病害进行处理，对桥面系适当加强。执行情况：按评审意见执行，拆除机动车道处6条肋腋板，厚度由原设计2027cm，优化为16cm厚，同时对原桥未拆除肋腋板进行病害修补。拆除全桥桥面铺

38、装层，加强桥面钢筋的布置，重新浇筑8cm厚桥面铺装混凝土。（四）根据检测资料，每跨跨中约有6cm的下挠，设计时请注意调整。执行情况：按评审意见执行，对跨中下挠部分采用拱片增高方法，最终调整桥面线性平顺。（五）新增拱肋与原横系梁连接处要注意施工时不能切断横系梁主钢筋。执行情况：按评审意见执行，新增高拱肋与原横系梁连接处应采用钻孔方法横穿钢筋，避免切断横系梁主钢筋，确保全桥结构的整体性。（六）应对立柱强度进行验算。执行情况：按评审意见执行，经验算该桥立柱均满足承载能力要求。（七）应结合城市桥梁交通要求对桥面横断面布置进一步合理优化。执行情况：按评审意见执行，结合城市桥梁交通要求，优化桥梁横断面。（

39、八）根据梅州市规划，将在桥头两侧桥台后增加通道，在设计时应特别说明桥台推力对将来通道施工的影响和注意事项，以便于今后桥头通道的设计和施工。执行情况：按评审意见执行，经验算，超过桥台外向后7m处设置下穿通道，对该桥桥台受力影响较小，但应在施工中注意避免下穿通道施工对台后土体的挠动，确保台后填土的稳定性。（九）加固设计对2号敦全部桩基础进行水下植筋增大截面处理，应注意这种方法对桩基承载力并没有提高，只能对露筋或有病害的部分起作用，所以要考虑其设计的经济合理性。由于桩基础为嵌岩桩，鉴于下游已经修建了水坝，今后的冲刷不会很严重，如桩基嵌岩深度足够，可不对桩基做抛填处理。执行情况：按评审意见执行，本次维

40、修加固中暂不对桥位处进行抛填防护，加固完成后应加强桥位处河床观测，如有继续冲刷现象，应及时采取有效措施进行防护，确保桥梁结构安全。（十）应做好详细的施工组织设计，特别是拆除旧桥面和浇筑新桥面、增加拱肋等的施工顺序应认真说明，对半封闭及全封闭施工期间给出安全、有效的施工组织设计。执行情况：按评审意见执行，对该桥施工工艺及施工顺序进行研究并加以说明，同时对施工期间交通维护进行方案比选，供施工单位参考，以利于加固施工顺利进行。（十一）在桥梁加固好前，需完善交通指引设施，确保安全。执行情况：按评审意见执行，加固施工前应做好交通维护及指引设施，确保施工安全。（十二）该项加固工程施工工艺复杂，为确保工程质

41、量，应按相关规定选择有资质，技术力量雄厚、经验丰富、有同类桥梁加固经验的施工单位进场施工。执行情况：按评审意见执行，由于该桥各部位施工都具有很强的专业性，为保证维修施工质量、施工安全，建议选择具有相应专业承包资质和有丰富的类似大桥维修加固经验的施工单位进行施工。10 施工要点及注意事项加固材料、施工工艺应满足公路桥梁加固设计规范（jtg/t j22-2008）、公路桥梁加固施工技术规范（jtg/t j23-2008）和公路桥涵施工技术规范（jtj041-2000）的要求。10.1 加固用材料要求桥梁加固用材料的品种、规格及使用性能，应符合国家、行业相关标准的规定，并满足设计要求。（1）水泥应采

42、用强度等级不低于42.5级的硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。（2）混凝土采用小石子混凝土，集料的最大粒径不超过10mm。粗集料应选用质密、坚硬、强度高、耐久性好的碎石或卵石，不得采用含有活性二氧化硅石料制成的粗集料。细集料应选用中、粗砂，其细度模数宜控制在2.63.7之间。（3）混凝土拌和用水应满足下列要求：1）水中不应含有影响水泥正常凝固与硬化的有害杂质或油脂、糖类及游离算类等。2）污水、ph值小于5的酸性水及含硫酸盐量按so42-计超过水的质量0.27mg/cm3的水不得使用。3）供饮用的水。10.1增加拱片加固1）拱架施工采用吊架立模浇注的施工方法，为减少混凝土收缩的影响，每

43、片拱肋在1/4处预留湿接缝，拱肋的浇注顺序为：（1）浇筑立柱、斜撑、拱腿、上弦杆等；（2）浇筑实腹段，（3）待混凝土达到设计强度85时，浇筑湿接缝。2）支架搭设完成后应检查支架的稳定性，确保支撑模版安全及施工人员安全。3）在安装模板前，测量人员应先准确放样出底板中轴线及边线，每隔3m放一个点。以保证线性顺滑，安装好底板后应进行复测及调整，以保证混凝土的外观良好，模板之间拼缝应当整齐、密实以免露浆。安装好模板，经过监理工程师检查合格后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后对施工缝进行凿毛，清理干净后进行下一到工序。混凝土的保护层采用预制好的水泥垫块隔开钢筋与模板之间的缝隙，垫块采用与拱肋同标号的水泥

44、预制，水泥垫块的要求既能起到保护层的作用，又不能影响到拱桥的外观质量。4）钢筋严格按照设计图要求绑扎，在施工过程中着重主筋的焊接质量。5）混凝土的浇筑：混凝土的浇筑应对称、均衡的进行，每片拱肋的施工顺序都是从主拱腿的拱脚开始，向实腹段推进，并预留湿接缝。拱肋浇筑过程中，测量人员对事先布置好的观测点进行全过程监测，并做好监测记录以便及时处理出现的异常情况，总结施工经验。6）湿接缝的合拢：湿接头的合拢最主要的是合拢温度的选择和新旧混凝土接合面的粗糙程度，根据施工经验，一般合拢选择在午夜2-3时，在合拢浇筑混凝土之前，对整条拱肋浇水降温，使其一直处于湿润状态，以便合拢时整条拱肋的温度保持一致，这样可

45、大大减少拱肋局部温差过大而引起收缩裂缝的几率，确保施工质量。10.2 横系梁混凝土增大截面法通过增大截面增加结构受力钢筋，通过在原结构上植筋连接保证新增截面与原结构共同受力。（1）构件表面处理施工前仔细检查结构病害状况，对混凝土露粗骨料、麻面和风化的面层都应该凿毛至露出新鲜结构层，对结构裂缝进行灌浆或封闭处理。新旧混凝土结合面处，原构件的表面凿成凹凸差不小于6mm的粗糙面。（2）植筋在原结构上钻孔，植入连接钢筋，植筋采用均采用ii级钢筋。植筋胶应采用优质a级改性环氧树脂类植筋结构胶，植筋胶胶应具有良好的触变性，且具有足够的粘结强度和耐久性，其性能应符合公路桥梁加固设计规范(jtg/t j22-

46、2008)第4.6.6条的要求（见表10.2-1）。植筋主要工艺流程：定位钻孔清孔配胶植筋养护。表10.2-1 锚固用胶黏剂的安全性能指标性 能 项 目性 能 要 求胶体性能劈裂抗拉强度（mpa）8.5抗弯强度（mpa）50抗压强度（mpa）60黏结能力约束拉拔条件下带肋钢筋与混凝土的黏结强度（mpa）c30 25 l=150mm 11c60 25 l=125mm17不挥发物含量（固体含量）（%）991）定位：为了保证植筋孔位置准确，要求事先对植筋位置进行放线定位，并有明确的标记；2）钻孔：钻孔前应采用钢筋探测仪探测出原结构主钢筋位置，如果植筋孔与原结构主筋位置有冲突时，可局部调整植筋孔位置，

47、但需保证每平方米植筋数量基本不变。钻孔时注意保证钻孔垂直度、直径和钻孔深度满足施工规范要求。3）清孔：以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥。4）配胶：配胶严格按照产品使用说明进行，并按照当时的工作量，定量配胶，单次配胶量在可使用时间内用完，超过可使用时间不能再用。5）植筋：锚筋插入前应清除表面污物，并须插到孔底。6）养护：植筋养护期间严禁触动钢筋。（3）模板1）所用模板表面平整度和光洁度应满足有关规范的要求；2）模板安装之前，把浇筑混凝土范围内所有垃圾清理干净，并用淡水将其冲洗；3）在模板上涂抹脱模剂，脱模剂采用色拉油或新机油，禁止采用废机油；4）在钢筋骨架上绑扎砼保护层垫块

48、，以保证钢筋的保护层满足设计要求；5）应采取措施防止漏浆。（4）按照施工技术规范要求浇筑小石子混凝土。10.3 桩基础增大截面加固（1）施工准备根据水文情况选择枯水期进行施工，根据桩基所处位置的实际情况，选择修筑施工便道或开挖航道等方法进入施工点进行搭设施工平台，在待加固桥墩处根据现场情况清理河床，采用钢围堰将水中施工转换为“陆地”施工。首先应根据现场实际情况采用有效措施全方位清理河床。在河床清理至要求位置后，采用人工平整河床面。河床清理整平后，由潜水员下水再次检查桩基质量情况，若未发现异常情况，则按本方法实施，否则应立即汇报监理工程师、设计单位及业主。（2）钢围堰制作及安装应选择有经验的厂家

49、加工钢套箱围堰，准备好施工所需物资、设备；观测天气和水位情况，选择有利的施工条件。 钢围堰在拼装平台上逐块拼装成整体，拼成完成后整体同步沉放钢围堰至河床。为保证围堰内施工安全，围堰高度应高于最高水位50cm。钢围堰沉放到位后，由潜水员下水检查钢围堰与河床面情况，若发现有较大空隙，应采取措施进行堵塞，防止封底砼大量外漏，影响封底砼质量。采用c30混凝土对围堰底部进行封底混凝土浇筑，同时如钢围堰未插入河床内，需对钢围堰外围进行有效防护，以保证封底混凝土的浇筑质量。封底混凝土强度达到规范要求后，即可抽水。抽水时应密切关注钢围堰是否存在渗水、漏水等情况，如发现有渗漏水时应立即采取有效措施对钢围堰进行封

50、堵、补漏处治，确保桩基施工安全。（3）植筋围堰内抽水完成后，清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土及附生在混凝土表面的水生物；打磨结构表面混凝土砂浆浮层，露出混凝土结构层。在原结构上钻孔，植入连接钢筋，钢筋筋采用均采用16钢筋，植筋间距竖向为30cm，环向内均匀布置。植筋孔孔径为20mm。植筋胶应采用优质a级改性环氧树脂类植筋结构胶，植筋胶应具有良好的触变性，且具有足够的粘结强度和耐久性，其性能应符合公路桥梁加固设计规范(jtg/t j22-2008)第4.6.6条的要求。（4）钢筋安装植筋养护结束后，安装钢筋网，纵向主筋采用16钢筋,环向均匀布置，间距约22cm，主筋应与植筋

51、有效连接，箍筋采用10钢筋，竖向间距为15cm，为方便施工，箍筋由个半圆组成，半圆的端头均采用环扣设计，钩在主筋上并与主筋牢固绑扎。施工时先安装内层钢筋网，后安装外层钢筋网。（5）模板安装模板建议采用壁厚10mm的钢管，钢管在工厂加工成两个半圆型，按设计要求在加工厂制作完成后运至现场，待钢筋绑扎完成后，采用起吊设备与人工结合将模板安装就位，并进行密封防露处理，以保证施工质量与安全。（6）浇注混凝土待模板安装完成后，对待加固桩基础进行混凝土浇注，混凝土浇注施工须不间断、连续进行，直至浇注施工完成，以实现新增钢筋混凝土和原有混凝土结构之间的有效粘结。浇注混泥土时必须严格按照相关规范施工，保证混泥土

52、质量。（7）拆除钢围堰待增大截面混凝土强度达到设计要求后，安全拆除钢围堰，保留模板作为桩基础护筒，有效防护桩基础。 10.3 混凝土结构表面的缺陷修复处理对全桥原拱片、原肋腋板及其他构件病害混凝土，进行人工凿除其周围松散、劣质混凝土，直至露出新鲜坚硬的混凝土；对已生锈钢筋进行除锈并涂刷阻绣剂，采用聚合物砂浆或环氧砂浆(强度不小于60mpa)修补缺损混凝土，颜色应经过试配，使其达到与原结构颜色一致。其具体施工工艺及相关措施如下：（1）表面处理：先清除混凝土表面杂物碎渣、污物、灰尘及旧混凝土疏松层。（2）露筋处的除锈处理：对于混凝土保护层薄弱而造成钢筋锈蚀的区域，首先对该部位的混凝土表面进行刷洗，

53、确保表面无污物、灰尘等影响渗透的杂物，对于外露钢筋，先用电动钢丝轮配合人工，用钢丝刷将其表面的氧化层清理干净，使其表面洁净并露出金属光泽，然后将阻锈剂喷涂在钢筋或锈蚀处的砼表面上。（3）砼修补区：对于需要对砼进行修补的区域，先对表面已经碳化的砼表层进行凿除，露出新鲜砼面。洒水湿润已凿出的新鲜砼面，在保持湿润且无水的条件下，用聚合物砂浆或环氧砂浆对结构进行修补。修补完成后潮湿养护7天。（4）材料配比：环氧砂浆及环氧混凝土参考配比：砂浆：环氧树脂胶液：水泥：中砂=1:1:2（混合料适量）混凝土：环氧树脂胶液：水泥：中砂：碎石=1:1:2:410.4裂缝灌胶处理对于缝宽0.15mm的裂缝，应采用优质

54、的灌注胶进行混凝土结构表面裂缝的化学灌胶补强。用于灌缝的灌注胶的性能指标应满足公路桥梁加固设计规范(jtg/t j22-2008)第4.7.1条的要求（见表10.4-1）。表10.4-1 裂缝修补用胶（注射剂）的安全性能指标检验项目性能指标钢钢拉伸抗剪切强度标准值（mpa）10胶体性能抗拉强度（mpa）20受拉弹性模量（mpa）1500抗压强度（mpa）50抗弯强度（mpa）30，且不得呈脆性破坏密度g/cm21.2粘度（250c）mpa200不挥发物含量（固体含量）99%可灌注性在产品使用说明书规定的压力下能注入宽度为0.1mm的裂缝推荐的裂缝的化学灌浆补强方法及其主要工艺流程如下： 用合金磨片打磨裂缝左右各23cm的混凝土直至表面浮浆脱落，用无油压缩空气除尘；用丙酮试剂擦洗表面； 粘贴压浆嘴：首尾各一个，中间缝宽则疏，缝窄则密，压浆嘴间距30cm左右布置。 用密封胶封闭裂缝，胶泥厚约2mm，宽度23cm； 根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或分区群灌浆。灌缝顺序自下而上，由一端向另一端依此连续进行； 将胶液注入胶嘴的橡胶囊内，利用橡胶囊的收缩压力向裂缝内压胶，胶