我国公路旧桥的加固与管理

13/13我国公路旧桥的加固与管理摘要：随着我国社会经济和交通运输事业的快速发展，过去年代修建于各地城镇和各级公路上的桥梁，负担着十分沉重的交通荷载及繁重的交通量。由于历史的种种原因，如建桥当时的资金紧缺，设计荷载及泄洪标准偏低，技术力量的缺乏，设计、施工管理的粗放，设计、施工技术水平较低和设备、手段、材料的落后，以致在设计上或多或少存在考虑不周的缺点，施工也留下大小不同的缺陷。根据近年对超限运输桥梁及大中型桥梁的加固实践，下面介绍公路旧桥各组成部分的加固方法，并对桥梁的管理提出建议。关键词：旧桥加固管理前言：：随着我国社社会经济和交交通运输事业业的快速发展展，过去年代代修建于各地地城镇和各级级公路上的桥桥梁，负担着着十分沉重的的交通荷载及及繁重的交通通量。当时社社会发展较缓缓，缺乏前瞻瞻和预见，桥桥梁投入运营营使用之后，运运营管理的长长期滞后，管管养制度建设设和队伍建设设长期被忽视视，管养费用用被挤占、挪挪用，运营车车辆长期普遍遍超载和严重重超载未得遏遏制，桥梁的的技术状态未未得到及时、细细致的观测掌掌握。在寒冬冬酷暑、暴雨雨烈日、洪水水冲刷、车船船撞击的多年年影响下，使使得为数众多多的农用、公公路及城市桥桥梁，发生了了各种大大小小小的病害，如如桥面破损、栏栏杆断裂、伸伸缩缝损坏、桥桥头跳车、梁梁板或拱体裂裂缝、砼剥落落、钢筋钢索索锈蚀、钢结结构裂纹锈烂烂、墩台断裂裂位移、挡墙墙倾斜错位、锥锥坡下挫坍塌塌、墩台基底底冲空、桥头头路基冲塌、河河床护底冲翻翻以及河道被被冲刷严重变变迁而危及桥桥头路基等，已已经破坏了桥桥梁的正常良良好状态。这这种不良状态态，除将大大大缩短桥梁的的使用寿命之之外，有的已已经威胁着过过往人车的安安全而成为危危桥，成了政政府、管理部部门和人民群群众关注、耽耽心的大事。这些桥梁具具有荷载等级级低、使用年年限长的特点点。从技术资资料分析，大大多数桥梁是是三不知：1不知基底地地质；2不知基础深深度；3不知隐蔽部部分的尺寸。从从桥梁技术状状况分析，由由于河床屡遭遭洪水冲刷，河河床底部加深深，桥梁墩台台基础外露、冲冲空，产生不不均匀沉降，导导致桥台、拱拱圈产生附加加应力而出现现开裂，有的的甚至出现开开合现象；有有的桥梁由于于桥台较高，受受行车及台后后土压力的作作用，桥台出出现开裂、凸凸肚等病害；；桥面混凝土土铺装层由于于使用时间长长加之重车作作用，导致开开裂、剥落等等病害。按桥桥梁技术状况况来评定大多多属三类桥梁梁。随着国民经经济的发展和和重点工程的的建设，目前前公路桥梁所所承受的负荷荷有3个特点：1交通量不断断增大；2重型车辆增增加及超载现现象严重；3超限运输的的出现和增加加。按现在桥桥梁和运输状状况，桥梁的的承载能力和和通过的车辆辆荷载是公路路与运输的矛矛盾之一。旧桥加固，提高高旧桥的承载载能力，确保保交通运输的的安全是目前前和今后面临临的任务。自自1989年以来，我我单位多次完完成超限运输输旧桥加固及及大中型危桥桥的维修加固固监理工作，在在公路旧桥加加固和管理方方面取得一些些经验，本文文按桥梁的组组成部分介绍绍桥梁的加固固方法。1、旧桥上部结结构加固技术术1.1、桥桥面补强层加加固法在梁顶上加加铺一层钢筋筋混凝土层，一一般先凿除旧旧桥面，使其其与原有主梁梁形成整体，达达到增大主梁梁有效高度、改改善桥梁荷载载横向分布能能力，从而达达到提高桥梁梁的承载能力力的目的。1.2、增大截截面和配筋加加固法当梁的的强度、刚度度、稳定性和和抗裂性能不不足时，通常常采用增大构构件截面、增增大配筋、提提高配筋率的的加固方法，这这种方法是在在梁底面或侧侧面加大尺寸寸、增配主筋筋、提高梁的的有效高度和和抗弯强度，从从而提高桥梁梁的承载力。该该法广泛应用用于桥梁及拱拱桥及拱桥拱拱肋的加固。1.3、锚锚喷砼加固法法借助高速喷喷射机械，将将新砼混合料料连续的喷射射到已锚固好好钢筋网的受受喷面上，凝凝结硬化面形形成钢筋混凝凝土，从而增增大桥梁的受受力断面和补补强钢筋，加加强结构的整整体性，使其其能承受更大大的外荷载作作用。1.4、粘粘贴钢板加固固法当交通量量增加，主梁梁出现承载力力不足或出现现严重腐蚀的的情况时，梁梁板桥的主梁梁会出现严重重的横向裂缝缝。采用粘结结剂及锚栓，将将钢板粘贴锚锚固在混凝土土结构的受拉拉缘或薄弱部部位，使其与与结构形成整整体，以钢板板代替增设的的补强钢筋，达达到提高梁的的承载力的目目的。这种加加固方法的特特点是：1.4.11、需要破坏坏被加固的原原结构尺寸；；1.4.22、工工艺简简单，施工质质量较容易控控制；1.4.33、施工工期期短。1.5、增增设纵梁加固固法在墩台地地基安全性能能好，并具有有足够承载力力的情况下，可可采用增设承承载力高和刚刚度大的新纵纵梁，新梁与与旧梁相连接接，共同受力力。由于荷载载在新增主梁梁后的桥梁结结构中重新分分布，使原有有梁中所受荷荷载得以减少少，由此使加加固后的桥梁梁承载力和刚刚度得到提高高。当增设的的纵梁位于主主梁的一侧或或者两侧时，则则兼有加宽作作用。为保证新旧旧砼能够共同同作用，必须须注意做好新新旧梁之间的的横向连接。1.6、拱拱圈增设套拱拱加固法在原原主拱圈腹面面下增设一层层新拱圈，即即紧贴原拱圈圈底面上，浇浇注或锚喷混混凝土新拱圈圈，外形上就就像是在原拱拱圈下套做了了一个新拱圈圈。2、旧桥下部结结构加固技术术2.1、扩扩大基础加固固法此法适用于于基础承载力力不足或埋深深太浅，而墩墩台又是砖石石或砼刚性实实体式基础时时的情况。扩扩大基础底面面积应由地基基强度验算确确定。2.2、增增补桩基加固固法当桥梁墩墩台基底下有有软卧层时，墩墩台发生沉陷陷；对此采用用增补桩基加加固法是一种种常用而且有有效的方法。这这种方法是：：在桩式基础础的周围补加加钻孔桩等，以以此提高基础础的承载力，增增强基础的稳稳定性。2.3、钢钢筋砼套箍或或护套加固法法当桥梁墩台台由于基础埋埋深不够，或或因施工质量量控制不严等等原因，导致致墩台开裂时时，有时会出出现贯通裂缝缝，可采用钢钢筋砼围带或或钢箍进行加加固。2.4、桥桥台新建辅助助挡土墙加固固法由于桥台台台背水平土土压力过大，引引起桥台倾斜斜，应在台背背之后加建一一挡墙，以抵抵御过大的土土压力。2.5、墩墩台拓宽加固固法利用旧桥桥基础，靠墩墩台盖梁挑出出悬臂加宽部部分，以便安安装的上部结结构。此种情情况为只加宽宽墩台上部的的盖梁、墩台台身和基础则则不需予以加加固。3、旧桥加固的的常用方法3.1、塞塞缝灌浆是一一种综合普用用的方法。塞缝灌浆是是把按一定比比例配制的水水泥（砂）浆浆、环氧树脂脂（砂）浆，通通过喷浆机按按一定压力灌灌入结构物缝缝隙内，起到到填塞裂缝、避避免钢筋锈蚀蚀并提高结构构整体强度的的作用。裂缝缝在桥梁病害害中较为普遍遍，产生裂缝缝的原因很多多，也很复杂杂。结构物一一旦出现裂缝缝，其受力截截面发生应力力重分布，也也就意味着受受力有效截面面变小，结构构应力增大，承承载能力降低低。塞缝灌浆浆是用胶结材材料把结构的的裂缝填满，使使力的作用、传传递尽可能恢恢复到原来状状态。塞缝灌灌浆一般用于于处理桥梁上上、下部结构构裂缝，灌浆浆分为水泥浆浆、水泥砂浆浆、环氧树脂脂浆、环氧树树脂砂浆等，具具体采用哪一一种，应视实实际情况而定定。通常水泥泥（砂）浆用用于石砌墩、台台和拱圈裂缝缝，由裂缝的的大小来决定定灌浆中是否否掺砂，采用用水泥（砂）浆浆造价低、效效果好。环氧氧树脂浆一般般用于钢筋混混凝土结构物物，因为钢筋筋混凝土构件件产生的裂缝缝较小，易灌灌满，粘结性性好；环氧树树脂砂浆多用用于桥面裂缝缝。塞缝灌浆浆的通常做法法是：先用1∶1水泥砂浆勾勾缝，勾缝时时须预留直径径约6～8mm的灌浆孔，孔孔距视裂缝宽宽度而定，缝缝宽处孔距为为0.6～1.0m，缝小处孔孔距为0.4～0.6m.待勾缝砂浆浆达到一定强强度后即可灌灌浆。钢筋混混凝土梁的裂裂缝较小，用用环氧树脂勾勾缝，凡大于于0.2mm的裂缝都要要留孔灌浆，孔孔距一般为0.25～0.30m，灌浆方法法与灌水泥浆浆大致相同。在在公路旧桥加加固中，塞缝缝灌浆是综合合处治的方法法之一，用得得比较普遍，通通过试载及使使用观察，效效果较好。3.2、上上部结构加固固上部结构加加固改建在调调查研究旧桥桥的基础上，经经过技术、经经济比较，采采用充分利用用原桥进行拼拼宽，利用桥桥台将拱式结结构改为板式式结构的加固固方法，使其其满足超限运运输要求。3.2.11、拼宽原桥桥对验算不能能满足超限运运输要求的旧旧桥，经技术术经济比较后后，按实际通通过的超限运运输荷载设计计拼宽桥梁，以以确保超限运运输安全。如三那线KK186+3325处的龙亩沟沟桥为一孔石石拱桥。右边边部分于1940年修建，净净跨9.2m，宽6.4m；左边部分分于1966年拼宽修建建，净跨8.0m，宽2.5m.经验算左边边部分能够满满足超重车通通行，加固方方案为在左边边紧靠1966年修建的石石拱桥拼宽3.4m，使其共同同受力，供超超限车辆通过过。设计应考考虑与原桥协协调，则拼宽宽部分的桥台台高度、跨径径、矢跨比等等均与1966年拼宽的石石拱桥相同，荷荷载按超重车车考虑。3.2.22、利用原桥桥台改拱式结结构为板式结结构对于小跨跨径石拱桥，由由于拱圈厚度度不能满足超超限运输要求求或因地基较较差发生不均均匀沉降，致致使拱圈开裂裂，降低承载载能力，可采采用此办法。如三那线KK206+3398处瓦窑桥，为为一孔5m，矢跨比为1/4的石拱桥，拱拱圈厚0.4m，拱上填土土高度为0.2m，由于基础础发生不均匀匀沉降，致使使拱顶关门石石下落1cm，两端头子子石开裂。在在确定加固方方案时，考虑虑到拱上填土土较薄，不能能满足拱上加加板的要求，因因此采取拆除除桥面铺装、石石拱圈，并将将原桥台起拱拱线以上部分分的填土、侧侧墙拆除，然然后加高桥台台至设计标高高，按超限荷荷载设计钢筋筋混凝土预制制板的加固方方法。如果拱拱上填土高度度能满足加钢钢筋混凝土板板的要求，可可不拆除石拱拱圈，钢筋混混凝土预制板板的板底距拱拱顶的净距要要求不小于5cm.我们采用此此方法加固了了14道石拱涵。采用以上两两种方法加固固的桥涵，通通过试载及重重车通行，经经观察加固效效果较好。3.3、旧旧桥下部结构构加固桥台特特别是高度较较大的桥台，受受行车荷载和和土压力作用用，常见病害害有桥台开裂裂、凸肚，翼翼墙外崩、开开裂、错位等等。对于跨径径较小，水流流不大的石拱拱桥，我们采采用在桥跨内内加钢筋混凝凝土框架进行行加固。由于于桥台太高，且且位于长距离离的高路堤纵纵坡上（桥面面纵坡达5.5%），在行车车和土压力的的共同作用下下，使两岸桥桥台和靠那发发岸拱脚开裂裂。3.3.11、采用钢筋筋混凝土框架架加固桥台。设计的基本本假设：鉴于于尚在维持正正常的交通运运输的桥，台台背填土破坏坏棱体引起的的主动土压力力由原桥台承承担，框架结结构仅承受在在破坏棱体范范围内布置超超重车所引起起的主动土压压力。在后来来的应用中，取取消了钢筋混混凝土立柱，仅仅在桥台上凿凿出牛腿的位位置，将横系系梁、支撑梁梁、牛腿一起起现浇成平面面支撑框架，这这不仅减少了了工作量，而而且施工方便便。采用这种种方法加固的的桥涵，经多多次实地观察察，使用效果果良好。3.3.22、基础加固固桥梁基础特特别是天然地地基上的浅基基础。由于埋置深深度较浅，易易受河水冲刷刷而淘空。受受河水改道冲冲刷桥梁引道道，导致桥台台基础冲空，引引道被毁。桥桥梁地基局部部软弱，致使使桥台发生不不均匀沉降，引引起桥台开裂裂等。针对以以上病害，我我们采取对河河床用浆砌片片石进行铺砌砌，上游河床床设置丁坝，打打木桩扩大桥桥台基础等方方法进行加固固。3.3.22.1、防治桥台台基础冲刷对对于跨径较小小的桥梁，由由于河水改道道，洪水直接接冲刷桥台基基础，导致基基础冲空甚至至掉脚，可采采取在桥跨范范围内满铺15号片石混凝凝土的方法进进行加固，铺铺砌厚度为30cm，铺砌两端端设置截水墙墙，截水墙的的深度为1m，宽度为0.6m.对于桥梁上上游河床变迁迁、水流改道道，洪水直接接冲刷桥台基基础和桥台引引道，导致桥桥台基础冲空空、引道被毁毁的桥梁，采采取在桥梁上上游适当位置置设置丁坝等等调治构造物物，将河水导导入主河道。3.3.22.2、扩大基础础加固法：采采用扩大基础础进行加固，具具体做法：位位于三那线K153十790处的栏板桥桥为一孔5m石拱桥，建建于1940年，桥宽6.0m，1978年用钢筋混混凝土梁板在在左、右两侧侧各拼宽3.0m，拼宽的3.0m中，一半作作为行车道，另另一半作为人人行道。该桥桥三岔口岸左左半部分桥台台开裂，裂缝缝为上宽下窄窄，经分析此此病害系地基基软弱所至，经经调查，此处处原是深水塘塘，为减小基基底应力，采采用扩大基础础进行加固，具具体做法：（1）挖除桥台台前的淤泥，深深度与原基础础高度相同；；（2）在基底打打入4m长的木桩，木木桩按梅花型型布置；（3）在木桩顶顶铺垫25cm厚的碎石；；（4）浇筑20号混凝土基基础，新旧基基础间采用锚锚固钢筋联系系，使其共同同受力。3.3.22.2.1、挖除桥台台前的淤泥，深深度与原基础础高度相同；；3.3.22.2.2、在基底打打入4m长的木桩，木木桩按梅花型型布置；3.3.22.2.3、在木桩顶顶铺垫25cm厚的碎石；；3.3.22.2.4、浇筑20号混凝土基基础，新旧基基础间采用锚锚固钢筋联系系，使其共同同受力。3.4、桥桥面铺装层的的加固桥面铺铺装层开裂或或剥离等病害害，纵观有限限元计算结果果分析可知，在在铺装层结构构厚度一定的的情况下，铺铺装层的模量量比对铺装层层的受力状态态影响很大。3.4.11、重视桥面面铺装上层的的设计和选材材。如果沿用传传统的路用沥沥青混凝土的的材料设计方方法，铺装上上层总是处于于不利的受力力状态，承受受着较大的反反复拉应力，往往往在桥面板板的加劲部件件（直腹板、横横隔板）的顶顶部产生开裂裂，导致铺装装上层出现早早期破坏，这这也与实际桥桥面铺装层的的损坏情况基基本吻合，重重视桥面铺装装上层的设计计和选材使其其具有良好的的变形能力以以抵抗疲劳开开裂，对预防防铺装层的早早期损坏具有有重要的意义义。所以，对对于桥面铺装装体系来说，需需要采用性能能更加优良的的复合改性沥沥青，根据铺铺装上、下层层的不同功能能和受力状态态研究选择合合理的沥青混混合料组成，并并进一步解决决铺装层与桥桥面板的粘结结稳定性等问问题。3.4.22、材料、结结构和施工这这三个要素中中，材料是最最为活跃的因因素。因为决定沥沥青混合料力力学性能的原原材料以及混混合料的组成成结构具有很很大的选择性性，铺装层的的模量比取决决于材料的组组成设计。因因此，在满足足铺装层路用用性能的前提提下，为了达达到减小铺装装层的拉应力力和剪切应力力的目的，要要充分发挥材材料组成设计计的作用，设设计出能适应应桥面铺装层层受力特性和和防水要求的的嵌挤密实型型沥青混合料料。研究表明明，在混凝土土桥的铺装中中使用增强纤纤维沥青混凝凝土具有较好好的效果且经经济，能增强强铺装层沥青青混凝土的柔柔韧性，改善善铺装层的受受力状态，防防止桥面铺装装层出现开裂裂、脱落等现现象，最终提提高桥面铺装装层的使用品品质和延长其其使用寿命。当当然，也出现现了诸多改性性沥青、SMA、环氧沥青青混凝土、沥沥青玛蹄脂混混合料、浇注注式沥青混凝凝土等桥面铺铺装新材料和和新技礼它们们都具有较好好的性能，但但需增加设备备，增加了一一定的施工难难度，造价比比较高，一时时还难以大面面积惟广。若若条件具备，经经过经济、技技术论证也可可以使用于混混凝土桥面铺铺装上。3.4.33、桥面铺装装层的加固施施工（沥青或或水泥砼）首先，清除除或刨洗桥梁梁旧铺装层。在在清除过程中中注意处理的的、厚度等。在在使用机械清清除时，尤其其注意不得损损坏旧桥的预预制梁板、伸伸缩缝等构造造。其次，认真真清洗旧桥面面。对已经刨刨洗完毕的旧旧桥铺装层及及时外运，用用人工清扫废废旧料，用高高压水冲洗梁梁板顶面，使使之清洁并干干燥。再次，重铺铺新桥面：水泥混凝土土桥面铺装在在浇筑混凝土土的强度达到到设计等级后后，才可开放放交通，其车车辆荷载不得得大于设计荷荷载。如果经经监理工程师师同意采用快快硬水泥混凝凝土铺装，开开放交通的时时间需根据试试验确定。沥青混凝土土桥面铺装应应待摊铺的混混合料完全自自然冷却，其其表面温度低低于50℃后，方可开开放交通。需需要提早开放放交通时，可可洒水冷却降降温。伸缩装置安安装完毕，预预留槽浇筑的的混凝土强度度达到设计强强度后，方可可开放。4、公路旧桥的的管理4.1、加加强公路旧桥桥的管理。加强公路旧旧桥的管理并并进行维修和和加固，使其其处于正常的的工作状态，充充分发挥旧桥桥的作用，是是公路管理部部门的一项主主要任务。对对于旧桥的超超限运输管理理工作具有工工期短、要求求高、工程量量较小、前期期工作量大等等特点，公路路超限运输一一般是为国家家或省的重点点建设工程服服务，我们的的初步经验是是：4.1.11、对于经常常过大件的路路段，应对改改路段上的大大小桥梁进行行重点检查和和管理，收集集原始档案材材料，掌握其其动态，针对对其技术和承承受能力编制制相应的加固固处理方案，需需要报批的及及时按程序报报批；4.1.22、在施工中中针对其技术术严格按照业业主已批准的的加固方案进进行施工，注注意抓重点、制制约工程；4.1.33、重视加固固工程的原始始资料的收集集和整理工作作，为今后的的加固工程积积累经验；4.1.44、充分调动动基层单位的的积极性，正正确处理责、权权、利的关系系。公路旧桥的的维修加固同同样属于桥梁梁工程，不能能重建轻养，旧旧桥的加固比比新建还难，因因为旧桥的维维修加固，没没有现成的规规范，更没有有可供使用的的标准图，桥桥梁的病害又又错综复杂，病病