某跨古運(yùn)河橋梁病害分析和改建設(shè)計(jì)

劉龍?jiān)?，鮑宏波

（無錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇無錫 214072）

1 工程概況

鋼鐵橋是位于無錫市南長區(qū)金城路的一座3跨簡支梁橋，橋梁跨越古運(yùn)河。該橋全長30.8 m，跨徑布置為7.15 m+15.5 m+7.15 m；橋梁全寬24 m，橋?qū)挷贾脼?.15 m人行道+18 m行車道+3.15 m人行道，見圖1～圖3。

圖1 現(xiàn)狀鋼鐵橋立面照片

圖2 現(xiàn)狀鋼鐵橋橋面照片

圖3 現(xiàn)狀鋼鐵橋橋墩照片

上部結(jié)構(gòu)形式：邊跨橫向各布置22片鋼筋混凝土∏型梁，梁高80 cm；中跨橫向布置22片預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，梁高80 cm。下部結(jié)構(gòu)形式：橋臺為漿砌片石重力式橋臺，擴(kuò)大基礎(chǔ)；橋墩為實(shí)體薄壁墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋面鋪裝采用瀝青混凝土，橋墩與東側(cè)橋臺設(shè)置橋面連續(xù)和橡膠支座，西側(cè)橋臺設(shè)置伸縮縫和聚四氟乙烯支座。人行道設(shè)置24 cm×24 cm挑梁，挑梁上架設(shè)6 cm人行道蓋板。

該橋建造年代為1984年，設(shè)計(jì)荷載汽-20，掛 -100，人群荷載3.5 kN/m2。

2 橋梁現(xiàn)狀病害和原因分析

2.1 橋面系病害

（1）橋面鋪裝：橋面行車道中心線位置存在縱向裂縫（見圖4）。銑刨橋面瀝青后，發(fā)現(xiàn)板梁鉸縫位置存在多條縱向裂縫。

圖4 橋面鋪裝縱向裂縫

（2）伸縮縫：伸縮縫錨固區(qū)混凝土破損、老化（見圖5）。

圖5 伸縮縫錨固區(qū)混凝土破損

（3）人行道：人行道表面有兩處塌陷（見圖6），多處人行道板混凝土破損露筋（見圖7）。

圖6 人行道表面塌陷

圖7 人行道板混凝土

2.2 上部結(jié)構(gòu)病害

邊跨多塊∏梁底板混凝土破損露筋，主筋嚴(yán)重銹蝕（見圖8），橫隔板混凝土破損露筋（見圖9），中跨板梁狀況良好。

圖8 ∏梁底板混凝土破損露筋

圖9 橫隔板混凝土破損露筋

2.3 下部結(jié)構(gòu)病害

（1）橋墩臺：橋墩和蓋梁多處混凝土破損露筋（見圖10、圖11）。臺帽有兩條貫穿豎向裂縫（見圖12），橋臺臺身銹脹露筋（見圖13）。

圖10 橋墩混凝土破損露筋

圖11 蓋梁混凝土破損露筋

圖12 臺帽豎向裂縫

圖13 臺身銹脹露筋

（2）支座：鋼鐵橋支座為板式橡膠支座。經(jīng)檢測，鋼鐵橋支座主要病害為：局部脫空、剪切變形、支座偏移、下墊板銹蝕、完全脫空等。

2.4 病害原因分析

該橋的評估等級為D級——不合格狀態(tài)，應(yīng)進(jìn)行中修或大修工程。橋梁病害的主要原因如下：

（1）結(jié)構(gòu)原因

在左右幅橋斷縫處和板梁鉸縫位置，如果不采取措施，就會在鋪裝層頂面出現(xiàn)縱向裂縫。

邊跨板梁病害比中跨板梁嚴(yán)重得多，從結(jié)構(gòu)上看，這是因?yàn)橹锌鐬轭A(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)耐久性優(yōu)于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

（2）施工原因

該橋邊跨∏梁施工時(shí)混凝土振搗不密實(shí)、施工質(zhì)量差造成了鋼筋腐蝕，表層混凝土脫離，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早地破壞。

（3）使用及養(yǎng)護(hù)原因

該橋已使用30 a，車輛荷載等級不斷提高，超載現(xiàn)象普遍存在，構(gòu)件材料強(qiáng)度有所降低，再加上養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，主體結(jié)構(gòu)和附屬構(gòu)件已達(dá)到使用年限。

3 處理方案

本次橋梁病害主要是邊跨板梁病害嚴(yán)重、支座普遍損壞、人行道板斷裂、伸縮縫破損、橋面系開裂等方面，根據(jù)我國相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范[1-4]，結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，做以下改建設(shè)計(jì)。

（1）上部結(jié)構(gòu)改建設(shè)計(jì)

將鋼鐵橋邊跨板梁全部拆除后，更換為單跨7 m普通鋼筋混凝土空心板梁，邊跨支座全部更換。保留鋼鐵橋中跨板梁，中跨支座全部更換。

在兩端橋臺處各新建一道伸縮縫。

（2）橋面系維修

拆除人行道挑梁、路緣石（保留中跨人行道內(nèi)側(cè)路緣石）、欄桿，銑刨橋面瀝青和混凝土鋪裝。重新澆筑混凝土鋪裝，鋪裝層內(nèi)配設(shè)鋼筋網(wǎng)。在左右幅橋斷縫處設(shè)置橋面連續(xù)鋼筋。重新鋪設(shè)瀝青鋪裝層。重新設(shè)置欄桿。

（4）下部結(jié)構(gòu)改建設(shè)計(jì)

對于橋墩、橋臺破損露筋、銹脹露筋處，鑿除松散混凝土，對鋼筋進(jìn)行除銹、阻銹處理，然后采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)，修補(bǔ)面與原構(gòu)件表面齊平。

對于臺帽縱向裂縫，裂縫寬度不小于0.15 mm的裂縫采用壓力灌漿法處理（處理流程見圖14），裂縫寬度小于0.15 mm的裂縫采用表面封閉涂裝法修復(fù)（處理流程見圖15）。

下部結(jié)構(gòu)墩臺承載力經(jīng)驗(yàn)算滿足要求。

圖14 壓力注漿法工藝主要流程圖

圖15 混凝土缺陷處理工藝主要流程圖

4 施工注意事項(xiàng)

（1）拆除邊跨板梁時(shí)，應(yīng)在橋臺和橋墩之間設(shè)置鋼梁，防止橋墩發(fā)生失穩(wěn)。

（2）新建邊跨板梁架設(shè)時(shí)，應(yīng)對橋臺承載力和穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核。

5 結(jié)語

隨著我國農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)和城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入，一大批老橋、舊橋需要加固改建。通過外觀檢測發(fā)現(xiàn)的病害，需要準(zhǔn)確分析病害產(chǎn)生的原因，方能為設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)并采取針對性措施。同時(shí)在加固過程中，針對結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取必要保護(hù)措施，防止對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生其他危害。

[1]JTG/T J22-2008,公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]JTG/T J23-2008,公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB 50367-2013,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]CJJ 99-2003,城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].