S308线危桥加固设计比选方案

1、设计方案比选S3 0 8 线K197+248 上沙窝1#桥等四座桥梁加固维修工程二0 一四年三月一、桥梁概述错误!未定义书签。二、桥跨结构现状错误!未定义书签。三、病害原因分析。错误!未定义书签。四、设计原则及标准错误!未定义书签。五、维修加固方案错误!未定义书签。六、施工要点错误!未定义书签。七、荷载试脸及定期监测。错误!未定义书签。一、桥梁概述S308线白大段(K186。9 81K224。378),地处甘、宁、蒙三省交界处,经过河西走廊直达新建，是一条重要的交通干线公路。该段共有桥梁11座，其 中中桥5座，小桥6座.设计荷载等级为公路II级;设计洪水频率为大中桥1/10(), 小桥涵1/5

2、0；桥面宽度为llm+2 X0.5m,桥梁设计按抗宸烈度8设防。该路段始建成于19 9 9年9月。近年来，由于交通量的增大，特别是超载车辆的增多，使桥梁超负荷运营, 从而造成K 1 97+24 8上沙窝1#桥、K 2 01+740上沙窝4 #桥、K2 1 2+9 3。红水1#桥、K214+3 5 0红水2#桥桥面铺装沥青层大面积破损、钢筋外露，伸缩健损坏.车辆通过时产生的跳动和冲击，对桥梁造成附加的冲击荷载,加速了 梁板、桥墩台、支座的损坏，严重影响驾驶舒适性和行车安全性及桥梁的使 用寿命，需要及时对该四座桥梁进行维修加固.草口漱情*Wo0*尖山芦阳镇项目地理位置图二、桥跨结构现状（一）K19

3、7+24 8上沙窝1#桥桥全长87。4m,跨径组合为61 3 m。该桥上部结构采用简支空心板，各 桥跨均由9片普通钢筋混凝土空心板拼装而成，空心板板厚为40cm,边板宽为1。 6 2m,中板宽1。24 m,原桥面采用3 cm沥青胫铺装+9cm水泥混凝土。下部 结构为U型桥台，重力式桥墩，明挖扩大基础。桥梁全景图见下图1-1.经检测该 桥2/3板的板底出现0。1 （）. 2m间隔横向裂缝，最大宽度0。1mm, 60% 铳缝开裂渗水，板底水蚀0。6nf （见图12） o 0#桥台左侧侧墙斜向裂缝长5m, 宽2cm（见图13） o桥面铺装损坏严重，两端伸缩缝破坏，中间橡胶伸缩缝 损坏（见图14、图1

4、 5、图16） o图1-1K19 7 +248桥梁全景图图1-2板底横向裂缝图130#桥台侧墙裂缝图1-4 伸缩缝损图15 桥面铺装坑槽图1-6 伸缩缝损坏（二）K20 1+ 740 上沙窝4#桥桥全长4 4. 5 4m,跨径组合为3-1 3 m。该桥上部结构采用简支空心板，各 桥跨均由9片普通钢筋混凝土空心板拼装而成，空心板板厚为40cm，边板宽为1. 62m,中板宽1.24m,原桥面采用3cm沥青胫铺装+ 9cm水泥混凝土。下部结 构为U型桥台，重力式桥墩，明挖扩大基础。桥梁全景图见下图21 .经检测该 桥1一1板、29板、3 8板、3-9板板底30%碎有麻面、腐蚀现象（见图2 一2、 图

5、23）；桥面铺装坑槽、破损，伸缩缝损坏（见图24） o图21K201+ 7 4 0桥梁全景图图2-2 板底麻面图2-3板底腐蚀图2一4桥面铺装破损（三）K21 2 + 9 8（）红水1#桥桥全长23。66m,跨径组合为桥梁纵轴线与河道夹角3 0 . 该桥上部结构采用简支空心板，桥跨均由9片普通钢筋混凝土空心板拼装而 成，空心板板厚为4 0 cm,边板宽为1.62m,中板宽1 .24m,原桥面采用3 c m沥 青松铺装+9 cm水泥混凝土.下部结构为U型桥台，重力式桥墩，明挖扩大基础。 桥梁全景图见下图31。经检测该桥2号、4号、5号、6号、7号板底腐蚀严重 （见图3 2）;桥头路基沉降、1#台

6、台背护栏带沉降（见图33）;桥面铺装破损,伸缩缝损坏（见图34）。图31K212+ 9 30桥梁全景图图3 2板底腐蚀图3-3 护栏带沉降图34 桥面铺装破损（四）K214+350红水2 #桥桥全长60m,跨径组合为4-13m,桥梁轴线与河道斜交角度90 ,该桥上部 结构采用简支空心板，各桥跨均由9片普通钢筋混凝土空心板拼装而成，空 心板板厚为40cm,边板宽为1. 62m,中板宽1.24m。原桥面采用3cm沥青 被铺装+ 9cm水泥混凝土；下部结构为U型桥台，重力式桥墩，明挖扩大基础。 该桥于199 9年9月竣工，桥梁全景见图4-1。经检测该桥板底较缝开裂、水蚀 严重，局部存在混凝土脱落现象

7、（见图42、图4-3） o桥面铺装破损（见图4-K21 4 +350桥梁全景图图41图尔2 板底水蚀枝缝开裂图4一2图4一2伸缩缝损坏三、病害原因分析梁板裂缝对于非结构性受力裂缝而言，从成因上分析，此类裂缝一般由温度、干缩、 或膨胀等变化引起应力所产生的裂缝，此类裂缝一般表现为以下几种情况:4).1、网裂:裂缝一般属于混凝土表面龟裂，无固定规律,其深度不触及钢筋， 宽度很小，一般在0。（）5mm以下，主要成因是混凝土表面与内部收缩不均匀；2、腹板竖向裂缝：是运营期产生的最常见的病害，梁体的跨度越大，裂缝 产生的越宽越长，裂缝宽度一般在0。20mm左右，间距并无明显规律，此类 病害一般由混凝土收

8、缩引起；3、底板顺桥向裂缝:一般是顺主筋方向延伸的裂缝，长度一般发展较长, 可以达到宽度的一半以上，此类病害通常由保护层厚度不足或混凝土内钢筋 锈涨引起。（二）桥面铺装损坏原桥面铺装层钢筋网薄弱，混凝土标号仅为C25,浇筑质量较差，伸缩健损坏, 破坏了路面的平整度，造成桥头跳车，水分通过裂缝进入结构内部，降低桥面 强度、承载力，未能有效的起到防水及分布荷载的作用,从而造成桥梁板底及 较缝出现渗水泛碱现象.较缝混凝土标号较低，且不宜浇筑密实,在车辆荷载的 反复冲击作用下，出现较缝开裂及封底砂浆脱落现象。（三）伸缩缝损坏伸缩缝混凝土破损、型钢断裂是由于长期在重车的碾压、冲击荷载作用下 产生损坏，病

9、害的产生加重伸缩缝处的跳车现象，给结构带来更加不利的影 响。（四）桥梁墩台裂健由于桥台基础和台身的收缩变形不一致，对台身腔的收缩变形产生了约 束作用，胫台身部分区域出现拉应力产生的裂缝。上沙窝1#桥由于车辆撞击 致使0 #桥台左侧侧墙歪斜.四、设计原则及标准（一）设计原则1、技术先进的原则。桥梁加固技术的科技含量越来越高，从加固材料与施 工工艺方面已远远超过同类新建桥梁，并已呈现出明显的学科交叉现象。要 求加固方案应满足设计理论、加固材料、施工工艺的先进性，在确保加固效 果的前提下，最大限度地降低对原结构的损伤。2、安全可靠、适用耐久的原则。安全性、适用性和耐久性是工程结构可 靠性设计的基本内

10、容，它保证了工程结构在设计使用期内具有足够的承载能 力、正常的使用性能和不需要过大维修而保持其自身性能的能力。该原则保 证加固后的桥梁整体结构要具有能够满足使用要求的承载能力和耐久性。3、经济合理的原则.同一座桥梁采用不同的加固方案时，其工程造价相差可 高达十几倍，这就存在一个方案的比选问题。该原则要求在保证加固质量的 前提下，应尽量降低工程造价。通常根据桥梁实际情况，如果加固成本接近或超 过新建一座同等规模桥梁的造价叱一般要考虑拆除重建方案。如果不考虑社 会效益的因素，加固成本小于新建成本的50%60 %是可以接受的。4、以人为本、方便交通的原则.一是从行车安全和长远效益的角度考虑, 一旦发

11、现桥梁病害，有关决策人应该及时计划立项、及早组织实施加固；。二 是桥梁加固施工时，要制定周密的施工组织设计，既要首先保证施工质量和 施工人员的安全，又要考虑尽量减少施工对正常交通的影响，同时还要避免施 工污染周边环境或损害施工人员的身体健康,即要满足有利环保的原则。(二)设计规范及技术标准1、公路工程技术标准(JTG B0 1 2003);2、公路桥涵设计通用规范(JTG D6020() 4 );3、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D 6 220 04、公路桥涵养护规范(JTG H112004)；5、公路桥涵施工技术规范(JTG F 5 02011);6、碳纤维片材加固混凝土

12、结构技术规程(CECS146)。3);7、混凝土结构加固技术规范(GB50 3 67-200 6);8、钢结构设计规范(GB 5 00 1 7 -200 3 );9、公路桥梁加固设计规范(JT G/TJ 22-2008)。五、维修加固方案本项目维修加固的目的主要是保证桥梁结构的安全运营和耐久性,使桥梁 结构的服务水平满足设计要求。针对现已查明的病害和缺陷，对如何提高原 桥的承载能力提出了三种加固方案进行比选。(一)方案一。局部修复凿补法.混凝土桥面铺装层局部出现了碎裂、脱落 或洞穴等现象后，必须局部修复。修复时先对缺陷表面凿毛，将破损的松散 物全部凿除，凿毛应尽量深一些，使骨料露出，然后再用水

13、泥混凝土或沥青 混合料修补。用水泥混凝土修补前，宜先将修补孔润湿，再涂刷上同标号的水泥 砂浆(或其他粘结材料)，以加强新旧混凝土间的粘结性。用沥青混合料修补 桥面铺装，一般较水泥混凝土容易，且上下结合也较牢靠，施工期间对交通影 响也较小，但路面改变了原有结构，作局部修补时有失美观.(二)方案二。钢筋网混凝土补强加固法。桥面铺装层如已损坏严重，可 采用全部凿除，重筑铺装层的方法，习惯上常用钢筋网混凝土浇筑修补。修补前, 先将旧桥面铺装层凿去并将旧桥面板凿低数厘米(接合面要求凿成齿形健)，然 后焊接或埋设钢筋锚，再对结合面进行清扫、干燥和粘结剂处理，最后安装补 强层钢筋网、浇筑混凝土补强层和养护。

14、（三）方案三.钢纤维混凝土修补法。早在70年代，美国和日本等国就开 始将钢纤维混凝土成功用于桥面铺装层的维修与加固中，我国到80年代中期 也应用了该项技术。实践证明，钢纤维混凝土系列用于桥面铺装层维修能增 强桥面抗裂性、抗弯曲性、耐冲击性和耐疲劳性。其常用掺量为1%2% （以 体积计），拌和的投料次序和方法宜采用粗细骨料、钢纤维和水泥先干拌而后 加水湿拌的方法，其浇筑与常规性普通混凝土基本相同。钢纤维混凝土系列应 用于桥面铺装层的维修与加固，钢纤维混凝土铺装层与旧桥面可构成完全粘结 的形式，与行车道板一起共同受力，作为行车道板抗弯拉的部分参加其复合 板材的弯曲，且钢纤维混凝土连续桥面在支座处可

15、承担负弯矩，因而可提高主 梁的承载力，对简支梁桥桥面可设置SFRC塑性较，取消伸缩缝装置，形成连续 桥面，以增加桥面行车的舒适性。经综合分析比较，方案一费用最低，但只适用于混凝土桥面铺装层局部 出现损坏而主体结构完好的桥梁，加固法治标不治本，尽管其费用低，却不能彻 底消除安全隐患，方案二可有效提高原桥的承载能力，改善行车舒适性，方 案三费用较方案二较高，但在桥梁受力、性能方面不仅具有普通混凝土的优 良特性，且显著地改善了混凝土的抗拉性能、抗弯性能、抗冲击性能和抗疲劳 性能,具有较好的延性及控制裂缝的能力.结合桥梁结构病害影响、桥梁现状的 检测结果，从长远考虑推荐选用方案三。六、施工要点（一）确

16、保有一定的铺装层厚度近几年来，随着交通量及重型车辆的日 益增加，过薄的桥面铺装层已不适应发展的需要，尤其是伸缩缝及桥头附近 的桥面铺装层受到荷载冲击较大，混凝土施工缝处是个薄弱环节，这些地方更 需保证混凝土铺装层的厚度，必要时还需配置加固钢筋。（二）桥面铺装层能否铺好，桥面损坏部分能否修不好，关键是新旧混凝土 能否粘结好，这又直接与底层混凝土是否妥善处理以及浇筑修补材料的质量 有关.在进行桥面铺装层新铺和修补施工中，应着重做好如下几点工作：1、旧混凝土表面处理。桥面铺装修补前，应先凿去破损的铺装层（若为 沥青混合料铺装层，则务必全部凿除），然后再凿去梁、板表面混凝土约2cm左 右。并使凿后混凝土表面粗糙、成齿形、籁筋外露。此外，还需将凿后的混 凝土松散粒、砂石、污泥等杂物清除干净。2、材料质量要好。用于桥面铺装浇筑及修补的材料质量要优，骨料级配要 好，并要求有良好