普通公路桥梁加固改造常用方法

guoxiongxin 2022-09-16 发布于广西

展开全文

霍继辉

辽宁省高速公路运营管理有限责任公司

摘要：为解决既有桥梁承载力不足的问题，从升级基础建设材料、升级桥梁结构、外加防护物三个角度，探讨了目前桥梁加固中三种先进技术，即公路波纹钢管改造技术、小跨径桥梁加固技术及桥梁墩柱玻纤套筒加固技术，并对每种加固技术从技术特点、施工流程以及加固效果方面做了较为详尽的阐述。实践证明:经过加固改造后的桥梁，各项力学指标均有明显提升，桥梁整体承载力得到明显提升，对提高通行能力起到十分积极的作用。

关键词：桥梁;承载力;加固与改造;公路波纹管改造技术;小跨径桥梁加固技术;桥梁墩柱玻纤套筒加固技术;

在役桥梁运营过程中，一方面可能出现结构性病害和耐久性病害，另一方面，随着交通量不断提升，桥梁的荷载等级需要提高，以上两种情况均需对桥梁进行加固或改造。桥梁加固和改造设计与新建桥梁设计存在不同，有其自身特点，需先分析现有桥梁的病害特点及现有承载能力，在此基础上方可进行设计施工，有较大的限制性与针对性。桥梁的加固水平直接关系到后续使用的安全状态，因此作为道路运输行业中的难点问题，桥梁加固改造应该引起管理者的足够重视。

1 公路波纹钢管改造技术

1.1 技术介绍

波纹钢管桥涵就是施工过程中利用钢制波纹管、波纹结构板代替传统的施工材料完成桥涵工程，使桥涵工程能满足人们更高需要的一种施工。将钢板的断面加工成为波纹状，这样能够一定程度上增加构筑物的强度，一般情况下比平钢板坚固十倍以上，并且具有重量轻、安装方便、耐久性好、成本低、抗变形能力强等特点，同时由于其重量较轻，对施工地基的负荷较小，因此对于一些地质条件不那么好的地区提供了一种桥梁改造的新思路，现阶段波纹钢管桥在地基不均匀、土基较软、填方地区均有运用且施工效果良好[1]。

1.2 施工技术与施工方法

(1)波纹钢管涵洞基础一般为柔性基础，但要对整道波纹钢管涵保持均匀的承载力。公路波纹钢管桥涵施工的第一步是对现场施工环境与地质情况做勘探，并依照地质勘探的情况确定挖掘地基的各项参数，包括地基的宽度、深度等关键参数。在软土区等地质条件不太好的路段，基本原则是涵洞基底的处理方式与路基处理的方式相同就行。

(2)由于管涵会受到尖锐石块的破坏，因此要对不良地基进行前置处理，目的是为了保证埋设管涵的位置没有大石块的影响，对于一般的砂质石与小碎石影响不大，一般不会对管涵造成实际破坏，常见的办法就是换填碾压或者基底夯实，目的是确保管涵的重量能够得到有效的承载，保证后续结构物的稳定性，避免发生由于土体偏移而导致的施工事故，使施工能够安全有序的进行。

(3)根据力学知识可知管涵在实际工作中，其中部受到的荷载高于其两边，为了使这种变形不会影响到地基，进而导致管涵下沉的不利现象发生，施工人员需要在地基挖掘时预留一定的拱度，地基预留拱度通常为0.6%～1%，最大不能超过2%，具体数值需要依据所用涵管的材料性能、涵管的长度和地基的实际情况而定。

(4)涵管在基坑内拼装好后需要进行回填操作，回填土应就近采集，同时要剔除其中体积较大的石块避免对涵管造成损害，尽量采用软质的砂砾土进行回填，要采用分层回填的方式，每层回填的厚度20cm左右。当两侧填筑完成后，还要用水密法将两侧的填土密实。每一层回填后及时检测密实度确保达到要求，当涵管上方的回填土厚度超过30cm以上时，需要用压路机进行机械压实，如果回填土厚度超过60cm，则在用压路机压实后还需要进行密实度检测，尽量采用对称压实以确保效果良好。

2 小跨径桥梁加固技术

2.1 锚喷混凝土加固法

锚喷混凝土是指先将锚杆锚入补强部位结构内，挂设补强钢筋网，然后再喷射一定厚度的混凝土，使其与原结构共同承受外力的组合结构[2]。

锚喷混凝土加固法多应用于浆砌片石石拱桥中，我国许多石板拱桥属于早期修建的工程，由于当时施工要求不明确，施工技术不完善等原因，所用石料未达到需要的强度与规格，砌筑砂浆不饱满，通过现场调研可以发现，许多该类桥梁存在不同程度的损坏。在这种情况下，锚喷水泥混凝土加固法的优点得以体现，它在解决已有病害同时不会影响桥体的正常使用，可以在不妨碍通行的情况下达到满意的加固效果。

施工工序:

(1)需要在拱圈表面进行凿毛，同时将被污染的砂浆彻底清除。

(2)在拱圈底面进行植筋，采用电钻打孔，钻孔深度不小于10cm，钻孔直径不小于12mm，用吹风机清理孔内残渣，往孔内注入植筋胶后插入钢筋，确保钢筋粘连牢固。

(3)为使喷射混凝土与拱圈粘接牢固，植筋以后需要在外层焊接一层钢筋网，确保焊点数量达到施工规范要求，防止喷射混凝土时钢筋移动。

(4)喷射混凝土之前需要对拱圈表面进行水洗湿润，之后在表面喷涂砂浆，这层砂浆的厚度建议在1cm左右，这样操作的目的是为了使新旧混凝土黏结效果良好，确保片石之间的孔隙能够被填充密实，混凝土喷射完成后还要做好养生工作。

2.2 外包混凝土加固法

外包混凝土加固法又称增大截面加固法，是指增大构件的截面和配筋，以提高构件的强度和刚度的一种加固方法[2]。这种方法多应用于增加桥梁横向联系，由于早期修筑的桥梁很多都存在横系梁或者横隔板尺寸不足的情况，随着交通量的日渐增多，在外界荷载较大的情况下，由于梁板间的横向联系不足，很容致产生变形失稳的现象，直接后果就是横系梁产生脱落开裂等现象。此加固方式可以通过增大横系梁有效截面，以提升横向联系与桥梁整体受力性能。

施工工序:

(1)为使新旧混凝土完全融合要对构件表面进行拉毛处理。

(2)用水清洗混凝土表面，之后在构件表面涂抹一层水泥浆。

(3)进行外包混凝土的施工。

2.3 粘贴碳纤维布加固法

碳纤维是一种新型材料，具有高强、轻质、耐腐蚀以及施工简便等优点，成为旧桥加固的理想材料。加固混凝土构件时，按构件的不同受力特点，用粘结材料将碳纤维布粘贴于构件表面，实现对构件变形的约束并由此提高构件的承载能力[3]。

此种加固方法多用于增强构件的抗弯刚度，能够约束混凝土裂缝的扩展趋势，同时减少构件的挠度，桥体中有些需要补强的结构物经常外形比较复杂并不是十分规则，传统补强方法可能不适应，同时传统方法中的粘贴钢板等还可能在施工过程之中对桥体原结构造成损害，碳纤维布的优势此时就得以体现，由于其能随着结构物的外形改变，很大程度上降低了施工难度，这点在应对复杂构件的时候尤其重要。

施工工序:

(1)首先要对需要加固的结构物进行分析与力学验算，目标位置放样。

(2)对混凝土的表面进行清洁处理，使其露出新的结构面，清洁后要保持新结构面干燥。

(3)使用特制的专用滚刷将底胶均匀涂抹在混凝土的表面，直到指触不粘时才算完成胶水干燥定型。

(4)将混凝土表面的坑洞凹槽采用专用胶水填平，同时将混凝土比较尖锐的边缘修整成圆弧形状。

(5)将纤维布裁剪成设计尺寸，并将裁剪好的纤维布用胶水粘连到预设位置，用滚刷或者毛刷将布内的气泡全部挤出，使胶水填满布料与混凝土之间的孔隙。

(6)多层粘贴重复上述步骤，待纤维布表面完全干燥后即进行下一层的粘贴。在最后一层的碳纤维布表面均匀涂抹粘贴胶。

2.4 桥面补强层加固法

桥面补强层加固法是指重新浇筑一层钢筋混凝土桥面铺装，使其与梁板构成一个整体结构形式。这样做的结果就是梁体的截面变高，桥梁的横向应力分布得到改善，进而桥梁的承载能力会有一个显著提高[4]。

车辆荷载直接作用于桥面铺装层，一般而言中小型桥梁在面对应力变化或者受到外部冲击的时候其变形会比较大，这就是中小型桥梁易受损的原因，其中经常会出现的病害包括桥面铺装的破损，进而导致的网裂、露筋和坑洞的产生。在我国，大部分桥梁横向链接结构为铰缝，由于这部分的施工要求在旧的规范中未明确，因此这类桥梁在使用年限较长的情况下，在铰缝的位置出现松动破损，进而出现单板受力的情况，缩短桥梁使用寿命，整体桥梁出现安全隐患。