舊橋加固方案
2014-07-10
1、舊橋上部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
1.1、橋面補強層加固法
在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，一般先鑿除舊橋面，使其與原有主梁形成整體，達到增大主梁有效高度、改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高橋梁的承載能力的目的。
1.2、增大截面和配筋加固法
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(gòu)件截面、增大配筋、提高配筋率的加固方法，這種方法是在梁底面或側(cè)面加大尺寸、增配主筋、提高梁的有效高度和抗彎強度，從而提高橋梁的承載力。該法廣泛應用于橋梁及拱橋及拱橋拱肋的加固。
1.3、錨噴砼加固法
借助高速噴射機械，將新砼混合料連續(xù)的噴射到已錨固好鋼筋網(wǎng)的受噴面上，凝結(jié)硬化面形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面和補強鋼筋，加強結(jié)構(gòu)的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。
1.4、粘貼鋼板加固法
當交通量增加，主梁出現(xiàn)承載力不足或出現(xiàn)嚴重腐蝕的情況時，梁板橋的主梁會出現(xiàn)嚴重的橫向裂縫。采用粘結(jié)劑及錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結(jié)構(gòu)的受拉緣或薄弱部位，使其與結(jié)構(gòu)形成整體，以鋼板代替增設的補強鋼筋，達到提高梁的承載力的目的。這種加固方法的特點是：
1.4.1、需要破壞被加固的原結(jié)構(gòu)尺寸；
1.4.2、工工藝簡單，施工質(zhì)量較容易控制；
1.4.3、施工工期短。
1.5、增設縱梁加固法
在墩臺地基安全性能好，并具有足夠承載力的情況下，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(jié)構(gòu)中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減少，由此使加固后的橋梁承載力和剛度得到提高。當增設的縱梁位于主梁的一側(cè)或者兩側(cè)時，則兼有加寬作用。
為保證新舊砼能夠共同作用，必須注意做好新舊梁之間的橫向連接。
1.6、拱圈增設套拱加固法
在原主拱圈腹面下增設一層新拱圈，即緊貼原拱圈底面上，澆注或錨噴混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。
2、舊橋下部結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
2.1、擴大基礎(chǔ)加固法
此法適用于基礎(chǔ)承載力不足或埋深太淺，而墩臺又是磚石或砼剛性實體式基礎(chǔ)時的情況。擴大基礎(chǔ)底面積應由地基強度驗算確定。
2.2、增補樁基加固法
當橋梁墩臺基底下有軟臥層時，墩臺發(fā)生沉陷；對此采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種方法是：在樁式基礎(chǔ)的周圍補加鉆孔樁等，以此提高基礎(chǔ)的承載力，增強基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。
2.3、鋼筋砼套箍或護套加固法
當橋梁墩臺由于基礎(chǔ)埋深不夠，或因施工質(zhì)量控制不嚴等原因，導致墩臺開裂時，有時會出現(xiàn)貫通裂縫，可采用鋼筋砼圍帶或鋼箍進行加固。
2.4、橋臺新建輔助擋土墻加固法
由于橋臺臺背水平土壓力過大，引起橋臺傾斜，應在臺背之后加建一擋墻，以抵御過大的土壓力。
2.5、墩臺拓寬加固法
利用舊橋基礎(chǔ)，靠墩臺蓋梁挑出懸臂加寬部分，以便安裝的上部結(jié)構(gòu)。此種情況為只加寬墩臺上部的蓋梁、墩臺身和基礎(chǔ)則不需予以加固。
3、舊橋加固的常用方法
3.1、塞縫灌漿是一種綜合普用的方法。
塞縫灌漿是把按一定比例配制的水泥（砂）漿、環(huán)氧樹脂（砂）漿，通過噴漿機按一定壓力灌入結(jié)構(gòu)物縫隙內(nèi)，起到填塞裂縫、避免鋼筋銹蝕并提高結(jié)構(gòu)整體強度的作用。裂縫在橋梁病害中較為普遍，產(chǎn)生裂縫的原因很多，也很復雜。結(jié)構(gòu)物一旦出現(xiàn)裂縫，其受力截面發(fā)生應力重分布，也就意味著受力有效截面變小，結(jié)構(gòu)應力增大，承載能力降低。塞縫灌漿是用膠結(jié)材料把結(jié)構(gòu)的裂縫填滿，使力的作用、傳遞盡可能恢復到原來狀態(tài)。塞縫灌漿一般用于處理橋梁上、下部結(jié)構(gòu)裂縫，灌漿分為水泥漿、水泥砂漿、環(huán)氧樹脂漿、環(huán)氧樹脂砂漿等，具體采用哪一種，應視實際情況而定。通常水泥（砂）漿用于石砌墩、臺和拱圈裂縫，由裂縫的大小來決定灌漿中是否摻砂，采用水泥（砂）漿造價低、效果好。環(huán)氧樹脂漿一般用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物，因為鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生的裂縫較小，易灌滿，粘結(jié)性好;環(huán)氧樹脂砂漿多用于橋面裂縫。塞縫灌漿的通常做法是:先用1∶1水泥砂漿勾縫，勾縫時須預留直徑約6～8mm的灌漿孔，孔距視裂縫寬度而定，縫寬處孔距為0.6～1.0m，縫小處孔距為0.4～0.6m。待勾縫砂漿達到一定強度后即可灌漿。鋼筋混凝土梁的裂縫較小，用環(huán)氧樹脂勾縫，凡大于0.2mm的裂縫都要留孔灌漿，孔距一般為0.25～0.30m，灌漿方法與灌水泥漿大致相同。在公路舊橋加固中，塞縫灌漿是綜合處治的方法之一，用得比較普遍，通過試載及使用觀察，效果較好。
3.2、上部結(jié)構(gòu)加固
上部結(jié)構(gòu)加固改建在調(diào)查研究舊橋的基礎(chǔ)上，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，采用充分利用原橋進行拼寬，利用橋臺將拱式結(jié)構(gòu)改為板式結(jié)構(gòu)的加固方法，使其滿足超限運輸要求。
3.2.1、拼寬原橋?qū)︱炈悴荒軡M足超限運輸要求的舊橋，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后，按實際通過的超限運輸荷載設計拼寬橋梁，以確保超限運輸安全。
如三那線K186+325處的龍畝溝橋為一孔石拱橋。右邊部分于1940年修建，凈跨9.2m，寬6.4m;左邊部分于1966年拼寬修建，凈跨8.0m，寬2.5m。經(jīng)驗算左邊部分能夠滿足超重車通行，加固方案為在左邊緊靠1966年修建的石拱橋拼寬3.4m，使其共同受力，供超限車輛通過。設計應考慮與原橋協(xié)調(diào)，則拼寬部分的橋臺高度、跨徑、矢跨比等均與1966年拼寬的石拱橋相同，荷載按超重車考慮。
3.2.2、利用原橋臺改拱式結(jié)構(gòu)為板式結(jié)構(gòu)對于小跨徑石拱橋，由于拱圈厚度不能滿足超限運輸要求或因地基較差發(fā)生不均勻沉降，致使拱圈開裂，降低承載能力，可采用此辦法。
如三那線K206+398處瓦窯橋，為一孔5m，矢跨比為1/4的石拱橋，拱圈厚0.4m，拱上填土高度為0.2m，由于基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，致使拱頂關(guān)門石下落1cm，兩端頭子石開裂。在確定加固方案時，考慮到拱上填土較薄，不能滿足拱上加板的要求，因此采取拆除橋面鋪裝、石拱圈，并將原橋臺起拱線以上部分的填土、側(cè)墻拆除，然后加高橋臺至設計標高，按超限荷載設計鋼筋混凝土預制板的加固方法。如果拱上填土高度能滿足加鋼筋混凝土板的要求，可不拆除石拱圈，鋼筋混凝土預制板的板底距拱頂?shù)膬艟嘁蟛恍∮?cm。我們采用此方法加固了14道石拱涵。
采用以上兩種方法加固的橋涵，通過試載及重車通行，經(jīng)觀察加固效果較好。
3.3、舊橋下部結(jié)構(gòu)加固
橋臺特別是高度較大的橋臺，受行車荷載和土壓力作用，常見病害有橋臺開裂、凸肚，翼墻外崩、開裂、錯位等。對于跨徑較小，水流不大的石拱橋，我們采用在橋跨內(nèi)加鋼筋混凝土框架進行加固。由于橋臺太高，且位于長距離的高路堤縱坡上（橋面縱坡達5.5%），在行車和土壓力的共同作用下，使兩岸橋臺和靠那發(fā)岸拱腳開裂。
3.3.1、采用鋼筋混凝土框架加固橋臺。
設計的基本假設:鑒于尚在維持正常的交通運輸?shù)臉颍_背填土破壞棱體引起的主動土壓力由原橋臺承擔，框架結(jié)構(gòu)僅承受在破壞棱體范圍內(nèi)布置超重車所引起的主動土壓力。在后來的應用中，取消了鋼筋混凝土立柱，僅在橋臺上鑿出牛腿的位置，將橫系梁、支撐梁、牛腿一起現(xiàn)澆成平面支撐框架，這不僅減少了工作量，而且施工方便。采用這種方法加固的橋涵，經(jīng)多次實地觀察，使用效果良好。
3.3.2、基礎(chǔ)加固橋梁基礎(chǔ)特別是天然地基上的淺基礎(chǔ)。
由于埋置深度較淺，易受河水沖刷而淘空。受河水改道沖刷橋梁引道，導致橋臺基礎(chǔ)沖空，引道被毀。橋梁地基局部軟弱，致使橋臺發(fā)生不均勻沉降，引起橋臺開裂等。針對以上病害，我們采取對河床用漿砌片石進行鋪砌，上游河床設置丁壩，打木樁擴大橋臺基礎(chǔ)等方法進行加固。
3.3.2.1、防治橋臺基礎(chǔ)沖刷對于跨徑較小的橋梁，由于河水改道，洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ)，導致基礎(chǔ)沖空甚至掉腳，可采取在橋跨范圍內(nèi)滿鋪15號片石混凝土的方法進行加固，鋪砌厚度為30cm，鋪砌兩端設置截水墻，截水墻的深度為1m，寬度為0.6m。對于橋梁上游河床變遷、水流改道，洪水直接沖刷橋臺基礎(chǔ)和橋臺引道，導致橋臺基礎(chǔ)沖空、引道被毀的橋梁，采取在橋梁上游適當位置設置丁壩等調(diào)治構(gòu)造物，將河水導入主河道。
3.3.2.2、擴大基礎(chǔ)加固法：采用擴大基礎(chǔ)進行加固，具體做法:位于三那線K153十790處的欄板橋為一孔5m石拱橋，建于1940年，橋?qū)?．0m，1978年用鋼筋混凝土梁板在左、右兩側(cè)各拼寬3．0m，拼寬的3．0m中，一半作為行車道，另一半作為人行道。該橋三岔口岸左半部分橋臺開裂，裂縫為上寬下窄，經(jīng)分析此病害系地基軟弱所至，經(jīng)調(diào)查，此處原是深水塘，為減小基底應力，采用擴大基礎(chǔ)進行加固，具體做法：（1）挖除橋臺前的淤泥，深度與原基礎(chǔ)高度相同；（2）在基底打入4m長的木樁，木樁按梅花型布置；（3）在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石；（4）澆筑20號混凝土基礎(chǔ)，新舊基礎(chǔ)間采用錨固鋼筋聯(lián)系，使其共同受力。
3.3.2.2.1、挖除橋臺前的淤泥，深度與原基礎(chǔ)高度相同;
3.3.2.2.2、在基底打入4m長的木樁，木樁按梅花型布置;
3.3.2.2.3、在木樁頂鋪墊25cm厚的碎石;
3.3.2.2.4、澆筑20號混凝土基礎(chǔ)，新舊基礎(chǔ)間采用錨固鋼筋聯(lián)系，使其共同受力。
3.4、橋面鋪裝層的加固
橋面鋪裝層開裂或剝離等病害， 縱觀有限元計算結(jié)果分析可知，在鋪裝層結(jié)構(gòu)厚度一定的情況下，鋪裝層的模量比對鋪裝層的受力狀態(tài)影響很大。
3.4.1、重視橋面鋪裝上層的設計和選材。
如果沿用傳統(tǒng)的路用瀝青混凝土的材料設計方法，鋪裝上層總是處于不利的受力狀態(tài)，承受著較大的反復拉應力，往往在橋面板的加勁部件（直腹板、橫隔板）的頂部產(chǎn)生開裂，導致鋪裝上層出現(xiàn)早期破壞，這也與實際橋面鋪裝層的損壞情況基本吻合，重視橋面鋪裝上層的設計和選材使其具有良好的變形能力以抵抗疲勞開裂，對預防鋪裝層的早期損壞具有重要的意義。所以，對于橋面鋪裝體系來說，需要采用性能更加優(yōu)良的復合改性瀝青，根據(jù)鋪裝上、下層的不同功能和受力狀態(tài)研究選擇合理的瀝青混合料組成，并進一步解決鋪裝層與橋面板的粘結(jié)穩(wěn)定性等問題。
3.4.2、材料、結(jié)構(gòu)和施工這三個要素中，材料是最為活躍的因素。
因為決定瀝青混合料力學性能的原材料以及混合料的組成結(jié)構(gòu)具有很大的選擇性，鋪裝層的模量比取決于材料的組成設計。因此，在滿足鋪裝層路用性能的前提下，為了達到減小鋪裝層的拉應力和剪切應力的目的，要充分發(fā)揮材料組成設計的作用，設計出能適應橋面鋪裝層受力特性和防水要求的嵌擠密實型瀝青混合料。研究表明，在混凝土橋的鋪裝中使用增強纖維瀝青混凝土具有較好的效果且經(jīng)濟，能增強鋪裝層瀝青混凝土的柔韌性，改善鋪裝層的受力狀態(tài)，防止橋面鋪裝層出現(xiàn)開裂、脫落等現(xiàn)象，最終提高橋面鋪裝層的使用品質(zhì)和延長其使用壽命。當然，也出現(xiàn)了諸多改性瀝青、SMA、環(huán)氧瀝青混凝土、瀝青瑪蹄脂混合料、澆注式瀝青混凝土等橋面鋪裝新材料和新技禮它們都具有較好的性能，但需增加設備，增加了一定的施工難度，造價比較高，一時還難以大面積惟廣。若條件具備，經(jīng)過經(jīng)濟、技術(shù)論證也可以使用于混凝土橋面鋪裝上。
3.4.3、橋面鋪裝層的加固施工（瀝青或水泥砼）
首先，清除或刨洗橋梁舊鋪裝層。在清除過程中注意處理的、厚度等。在使用機械清除時，尤其注意不得損壞舊橋的預制梁板、伸縮縫等構(gòu)造。
其次，認真清洗舊橋面。對已經(jīng)刨洗完畢的舊橋鋪裝層及時外運，用人工清掃廢舊料，用高壓水沖洗梁板頂面，使之清潔并干燥。
再次，重鋪新橋面：
水泥混凝土橋面鋪裝在澆筑混凝土的強度達到設計等級后，才可開放交通，其車輛荷載不得大于設計荷載。如果經(jīng)監(jiān)理工程師同意采用快硬水泥混凝土鋪裝，開放交通的時間需根據(jù)試驗確定。
瀝青混凝土橋面鋪裝應待攤鋪的混合料完全自然冷卻，其表面溫度低于50℃后，方可開放交通。需要提早開放交通時，可灑水冷卻降溫。
伸縮裝置安裝完畢，預留槽澆筑的混凝土強度達到設計強度后，方可開放。
