省道S302卫河大桥旧桥加固的设计与施工.doc

省道S302卫河大桥旧桥加固的设计与施工
摘 要：通过对卫河大桥的T梁、工字梁、微弯板、盖梁、伸缩缝、桥面铺装、支座、横隔板等部件的加固，使该桥的使用功能得到很大提高，为同类桥梁的加固提供借鉴。
关键词：旧桥 加固 设计 施工
1、卫河祝庄大桥概况
卫河大桥位于省道S302葛嘴线内黄境内，跨越卫河，是连接内黄与汤阴的重要通道.桥梁中心桩号为葛嘴线K83+455，该桥始建于70年代，全长400m,由33孔组成，其孔径组成为：12×10m+3×16m+3×20m+3×16m+12×10m，上部结构中孔为跨径3—20m的钢筋砼T形梁,两侧依次为3—16m、12—10m工字梁微弯板组合梁结构，下部结构均为砼双柱式墩台、钻孔灌注桩基础。桥面全宽为：净7+2×1。00m。
2、全桥病害状况
2.1 桥面系病害状况
2.1。1 桥面铺装层
桥面铺装坑洼不平，各种病害占桥面总面积比例为：纵横缝3.1%；龟裂18.3％；主梁翼板结合处铺装层出现纵向贯通裂缝16道，伸缩缝两端桥面有局部破损现象。
2.1。2 伸缩缝及T梁、工字梁端头
伸缩缝堵塞、部分伸缩缝破损，导致T梁、工字梁端头出现了较大破坏，砼剥落严重,T梁、工字梁目前的实际长度已经小于当初设计长度,损坏最严重的端头纵向有近40m的翼板砼已失去，致使缝内填料全部漏失，伸缩缝已全部损坏.
2.2 桥跨结构病害状况
2.2.1 组合梁、T梁
组合梁微弯板有大量裂缝甚至塌陷；边梁有大量竖向裂缝，混凝土破损剥落、露筋锈蚀;个别工字梁、T梁分别在跨中和1/4跨处肋板上出现竖向裂缝.
2.2。2 横隔板
大部分连接钢板被拉断，连接处砼松散剥落.
2。4 盖梁
少数盖梁有细微裂缝，盖梁混凝土剥落露筋。
2。4 支座、垫石、抗震挡块
10m跨径工字梁下油毛毡破损、脱落；16m及20m工字梁下弧形钢支座部分有锈蚀，错位。抗震挡块在支座活动时被拉开，少数支座垫石有裂缝和剥落现象。
2.5 栏杆、人行道
部分栏杆损坏、缺失，变形，人行道梁混凝土破损、露筋，人行道混凝土板破损严重.
3、病害原因分析
卫河大桥由于修建时间较早,荷载等级偏低，施工工艺也受到历史条件的限制，随着交通运输的迅猛发展,交通量大大增加且超重现象严重，导致该桥出现大量病害，甚至出现桥面微弯板局部被压垮的事故，极大损害了桥梁安全使用性能，降低了桥梁的服役寿命，已经严重威胁到过往车辆、行人的生命财产的安全。
经现场详细调查和对该桥使用情况进行综合分析后,该桥病害原因可归纳为以下几个方面：
（1）近年来,交通量不断增加，特别是大吨位超载车辆剧增，桥梁超载服役现象十分严重，大部分活载强度已远远超过设计的承载能力，主梁负荷强度在不断增加，从而致使梁底、腹板出现裂缝，横隔板连接部分砼剥落、钢板锈蚀进而被拉开，桥面铺装出现局部网裂和纵裂，部分支座垫石被压裂甚至出现砼剥落,栏杆损坏严重，横隔板连接钢板被拉开，出现单梁受力，T梁、工字梁端翼板局部角隅断裂，微弯板大量裂缝甚至塌陷，梁端部砼剥落缺损，伸缩缝全部损坏，严重影响了桥梁的使用寿命和行车安全。
（2)90年代该桥伸缩缝更换为TST伸缩缝，在施工中对梁两端进行了破坏处理，由于凿除太多，伸缩缝安装不规范，致使伸缩缝内填料全部漏失、伸缩缝全部损坏，且由此造成梁端剥落破损越来越严重,裸露的梁端间隙最宽处达40cm，伸缩缝两端桥面铺装层也出现网状裂缝.
（3）80年代桥梁抗震加固时将活动支座全部包死，没有预留伸缩余地，致使桥梁伸缩时将抗震挡块拉开。而且,由于挡块将支座包死,使得支座无法养护而锈蚀。
4、加固方案的确定过程、施工过程及质量控制要点
4。1 加固原则
由于该桥主要承重构件大部分完好，原桥施工质量也相当好，导致桥梁损坏的主要原因是微弯板设计标准低，横向联系失稳，伸缩缝损坏,抗震挡块设置不当及行车碰撞等，因此针对这些原因我们确定以下加固原则：
1)恢复T梁的整体受力功能。
2）提高组合梁结构整体强度。
3)恢复梁体的正常伸缩功能。
4）提高栏杆的防撞等级.
5）加固方案要便于以后维修.
6）施工技术简单易行,经济合理。
7）实施过程中随时观察病害发展情况并采取相应措施。
8)严格工程建设程序，规范施工规程，确保施工安全.
4。2 加固方案确定过程
由于旧桥加固工程具有很多不可预见因素，该桥加固方案的设计过程中进行了多次论证和修改，现将方案设计的主要过程论述如下：
4。2.1 T梁的加固
初步确定仅对梁端肋板及翼缘板上在TST伸缩缝施工时被破坏的砼进行修复接长，恢复其原有长度。实施过程中,发现第二跨和第七跨有两片T梁分别在跨中和1/4跨处肋板上出现竖向裂缝，针对这一情况，我们召集有关专业技术人员进行了论证，其间有人提出换梁，但由于资金问题，否决了换梁的方案，并确定在这两片梁梁顶纵向铺设2根直径25㎜的螺纹钢，并随桥面铺装层一起浇筑砼,这样相当于增加了梁高，从而提高了T梁的抗剪能力.同时，责成该桥的养护单位至少每月对这两片梁的裂缝调查一次，一旦裂缝发展严重，还可以采取体外预应力的方法进行加固,因此这两片梁的病害发展并不会影响全桥的加固效果。
4.2.2 组合梁结构整体强度加固。
由于原桥对微弯板设计标准较低，远远不能适应现在大交通量的要求，部分微弯板已出现裂缝甚至塌陷。因此决定将3-16m、12-10m工字梁上微弯板全部凿除，更换为简支连续砼实心板,16m跨径仍为一孔一联，10m跨径改为两孔一联。采取满堂脚手架的方法，桥面板的模板、钢筋绑扎完成后,即可进行桥面板的浇注。桥面板和桥面铺装统一一次浇注，总厚度边部23CM，一次现浇一联。
4。2。3 横向联系的加固
初步确定的横向联系加固方案是对旧横隔板进行修复，连接断开的重新焊接,并在每孔1/4跨和3/4跨处新增两道横隔板,通过在肋板上打孔穿钢筋与主梁肋板连接。实施过程中,凿除肋板保护层后观察，认为打孔可能会打断梁内钢筋，且穿入钢筋后孔内很难填灌密实，这样将影响主梁受力.因此考虑主梁的安全问题，取消了新增横隔板的方案,通过提高桥面铺装整体刚度（将原设计10㎝圆钢更换为螺纹钢)以达到增强横向联系的目的。
4。2。4 桥面铺装的加固
原设计为将旧桥面铺装层全部凿除，然后重新铺设15㎝厚双层钢筋网砼桥面铺装.实施过程中,通过对旧桥面病害进行详细调查，我们发现旧桥面铺装施工质量相当好，目前仅有局部小面积出现网裂，主梁翼板结合处出现16道纵向裂缝，其他部分基本完好。为了尽可能优化方案,节省投资，我们又对原方案进行了修改，确定以下处理方案：
① 将旧桥面网裂部分砼凿除,然后用40#砼修补完好.
② 出现纵向裂缝的，以裂缝为中线50㎝范围内的旧铺装层砼全部凿掉,然后用40#砼修补完好。
③ 旧桥面修补完成后，在上面再浇筑10㎝单层钢筋网砼，并且在旧桥面上以4—8根/㎡的密度安设锚固钢筋，使上下两层铺装连成一个整体,共同受力。
以上方案确定后，我们首先进行了旧桥面病害修补的试验，试验发现对纵向裂缝按上述第②条的方法修补后，修补部分砼与原桥面砼仍然难以连接好，修补后还可能出现裂缝,并可能反射到新铺的桥面上。为此我们对这一方案又作了修改,最终确定在新桥面浇筑时,旧桥面有纵向裂缝处以裂缝为中线，横向再加一层直径12㎜长50㎝的螺纹钢，并与新桥面钢筋弯勾连接后焊接在一起，这样有效地防止了反射裂缝的出现。
4。2。5 抗震挡块的加固
由于原抗震挡块设置不合理，影响到支座的正常活动,因此决定将其凿除。另在每跨桥墩盖梁两侧各设一个大挡块，挡块顶高至T梁肋板2/3高度处，厚60㎝,与盖梁同宽。
4.2。6 支座、垫石的养护与加固
凿掉抗震挡块后，对支座进行润滑处理。支座垫石四周用5㎜厚钢板箍死，并对损坏的垫石用50#砼充填。
4.2.7 栏杆的加固
由于原栏杆防撞等级低，难以确保车辆行驶的安全，且已严重破坏。因此决定拆除旧栏杆、人行道板，更换为钢筋砼防撞护栏.
4。3 加固工程施工过程及质量控制要点
4。3。1 T梁修复
①凿除梁端头不稳定砼，露出新鲜砼。
②对梁内凿出的钢筋进行出锈,调直或补植。
③了加强新旧砼的结合，结合面要刷一层粘合剂.
④ 支吊模浇筑40＃砼。砼浇筑前要用湿海绵或其他含水物在旧砼表面覆盖24小时以上,以使旧砼充分吸水，达到新旧砼的同步伸缩。
⑤ T梁底出现竖向裂缝的两道梁，铺装桥面时，在梁顶加2根直径为25㎜螺纹钢。
4。3。2 组合梁结构微弯板拆除及桥面板的浇注
①10m,16m跨径上微弯板全部拆除，更换为简支连续砼实心板，将原工字梁上面与微弯板连接部分的混凝土凿除,保留钢筋并与新设计的现浇行车道板钢筋相联，以增加桥面结构的整体性。
②行车道板混凝土可采用泵送混凝土、起重机吊运混凝土或其它方法，可从桥中部向两端或从两端浇注，以加快速度。严禁在刚铺好的混凝土上直接行走，运送混凝土。
③行车道板钢筋采用绑扎或焊接，安装时注意安装伸缩缝预埋钢筋以及10M跨径一联中的桥面连续钢筋。
4.3。3 横隔板修复
①将砼松散的部分全部凿除。
②钢筋进行除锈处理，需要更换的按原设计更换钢筋和钢板，并与原有钢筋焊接牢固。
③支吊模浇筑40号砼。砼浇筑前对旧砼进行充分养护并涂刷粘合剂。
④为保证梁体的安全，同一跨相领两片梁中间的三道横隔板每次只能处理其中一道,不得同时处理。
4.3。4 老伸缩缝的更换安装
伸缩缝与梁体的牢固连接是保证伸缩缝正常使用的重要条件。为此我们在老伸缩缝更换安装时采取以下施工方案,有效确保了伸缩缝与主梁的可靠连接.
① 对伸缩缝内杂物清理干净
② 由于伸缩缝在浇筑桥面铺装层砼前安装，因此伸缩缝锚固钢筋采用II型，间距20
㎝,16㎜粗螺纹钢.锚固钢筋与主梁的固定方法：在主梁上打孔后将锚固钢筋插入，然后用环氧砂浆将孔内填灌密实。
③ 打穿横隔板，穿入悬臂钢筋，然后在梁端支吊模浇筑50号支撑砼。
④ 伸缩缝预留槽底面受力钢筋与梁端原有吊环钢筋焊接牢固.
⑤ 将伸缩缝钢筋与锚固筋焊接牢固,在浇筑桥面铺装砼前将伸缩缝固定好，防止发
生变形.
4。3。5 桥面铺装施工
①首先对旧铺装层松散部分砼切割、凿除，但不破坏原钢筋.将松散砼全部清除干净
后浇筑40#砼补平。
②对旧桥面进行凿毛处理并以每平方米4-8根(梁端或支座部位剪应力较大处取大
值，反之取小值）的密度安设锚固架立钢筋。安设方法：先将旧桥面上钻孔，孔深8㎝，然后插入10㎜粗，12㎝长的螺纹锚固钢筋，孔内用环氧砂浆灌注密实。
③旧桥面时光内涂刷粘合剂,以加强新旧砼的结合.
④新增桥面铺装层钢筋网横纵向钢筋之间及钢筋网与锚固钢筋之间接头全部点焊.同
时在旧桥面有纵向裂缝处，以裂缝为中心横向再加一层50㎝长，12㎜粗的螺纹钢,间距10㎝,与新桥面钢筋网弯勾连接。桥面钢筋网应在整个桥面内连续，不得因宽度不足或停工而切断纵、横向钢筋。
⑤浇筑10㎝厚40#桥面砼，极限最薄厚度不得小于9㎝。
4。3。6 防撞护栏浇筑
①拆除旧桥人行道及栏杆部分。
②在两侧边梁翼板上钻孔后插入防撞护栏锚固钢筋，孔内用环氧砂浆填灌密实.
③绑孔防撞护栏钢筋，浇筑砼。施工时注意在桥梁墩顶处、1/2跨及1/4跨处设置变
形缝。
④焊接铸钢支架及钢筋护栏，并对其进行除锈处理。
4。3.7 抗震挡块设置
① 将原挡块全部凿除。
② 新设挡块外侧与桥墩盖梁上原有的安设龙门架螺栓焊接牢固，内侧与原有抗震挡
块钢筋连接.
③ 挡块与T梁肋板之间留2㎝宽缝，缝内填橡胶条。
4.3.8 支座垫石加固
为防止垫石压碎后塌落，每个支座垫石四周用5㎜厚钢板箍死,钢板与垫石砼之间要
用结构胶粘牢，钢板焊接要平整坚实.
5、旧桥加固工程设计与施工体会
旧桥加固工程由于受原设计的局限,在加固方案确定的过程中，一定要综合考虑,尽
量在不改变原有结构的基础上对其进行加固。加固过程中,一定要充分掌握桥梁的使用性能，分析病害的发展趋势，对症下药,有的放矢,从而达到加固方案的最优化。另外,在资金限制的情况下，也可以分期实施，先对严重影响桥梁使用性能的主要结构进行加固，对影响较小的构件或发展较慢的病害采取预防措施，在不影响加固后桥梁的整体使用性能的情况下可以留待以后处理。
加固工程的施工质量是决定桥梁加固成败的重要因素，因此施工过程中一定要严把
质量关，避免因质量问题而给桥梁造成更大的隐患。
参考文献
1、 刘来君，赵小星.桥梁加固设计施工技术.人民交通出版社 2004。3
2、 蒙云，卢波 桥梁加固与改造 人民交通出版社 2004。11
作者简介
姓名
性别
出生年月
职称
从事工作
工作单位
王建斌
男
1970-5
工程师
基建
安阳市公路管理局
程双希
男
1970—10
工程师
公路工程养护
安阳市公路管理局
王广云
女
1975—8
工程师
公路工程设计
安阳市公路管理局
电子邮箱：WJB0011＠21CN。COM
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