舊橋評估與加固方法探討

孔德仁

（廣東省長大公路工程有限公司，廣東 廣州 511431）

1 概述

省內某一級公路于1997年11月建成通車，至今已運營12年，路線全長214.67km，有大、中、小橋及天橋共計105座。既有橋梁的上部結構主要形式有鋼筋混凝土空心板、預應力混凝土空心板、預應力混凝土I型梁、現澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁等結構形式。主線橋梁設計荷載等級為：汽－超20，掛－120；橋面鋪裝采用剛性橋面。

橋梁在車輛荷載作用下，由于設計、施工、水流狀態(tài)、氣候條件及其它環(huán)境因素的變化和影響，鋼筋混凝土橋梁出現損傷，須進行橋梁評定確定維修加固方案。

2 橋梁評估方法

2.1 常用橋梁評估方法

對舊橋進行評定的工作遠比新設計橋梁復雜。多年來，國內外的橋梁工作者一直致力于解決該問題，在工程實踐和研究中相繼提出了各種舊橋評定的方法，各有特點與不足，因此，在決定采用哪種評定方法之前，應分析評估的目的，以便對橋梁的技術狀況作出符合實際的評價。目前較常用的幾種評定方法如下：

（1）外觀調查評定方法

由有經驗的橋梁技術人員通過舊橋外觀所表現出來的現象，根據《公路養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTJ073-96）直觀地判定橋梁質量是否適應現有交通運輸，推定橋梁實際技術狀態(tài)。該法目前只能對橋梁的一些基本構件使用狀況進行簡單的定性分析，對所見橋梁的損傷提供大致印象，可能因人而異，主觀隨意性較大，常常會帶來較大的誤差，評定結果不盡合理。

（2）分析計算評定方法

先對橋梁進行詳盡的外觀調查，然后根據橋梁結構加以理論分析計算，以其結果對舊橋結構進行評定。這是目前在橋梁結構評定中運用較多的一種方法。該方法的優(yōu)點是既盡量考慮舊橋實際情況，又能通過理論計算公式得到對舊橋承載能力和使用狀態(tài)的定量值，對舊橋的評定較為確定。同時，通過計算分析，不僅能判定舊橋是否具有原設計能力，而且還能判定舊橋是否具有更大的承載能力，故而成為目前舊橋評定方法研究的重要方面，得到不斷發(fā)展。

（3）荷載試驗評定方法

對橋梁進行外觀調查和粗略評定后，施加試驗性荷載從而對橋梁結構進行評定的方法。其主要優(yōu)點是直觀、比較可靠，多用于新結構的研究和橋梁質量的評定。在舊橋評定中，較多用于橋梁實際工作狀態(tài)不明確情況下的評定與研究工作，以彌補前述兩種方法的不足。

2.2 該實例工程采用的舊橋評估方法

鑒于上述常用橋梁承載力評估方法均具有一定的片面性，單獨使用時會造成評定結果的較大差異，在確定橋梁評估目標和方法時，一方面依據《公路舊橋承載能力鑒定方法》，根據橋梁調查、檢算及荷載試驗情況，采用舊橋檢算系數Z1、Z2對檢算結果進行適當的修正。同時，依據橋梁結構材質狀況檢測結果、結構固有模態(tài)參數測定以及荷載調查分析情況等，確定檢算系數Z1、折減系數、惡化系數以及活載修正折減系數的合理取值，并將其反映在結構抗力的表達式中，然后借助橋梁設計或竣工資料，通過結構檢算分析，進行荷載效應和抗力效應的比較，對橋梁承載力作出評定。其評定體系框架如圖1所示。

圖1 舊橋承載力評定新體系

3 橋梁加固方法

3.1 常用橋梁加固方法

橋梁維修加固的目的主要是確保橋梁工程的安全、完整、適用和耐久，提高原有橋梁的通過能力與承載能力等。在橋梁加固中目前比較成熟且應用較多的方法有增大截面加固法、粘鋼加固法、預應力加固法、體系轉換法以及新興的粘貼纖維復合材料加固法。

3.2 擴大截面加固法

3.2.1 橋面補強層加固法：在橋面上加鋪一層鋼筋混凝土，使其和各梁形成整體，達到加厚梁高度和增大梁的抗壓截面強度，改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高橋梁承載能力的目的。

3.2.2 增大梁截面和配筋加固法：當梁的強度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性能不足時，通常采用增大構件截面、增加配筋，提高配筋率的加固方法。這種方法是在梁受拉邊緣面或側面，加大鋼筋砼截面（增配主筋）使梁的有效高度和抗彎截面加大，提高梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱肋的加固。其加固示意如圖2所示。

圖2 增大截面加固法示意

3.3 粘貼加固法

借助化學粘貼劑將抗拉強度高的材料粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位，使其與結構形成整體，可以提高構件的抗彎、抗剪能力以及減小裂縫的擴展。其最大優(yōu)點在于施工簡便，基本上不減小橋梁的凈空且對橋上交通影響甚小。常用粘貼加固法包括粘貼纖維加固法和粘貼鋼板加固法。

圖3 粘貼加固示意

3.4 改變結構體系法

目前，體系加固法在簡支梁板中的應用主要表現為簡支變連續(xù)加固法，在簡支梁下增設支架和橋墩，或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接，由簡支變連續(xù)梁，或在梁下增設鋼桁架等加勁或疊合梁等，以減小梁內應力，達到提高梁的承載力的目的。其主要工作原理如圖4所示。

圖4 簡支變連續(xù)加固示意

3.5 增設縱梁加固法（拓寬改建）

在墩臺地基安全性能好，并且有足夠承載能力的情況下，可采用增設承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減少，從而使加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高，當增設的縱梁位于全梁的一側或兩側時，則兼有加寬的作用。為保證新舊混凝土能夠共同工作，必須注意做好新舊梁之間的橫向連接，可提高主梁之間的橫向連接剛度，有利于荷載的橫向分布。

3.6 體外預應力加固法

對鋼筋混凝土梁或板，采用對受拉區(qū)施以體外預應力加固，可以抵消部分自重應力，起到卸載的作用，從而較大幅度地提高梁的承載能力。該方法具有自重增加小、明顯改善承重結構的剛度和抗裂性能、對墩臺及基礎影響小、對橋梁營運影響小等優(yōu)點。

3.7 清連高速化改造項目中采用的主要橋梁加固方法

鑒于橋梁結構形式不同，不同類型橋梁承載潛力不同、橋梁損傷狀況不同，在確定橋梁承載力評估體系基礎上，確定采用以下加固方法。

（1）簡支空心板橋

對于20米以下空心板橋，在對主梁損傷修復的前提下，確定采用橋面增厚補強法進行加固。即拆除原結構整體化層和鉸縫構造，橋面植筋，加強橋面鋼筋網，重新澆注并增厚橋面混凝土。

對于20米以上的無粘結預應力混凝土空心板橋，確定采用去梁增肋加固法對其進行全面加固，去掉個別主梁，剩余主梁在原橋梁寬度范圍內均勻分布，主梁之間新增預應力混凝土梁肋，新肋與舊梁通過新增橋面鋪裝形成橫向剛度，張拉新梁預應力，調整原主梁應力狀態(tài)，達到改善橋梁橫向分布，增強橫向剛度，提高承載力或改善正常使用階段受力狀態(tài)的目的。加固后的荷載試驗結果表明，該方法能夠明顯提高橋梁承載能力，提高結構的整體剛度，改善原結構受力狀態(tài)，提高了橋梁的可靠性和耐久性。

（2）工字組合梁

全線工字組合梁數量較多，外觀檢測結果表明，工字組合梁橋梁肋無明顯病害，主要損傷出現在橋面板上。這主要是由于原設計橋面板設計標準與當前實際運營荷載不符造成的。檢算評估結果也表明，在對橋面板進行適當改造后，其承載力能夠滿足清連高速化改造后的荷載標準。因此，確定對工字組合梁橋采用更新橋面板的方法進行技術改造，以提升橋梁承載能力，滿足改建后的荷載要求。

4 結束語

綜上所述，本文借鑒舊橋評估最新研究成果，提出了橋梁承載力綜合評估方法，為國內橋梁技術狀態(tài)評估提供了依據。根據評估結果，總結和闡述了現階段舊橋的加固思路、加固目標及加固方法，為國內橋梁的改造和荷載提升提供重要的技術資料。

[1]白寶鴻，張玉娥.后張法空心板梁端裂縫分析及控制措施[J].橋梁建設.2003年第4期.

[2]李世紅，孫永新.預應力混凝土空心板加固工程實例分析[J].特種結構.2005年第12期.

[3]諶潤水，胡釗芳，帥長斌.公路舊橋加固技術與實例[M].人民交通出版社，2002.