高速公路桥涵加固设计分析

摘要：为适应交通量的发展，有必要采取改扩建措施增加道路的通行能力，而桥梁改造是改扩建工程的关键环节。本文以京沪高速公路沐阳段为依托，在对该路段桥涵技术状况调查分析的基础上，提出了桥梁加固设计的方案，为其他类似的工程提供指导。

关键词：公路工程；高速公路；拓宽改造；桥涵检测；加固设计

1工程概况

交通量统计数据表明，随着道路交通量的增加，京沪高速新沂至淮安段在高峰时段的服务水平已有所下降，尤其是淮安至江都段的服务水平降低明显。根据现有公路的技术标准，当前京沪高速新沂至淮安段的已经明显不能适应其功能地位的需要，有必要对限制京沪高速公路整体通行的部分路段进行改造升级，而且京沪高速已有部分路段陆续开展了改扩建工作，改造效果较好［1］。从交通量来看，京沪高速新沂至淮安段原双向四车道的设计已经难以满足道路通行需求，特别是节假日的大规模拥堵表明道路通行能力受到限制，有必要采取改扩建措施提高道路的通行能力，将现有四车道扩建为双向八车道，从而提高道路的整体服务水平，提升道路沿线区域城市的经济竞争力。桥梁作为道路改扩建工程建设的关键节点，有必要对桥涵现有运营状况进行评定，为桥涵的加固设计提供依据。

2现有桥涵技术状况评定沐阳施工

2标段的桩号范围为K752＋150～K761＋650，该标段涉及维修加固的桥梁共5座，另有13座箱涵通道和14座圆管涵。为准确定位桥涵病害位置，桥涵病害调查前应对桥梁结构部件进行编号。以桥梁小桩号至大桩号方向为前进方向，桥台编号依次为0＃台和N＃台，桥梁孔号自第l孔，第2孔依次递增至第N孔。桥梁的构件编号对单幅桥以里程增加方向为前进方向，从左侧向右侧依次编号；对双幅桥从外侧向内侧依次编号，起始编号为1＃。桥涵病害调查各结构的编号见图1。2．1桥梁的技术状况。沐阳施工2标涉及到维修加固的桥梁共计5座，从桥梁病害调查来看，5座桥梁的总体运营状况良好，结构状况良好，主线桥梁上部结构部分病害已经得到处治，见表1。预应力混凝土空心板梁底板存在多处裂缝病害，在运营期养护阶段，大部分裂缝己完成封缝、灌缝处治，但现场检测发现2座预应力混凝土空心板梁桥底板存在新增的纵向裂缝，未见横向裂缝，另有2座预应力混凝土空心板梁桥的铰缝存在渗水、析白病害，但未见明显单板受力现象。装配式预应力混凝土组合箱梁桥上部结构均存在裂缝病害，个别腹板存在竖向裂缝，在运营期养护阶段，大部分裂缝己完成封缝、灌缝处治，效果良好。现场检测发现新沂河大桥未加固联跨箱梁底板、腹板新增大量裂缝，新沂河大桥部分孔跨己进行体外预应力加固和粘贴钢板维修加固，效果良好。S245分离式立交桥部分孔跨已进行粘贴钢板维修加固，效果良好。在对桥梁现有病害进行汇总统计之后，依据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG／TH21—2011）对全桥的技术状况进行评定［2］。其中，评定等级为1类桥有1座，评定等级为2类桥有4座，各桥梁的结构型式及评定等级见表2。2．2通道和涵洞的技术状况。沐阳2标段通道技术状况总体技术状况较好，存在主要病害为裂缝、钢筋锈胀和积水。通道顶板、侧墙普遍存在裂缝，部分通道裂缝较多、裂缝宽度超限，部分通道局部存在钢筋锈胀、破损等表观缺陷，另有少量通道铺砌存在积水现象。沐阳2标段涵洞技术状况总体技术状况较好，存在主要病害为积水和堵塞。箱型涵洞普遍存在积水现象，圆管涵洞口普遍存在杂草丛生的病害，个别洞口存在杂物堆积、洞口堵塞现象。2．3检算结果汇总结论。为全面评价桥涵的使用状况，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）的相关要求对桥涵的承载能力进行验算分析，荷载采用公路－I。针对桥梁的具体情况，在承载能力评定计算中重点考虑新老荷载标准的区别、拓宽结构对老结构的影响、既有桥梁检测结果对承载能力的折减、计算模型简化等［3］。上部结构承载能力验算结果见表3（16m和20m跨径的预应力混凝土空心板桥上部结构承载力较好，仅列出13m跨径的计算数据），下部结构承载能力验算结果见表4，通道承载能力验算见表5。由表3～5的验算数据可知，3种跨径的预应力混凝土空心板上部结构承载能力均较差，20m预应力混凝土空心板梁桥顶板跨中抗弯不满足要求，箱型通道的承载能力全部符合要求。因此，对于承载力不满足要求的桥梁部件应进行加固处理。

3桥涵加固设计

结合桥梁检测结果和该路段拓宽改造的要求确定桥梁维修加固方案，S245分离式立交桥扩建方案为拆除第3联，25m组合箱加固利用；新沂河大桥扩建方案为分离新建，左幅第2，5－6，8－9，11－12未加固的联跨进行加固，其余均拟拼宽利用。结合桥梁病害情况，通过粘贴碳纤维布、粘贴钢板的措施提升桥梁结构的承载能力［4］。13m预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布抗弯加固范围为10＃～13＃板梁。16m预应力混凝土空心板粘贴碳纤维布抗弯加固范围为10＃～13＃板梁。20m预应力混凝土空心板桥双柱墩盖梁跨中粘贴钢板抗弯加固。25m装配式预应力混凝土连续箱梁桥采用碳纤维布和钢板抗弯加固范围为4＃梁（内边梁），4＃梁加固范围为全桥所有跨。对于梁体出现的裂缝、破损、露筋、渗水等问题，应结合病害出现的桥梁结构部位进行有针对性的处治［5］。对于缝宽小于0．15mm的裂缝，采用树脂封闭胶进行涂刷封闭处理，对于缝宽大于0．15mm的裂缝，采用裂缝灌注胶或专用环氧树脂浆液进行灌缝处理。桥梁破损和露筋的部位（除护栏外），均进行钢筋除锈阻锈和混凝土破损修补处理，混凝土修补采用的材料根据病害所在部位的重要性采用不同的材料。空心板梁底板存在通长纵向裂缝（部分裂缝已经进行过灌缝处治），裂缝宽度较宽，裂缝达到0．18mm，且纵向裂缝有渗水、渗水痕迹。针对裂缝贯通底板情况，考虑通过灌注水泥基灌胶料自上到下对裂缝进行封堵，使水泥基灌胶料填充到底板纵缝腔内，腔外底板通过灌缝对裂缝进行封闭。另外，在底板粘贴双向碳纤维网格加固，以提高底板纵横向抗裂性能及刚度。当空心板梁底板存在通长纵向裂缝，纵向裂缝无渗水或渗水痕迹时，在底板粘贴双向碳纤维网格加固［6］。对于空心板梁铰缝存在通长渗水析白的病害，采用铰缝加固方案，仅靠近墩台处很小范围内铰缝渗水可不做处理。此外，对于内边梁翼板未设置滴水檐的桥梁，应增设滴水檐。对于支座存在的问题，可根据支座病害情况，逐桥逐墩对支座进行维修更换设计。对于伸缩缝的病害问题，既有桥梁伸缩缝与拼宽部分桥梁一同更换。部分下部结构盖梁存在明显受力裂缝，应采用粘贴钢板的方案加固。

4结论

1）交通量调查是道路改扩建工程的重要依据，桥梁改造设计应与道路交通量相匹配。2）桥涵技术状况评定不仅要对现有桥梁的病害情况进行调查分析，而且应验算桥梁结构的承载能力，确保桥梁结构的安全。3）桥梁加固设计应结合桥涵技术状况评定情况，根据桥梁各部件病害的具体情况，提出针对性的防治措施。

作者:朱建波 单位:中设设计集团股份有限公司