燕家桥病害分析与维修加固

济南市公路管理局 杨斌 张同莹

        摘要：本文首先对燕家桥病害进行分析，并介绍了对其维修与加固的补救措施及施工要点。

        关键词：桥面系病害；分析；维修与加固

一、 燕家桥概况 

        济南市燕家桥位于省道316线商河境内。上部构造为4孔8m的钢筋混凝土简支实心板,板横向宽度组合为1m+2m+3m+4*2m+3m+2m+1m，桥面宽为净20m+2*1m人行道。下部构造为钻孔灌注桩基础矩形盖梁。桥梁设计荷载：汽-20，挂-100。2005年发现桥面出现纵横向裂缝后，陆续发现几处桥面出现破损现象，桥面出现坑槽、裂缝、松散等情况。桥梁养护部门对该桥进行了详尽的质量检查，检查结果表明该桥目前的质量状况主要为：桥面铺装纵向开裂严重，左半副出现多处坑槽，约占桥面铺装面积的15%；全桥伸缩缝损坏严重，橡胶条多处脱落，功能退化；主板跨中5米区段内均存在贯通板宽的横向裂缝，间距在0.04*0.15mm之间。

二、产生的原因 

        近年来，随着经济的发展，省道316线的交通量迅速增长，过路车辆日趋大型化、重型化，并且过路货车超载现象相当普遍，车辆对桥面的冲击力增加，应力超过的频率、疲劳的影响都越来越大，桥面轮压荷载远远超过设计轮压荷载。这样，就使得桥面处于极其残酷的使用状态。可以说，交通量的剧增与超载运营是引起桥面破损的主要原因。

三、试验分析

        通过静力荷载试验检验桥梁主板主要控制截面的刚度和强度是否满足标准荷载汽-20，挂-100的要求。试验荷载主要依据汽-20、挂-100荷载产生的加载控制截面的最不利荷载效应等效换算而得，本次试验实际采用3辆重约360KN的三轴载重货车分别进行偏载和中央对称加载。试验荷载分级主要依据试验加载车位于内力影响线的不同部位而分成两级。加载实施详情见图1和图2所示。

        工况Ⅰ-①：横向A+(l)位；

        工况Ⅰ-②(满栽)：横向A+B+(l)

        工况Ⅰ-③(满栽)：横向A+B+C+(l)位

图1  偏心加载试验车辆布置图(cm)

        工况Ⅱ-①：横向B+(l)位；

        工况Ⅱ-②(满栽)：横向A+B+C+(l)位 

图2  中央对称加载试验车辆布置图 (cm)

(一）主板跨中挠度

        实测主板跨中扣除板端变位后的挠度如表1所列，由跨中实测挠度推求的主板跨中荷载横向分布系数列于表2中，表中亦列出了按理论计算方法（铰接板法）满载作用下（I-③)不计桥面铺装组合计算的荷载横向分布系数。

表1  各级荷载作用下主板跨中实测挠度值（mm)

        其中：1为偏心加载；Ⅱ为中央对称加载。

表2  由实测跨中挠度推求的各级荷载作用下的横向分布系数

        其中：1为偏心加载；Ⅱ为中央对称加载。

        由表中可见，实测主板跨中最大挠度发生在对称满载时的4#梁上,其值为7.49mm，约为其计算跨径的1/1015，小于《公路桥梁设计规范》规定的L/600。偏载作用下由实测主板跨中挠度推求的满载作用下的荷载横向分布与理论计算值差异较大，其最大值发生在4#梁上，与理论计算值的偏差为28.1％，这主要是由于主板宽度不一致，桥面铺装损坏严重，横向连接薄弱，形成了明显的单板受力造成的。

(二）静力试验荷载效率

        试验荷载产生的控制截面最大内力与设计标准活载产生的同一截面最不利内力之比即为静力试验荷载效率η。本次静力荷载试验荷载效率η的计算如表3所列。

表3  静力试验荷载效率计算表

        由表3可见，本次静力试验荷载效率η为0.921，满足《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）》中0.85≤η≤1.05的要求。因此可以说，本次静力荷载试验反映了桥梁结构在标准荷载作用下的工作性能。

(三）刚度评定

        由实测跨中满载作用下的挠度与按实测横向分布系数不计桥面铺装共同参与主板受力作用下的理论计算挠度值的比值称为结构挠度校验系数,其计算值见表4。 

表4  偏心加载作用下主板结构挠度校验系数

        由表4可见，结构挠度校验系数为0.33，表明各主板实际刚度较设计理论值为大，主板刚度满足要求。

(四）强度评定 

        根据应变互等定理，假定钢筋弹性模为1.9*l05MPa，由实测跨中混凝土应变推求的满载作用下钢筋的受拉应力列于表3中，表中亦列出了参照由实测挠度推求的主板荷载横向分布计算的钢筋受拉应力理论计算值，其应力校验系数也列于表5中。 

表5  主板应力值及结构应力校验系数

        由表5可见，主要受力板的结构应力校验系数介于0.36-0.52之间，表明在试验荷载作用下主板跨中正截面强度满足要求。

四、维修与加固

        从试验结果来看，桥梁主板的刚度和强度虽然能够满足试验荷载的要求，但桥梁的整体工作性能较差，形成明显的单板受力，因此从改善桥梁的使用性能和耐久性两个方面考虑，对该桥采取以下维修加固措施：更换桥面铺装。增加厚度和布筋，对企口铰缝进行处理，既能修补已出现裂缝、剥离等损坏的桥面板，又能加高原有梁板的有效高度，增加梁板的抗弯能力，改善铰结梁板的荷载横向分布，从面提高梁板的荷载能力，又能加强桥梁主板的横向连接，以增强桥梁的整体工作性能；同时应更换桥梁伸缩缝.

        更换桥面铺装能否达到预期效果，关键取决于新旧混凝上能否牢固地形成一个整体。因此，为确保新旧结构共同受力的可靠性和耐久性，需要从施丄工艺上采取适当措施，以提高新旧混凝土的粘结程度。2006年6月份对燕家桥进行了维修加固，采取的主要措施有：

(一）浇筑前的准备 

        1. 对旧桥面进行凿毛处理，先凿去桥面铺装，然后再凿去部分梁顶面混凝土，约2cm左右，并使表面粗糙，成齿状形，箍筋外露。在凿除过程中，要注息保护桥面板、主梁以及原钢筋网的整体结构，避免其受损影响桥梁的寿命。

        2. 在清理完桥面钢筋网同桥面板间的杂物后，先用吹风机把尘上吹净，再用水把桥面板冲净，保证没有浆和杂质，并严格控制标高和纵横向平整度,以保证均匀的、足够的沥青混凝土铺装厚度。

        3. 为使新旧混凝土有更好的粘性，在凿毛后的混凝土面上涂抹一层胶结剂。

        4. 加设新旧混凝土之间的连系钢筋，在旧混凝土层上预埋锚固筋。锚固筋按纵横50cm间距布置，并按计算孔深钻孔，钻孔时皮注意避开梁的主筋，然后清孔并注入化学锚固胶,再埋入膨胀螺栓作为抗剪栓钉。

        5. 布设桥面铺装钢筋，规格为Φ8，间距为15cm*15cm。为确保钢筋网安装位置准确且不沉底，钢筋网每m2设不少于5个撑点.

(二）浇筑 

        1. 采用钢纤维混凝土浇筑铺装层，以减少新浇混凝土的收缩，从而减少新旧混凝土之间产生的差动收缩力，所以应该把好钢纤维泡凝土的搅拌和运输关。 

        2. 钢纤维结块、倒钩、添加方式不妥都可能造成钢纤维缠绕，分布不匀，从而影响钢纤维混凝土的强度，用人工将钢纤维混凝土大致摊铺整平，严禁抛掷和耧粑，防止混凝上拌合物离析。在摊铺过稈中如发现有结团现象，须及时用人工撕开抖散或剔除。拌合料从搅拌机卸出到浇筑不宜超过40 min。

        3. 用平板振捣器压实，再用钢滚筒振动行夯依次滚压，振捣找平时尤其是要将竖起和外露的钢纤维及石子压下去。 

        4. 待混凝土表面无水时，用圆盘式抹平机抹平,经抹平修整的表面不得裸露钢纤维或留有浮浆，以确保桥面铺装的平整度，可用3 m直尺检验。

(三）养生 

        铺装层混凝土浇筑后，由于钢纤维早期强度较高，故应加强早期湿润养护，避免使铺装层过早受力。可使用双层塑料薄膜进行淋水养生，保持相对大的湿度和较高的温度，待测试强度达到普通混凝土相应强度方可安排车辆通行。

(四）防水和排水 

        1. 水泥混凝土铺装层上设防水层,可选用SBS改性沥青，提高沥青面层与水泥混凝土铺装层的粘结力及抗剪切能力，防止渗入水侵蚀桥梁结构物。

        2. 设置有效的排水设施，迅速排除路表水，尽量减少雨水渗入铺装层内,改变泄水孔的设计，使泄水孔既能排出表面水又能排出渗入沥青面层结构或滞留在界面上的水，泄水孔上口应低于水泥混凝土铺装层表面，并设置纵向拌水盲沟，连接各个泄水孔。

(三）沥青面层

        桥面沥青面层设计为两层。桥面上的两层沥青混凝土与路面沥青面层的表面层和中面层相同时，其厚度也应该相同，两层都用空隙率不大于5%的密实沥青混凝上。提高桥面沥青面层的压实度，保证实际空隙率满足设计要求。

五、结束语 

        燕家桥维修加固工程2006年10月完工，通车以来使用状况良好，取得了良好的社会效益和经济效益。

参考文献： 

1. JTGD60—2004,《公路桥涵设计通用规范》

2. JTGD62—2004, 《公路钢筋混凝土及预应力混凝上桥涵设计规范 

3. JTJ073—96, 《公路养护技术规范》

4. 《公路旧桥承载能力鉴定方法（试行) 》,人民交通出版社，1988年

1. 姚玲森，《桥梁工程》,人民交通出版社，1985年

2. 杨文渊、徐犇，《桥梁维修与加固》,人民交通出版社，1995年