S308线危桥加固设计比选方案文档格式.docx

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该段共有桥梁１1座，其中中桥5座，小桥6座.设计荷载等级为公路Ⅱ级;

设计洪水频率为大中桥1/100,小桥涵1/50；

桥面宽度为11m+２×

0.5m，桥梁设计按抗震烈度8°

设防。

该路段始建成于19９9年9月。

近年来，由于交通量的增大，特别是超载车辆的增多，使桥梁超负荷运营,从而造成K１97+24８上沙窝1＃桥、K２01＋740上沙窝４＃桥、Ｋ2１２+9８0红水1＃桥、Ｋ214+3５0红水2#桥桥面铺装沥青层大面积破损、钢筋外露,伸缩缝损坏.车辆通过时产生的跳动和冲击,对桥梁造成附加的冲击荷载,加速了梁板、桥墩台、支座的损坏，严重影响驾驶舒适性和行车安全性及桥梁的使用寿命,需要及时对该四座桥梁进行维修加固.

项目地理位置图

二、桥跨结构现状

（一）K197+2４8上沙窝1＃桥

桥全长87。

4ｍ,跨径组合为6—1３m。

该桥上部结构采用简支空心板，各桥跨均由9片普通钢筋混凝土空心板拼装而成,空心板板厚为40cm，边板宽为1。

６2ｍ,中板宽1。

2４ｍ，原桥面采用３cm沥青砼铺装+9cm水泥混凝土。

下部结构为U型桥台，重力式桥墩,明挖扩大基础。

桥梁全景图见下图1-1.经检测该桥2／3板的板底出现0。

１－0．2ｍ间隔横向裂缝,最大宽度０。

１mm，60％铰缝开裂渗水,板底水蚀0。

6㎡（见图1－2）。

0#桥台左侧侧墙斜向裂缝长5m,宽2cｍ（见图1－3）。

桥面铺装损坏严重，两端伸缩缝破坏，中间橡胶伸缩缝损坏（见图1—4、图1－５、图1－６）。

图1－1　K19７＋248桥梁全景图　　　　　　图1-2板底横向裂缝

图1－3　0＃桥台侧墙裂缝　　　　　　　　图1-4伸缩缝损坏

图1—５　　桥面铺装坑槽　　　　　图1-６　伸缩缝损坏

（二）K2０1+７4０上沙窝4＃桥

桥全长４4.５4m,跨径组合为3-１３m。

该桥上部结构采用简支空心板，各桥跨均由9片普通钢筋混凝土空心板拼装而成，空心板板厚为40cm,边板宽为1.６2ｍ,中板宽1.24m,原桥面采用3ｃm沥青砼铺装＋９cｍ水泥混凝土。

下部结构为Ｕ型桥台，重力式桥墩,明挖扩大基础。

桥梁全景图见下图2—１.经检测该桥1—1板、2—9板、３－8板、３-9板板底30%砼有麻面、腐蚀现象（见图２－2、　图２－3）；

桥面铺装坑槽、破损，伸缩缝损坏（见图2－4）。

图２—1　K201+７４0桥梁全景图　　　　　图2-2　板底麻面　

　　图2-3　　板底腐蚀　　　　　　　图2－4　桥面铺装破损

（三）K21２+９80红水1＃桥

桥全长２3。

６6m，跨径组合为１-13ｍ，桥梁纵轴线与河道夹角３０°

.该桥上部结构采用简支空心板,桥跨均由９片普通钢筋混凝土空心板拼装而成，空心板板厚为4０cm,边板宽为1.62ｍ，中板宽１.24ｍ,原桥面采用３ｃm沥青砼铺装+９cm水泥混凝土.下部结构为Ｕ型桥台,重力式桥墩，明挖扩大基础。

桥梁全景图见下图3—1。

经检测该桥2号、4号、5号、6号、7号板底腐蚀严重（见图3－2）;

桥头路基沉降、1＃台台背护栏带沉降（见图3—3）;

桥面铺装破损,伸缩缝损坏（见图３—4）。

图3—1　Ｋ212+９８0桥梁全景图　　　　　　图3—２板底腐蚀

图３-3护栏带沉降　　　　　　　　图3—4　桥面铺装破损

（四）K214+350红水２#桥

桥全长60m,跨径组合为４-13m，桥梁轴线与河道斜交角度90°

该桥上部结构采用简支空心板，各桥跨均由9片普通钢筋混凝土空心板拼装而成，空心板板厚为４0cm，边板宽为1．62m，中板宽1.24ｍ。

原桥面采用3cｍ沥青砼铺装＋9cm水泥混凝土；

该桥于199９年9月竣工,桥梁全景见图4-1。

经检测该桥板底铰缝开裂、水蚀严重,局部存在混凝土脱落现象（见图４－2、图4-3）。

桥面铺装破损（见图4－4）.

图４—1　Ｋ21４+350桥梁全景图　　　　　图4-２板底水蚀

图4—2　铰缝开裂　　　　　　　　　　图4—2伸缩缝损坏

三、病害原因分析

（一）梁板裂缝

对于非结构性受力裂缝而言，从成因上分析，此类裂缝一般由温度、干缩、或膨胀等变化引起应力所产生的裂缝,此类裂缝一般表现为以下几种情况：

1、网裂:

裂缝一般属于混凝土表面龟裂，无固定规律,其深度不触及钢筋,宽度很小，一般在0。

05ｍｍ以下，主要成因是混凝土表面与内部收缩不均匀；

2、腹板竖向裂缝：

是运营期产生的最常见的病害，梁体的跨度越大,裂缝产生的越宽越长，裂缝宽度一般在0。

20mm左右，间距并无明显规律，此类病害一般由混凝土收缩引起;

3、底板顺桥向裂缝:

一般是顺主筋方向延伸的裂缝，长度一般发展较长,可以达到宽度的一半以上，此类病害通常由保护层厚度不足或混凝土内钢筋锈涨引起。

（二）桥面铺装损坏

原桥面铺装层钢筋网薄弱，混凝土标号仅为C25,浇筑质量较差,伸缩缝损坏,破坏了路面的平整度,造成桥头跳车，水分通过裂缝进入结构内部，降低桥面强度、承载力，未能有效的起到防水及分布荷载的作用,从而造成桥梁板底及铰缝出现渗水泛碱现象.铰缝混凝土标号较低,且不宜浇筑密实,在车辆荷载的反复冲击作用下,出现铰缝开裂及封底砂浆脱落现象。

（三）伸缩缝损坏

伸缩缝混凝土破损、型钢断裂是由于长期在重车的碾压、冲击荷载作用下产生损坏，病害的产生加重伸缩缝处的跳车现象，给结构带来更加不利的影响。

（四）桥梁墩台裂缝

由于桥台基础和台身的收缩变形不一致,对台身砼的收缩变形产生了约束作用，砼台身部分区域出现拉应力产生的裂缝。

上沙窝1#桥由于车辆撞击致使０#桥台左侧侧墙歪斜.

四、设计原则及标准

（一）设计原则

1、技术先进的原则。

桥梁加固技术的科技含量越来越高,从加固材料与施工工艺方面已远远超过同类新建桥梁，并已呈现出明显的学科交叉现象。

要求加固方案应满足设计理论、加固材料、施工工艺的先进性，在确保加固效果的前提下,最大限度地降低对原结构的损伤。

2、安全可靠、适用耐久的原则。

安全性、适用性和耐久性是工程结构可靠性设计的基本内容，它保证了工程结构在设计使用期内具有足够的承载能力、正常的使用性能和不需要过大维修而保持其自身性能的能力。

该原则保证加固后的桥梁整体结构要具有能够满足使用要求的承载能力和耐久性。

3、经济合理的原则.同一座桥梁采用不同的加固方案时,其工程造价相差可高达十几倍，这就存在一个方案的比选问题。

该原则要求在保证加固质量的前提下,应尽量降低工程造价。

通常根据桥梁实际情况,如果加固成本接近或超过新建一座同等规模桥梁的造价时,一般要考虑拆除重建方案。

如果不考虑社会效益的因素，加固成本小于新建成本的50％——6０％是可以接受的。

4、以人为本、方便交通的原则.一是从行车安全和长远效益的角度考虑,一旦发现桥梁病害，有关决策人应该及时计划立项、及早组织实施加固；

。

二是桥梁加固施工时，要制定周密的施工组织设计，既要首先保证施工质量和施工人员的安全,又要考虑尽量减少施工对正常交通的影响，同时还要避免施工污染周边环境或损害施工人员的身体健康,即要满足有利环保的原则。

（二）设计规范及技术标准

1、《公路工程技术标准》（JTGB0１—2０0３）；

2、《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—200４）；

3、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTＧD６２—20０4）；

４、《公路桥涵养护规范》（ＪTＧH11—2004）;

5、《公路桥涵施工技术规范》（ＪTGＦ５0—2011）；

6、《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS146:

2003）;

7、《混凝土结构加固技术规范》（ＧB50３67-200６）;

８、《钢结构设计规范》（GB５00１７-200３）；

9、《公路桥梁加固设计规范》（JＴG/TJ22-2008）。

五、维修加固方案

本项目维修加固的目的主要是保证桥梁结构的安全运营和耐久性,使桥梁结构的服务水平满足设计要求。

针对现已查明的病害和缺陷，对如何提高原桥的承载能力提出了三种加固方案进行比选。

（一）方案一。

局部修复凿补法.混凝土桥面铺装层局部出现了碎裂、脱落或洞穴等现象后，必须局部修复。

修复时先对缺陷表面凿毛，将破损的松散物全部凿除，凿毛应尽量深一些，使骨料露出，然后再用水泥混凝土或沥青混合料修补。

用水泥混凝土修补前,宜先将修补孔润湿,再涂刷上同标号的水泥砂浆（或其他粘结材料），以加强新旧混凝土间的粘结性。

用沥青混合料修补桥面铺装，一般较水泥混凝土容易，且上下结合也较牢靠,施工期间对交通影响也较小,但路面改变了原有结构,作局部修补时有失美观.

（二）方案二。

钢筋网混凝土补强加固法。

桥面铺装层如已损坏严重，可采用全部凿除,重筑铺装层的方法,习惯上常用钢筋网混凝土浇筑修补。

修补前,先将旧桥面铺装层凿去并将旧桥面板凿低数厘米（接合面要求凿成齿形缝）,然后焊接或埋设钢筋锚，再对结合面进行清扫、干燥和粘结剂处理,最后安装补强层钢筋网、浇筑混凝土补强层和养护。

（三）方案三.钢纤维混凝土修补法。

早在70年代，美国和日本等国就开始将钢纤维混凝土成功用于桥面铺装层的维修与加固中，我国到80年代中期也应用了该项技术。

实践证明，钢纤维混凝土系列用于桥面铺装层维修能增强桥面抗裂性、抗弯曲性、耐冲击性和耐疲劳性。

其常用掺量为1％~2％（以体积计），拌和的投料次序和方法宜采用粗细骨料、钢纤维和水泥先干拌而后加水湿拌的方法,其浇筑与常规性普通混凝土基本相同。

钢纤维混凝土系列应用于桥面铺装层的维修与加固,钢纤维混凝土铺装层与旧桥面可构成完全粘结的形式，与行车道板一起共同受力，作为行车道板抗弯拉的部分参加其复合板材的弯曲，且钢纤维混凝土连续桥面在支座处可承担负弯矩,因而可提高主梁的承载力，对简支梁桥桥面可设置SFRＣ塑性铰,取消伸缩缝装置,形成连续桥面，以增加桥面行车的舒适性。

经综合分析比较，方案一费用最低，但只适用于混凝土桥面铺装层局部出现损坏而主体结构完好的桥梁，加固法治标不治本,尽管其费用低,却不能彻底消除安全隐患，方案二可有效提高原桥的承载能力，改善行车舒适性，方案三费用较方案二较高，但在桥梁受力、性能方面不仅具有普通混凝土的优良特性,且显著地改善了混凝土的抗拉性能、抗弯性能、抗冲击性能和抗疲劳性能,具有较好的延性及控制裂缝的能力.结合桥梁结构病害影响、桥梁现状的检测结果，从长远考虑推荐选用方案三。

六、施工要点

（一）确保有一定的铺装层厚度 

近几年来，随着交通量及重型车辆的日益增加，过薄的桥面铺装层已不适应发展的需要，尤其是伸缩缝及桥头附近的桥面铺装层受到荷载冲击较大,混凝土施工缝处是个薄弱环节,这些地方更需保证混凝土铺装层的厚度，必要时还需配置加固钢筋。

（二）桥面铺装层能否铺好，桥面损坏部分能否修不好，关键是新旧混凝土能否粘结好，这又直接与底层混凝土是否妥善处理以及浇筑修补材料的质量有关.在进行桥面铺装层新铺和修补施工中，应着重做好如下几点工作：

1、旧混凝土表面处理。

桥面铺装修补前，应先凿去破损的铺装层（若为沥青混合料铺装层,则务必全部凿除）,然后再凿去梁、板表面混凝土约2cm左右。

并使凿后混凝土表面粗糙、成齿形、箍筋外露。

此外，还需将凿后的混凝土松散粒、砂石、污泥等杂物清除干净。

2、材料质量要好。

用于桥面铺装浇筑及修补的材料质量要优,骨料级配要好，并要求有良好的和易性及浇补时充分捣实。

修补桥面宜优先采用干硬性混凝土或钢纤维混凝土，以减少新浇混凝土的收缩,提高补强效果.

（三）桥面铺装维修的同时对损坏的伸缩缝进行维修或更换,以及桥梁其他病害的处治。

七、荷载试验及定期监测

（一）该桥加固后在使用过程中,应对结构定期进行监测，监测内容有:

挠度变化情况、腹板裂缝情况.监测时间间隔不宜超过一年。

（二）桥头需设置30吨限载标志。

（三）其他未尽事宜按部颁标准《公路桥涵施工技术规范》（JTJ0４１—2000）、《公路桥梁加固施工技术规范》（ＪTG/TJ23－2０0８）等有关规定办理。