江西省公路旧桥加固技术研究与实践Word文档格式.docx

1、（Pa_i 大桥设计荷载为汽?D13，拖?D60，桥面净宽为净-7+2 0.25m。上部构造为 5孔 45m（矢跨比 1/6）的双曲拱，横向 6肋 5波。下部构造为重力式实体桥墩和加后座的 U型桥台。除德兴台奠基于密实卵石层以外，其余墩台均建于千枚岩基岩上。X6xst_gQ 1.2 香屯大桥病害状况._ _Ctd_$（1）主拱圈裂缝 /_#_zs 主拱圈中波纵向裂缝，检查时发现各孔中波波顶均存在纵向裂缝。_,_P=.x_%_ 肋、波连接处裂缝。各孔拱波与拱肋连接处大部分均发生裂缝。_pl/ek0QX 拱肋裂缝。各孔拱肋均有横向裂缝，有不少是 U形裂缝，这些裂缝多发生在拱顶前后 10m 左右范围

2、内。_uz_h TNf 横系梁裂缝。为数较少但除第 1、4孔外均有发现。ElK_ _M_d （2）主拱圈轴线下降 _D）_ _f 主拱轴线普遍下降，拱顶下降 518cm，L/4 点下降 09cm，而且上下水下降值很不一致。15OzO_.Ud （3）桥面变形及破碎 _8fktk_?|桥面纵向变形已呈波浪形，但高差尚不很大。而桥面破碎现象甚为严重，且集中在 3、4、5 孔及两台后座上，在墩顶附近伸缩缝处裂缝尤其发达，以致破碎露筋。VCwC_$_ts （4）腹拱、立墙病害 HDa_e_Jk_ 腹拱及立墙均为浆砌片石材料，由于防水层质量差，许多腹孔及立墙上均有渗水痕迹，以致发现不少因长年流水侵溶悬挂着

3、的“石笋”。腹拱圈及立墙上也发现有裂缝。p_C_CHxa （5）桥台后座变形严重 ta_$&_$l 两桥台后座挡墙与桥台连接处沉降缝均增大至 810cm（设计为 2cm），且从外部可见内部填料中的空洞。在横向、后座两挡墙均偏出桥台外缘 58cm。后座上桥面沉陷多次,修补时发现其填料在上层 2m 左右为煤渣，车辆通过时，煤渣则由沉降缝处外泄，因而其上路面不能稳定。g_yk _e2n 墩台身裂缝 pl$wyW-_ 各桥墩上均存在竖向裂缝，反映了施工时混凝土浇筑及水泥、骨料质量的一定问题，但裂缝多般为早期出现的许多裂缝，因年代较久，沿缝出现白色晶体析出物。F_rC5fj 浆砌片石桥台上亦发现不少竖向

4、、斜向裂缝，但较细微。eu:_ks 1.3 香屯大桥加固设计要点 h8cRuoZC 通过对该桥进行检查及分析的情况来看，尚未发现墩台基础出现病害的反映，即使是置于非岩石基底上的德兴岸桥台亦未发现位移的迹象，所以大桥的加固主要针对上部构造和桥台后座。Y0J_:_c?,1.3.1 主拱圈加固 pAZ_a_ （2）本桥采用喷锚混凝土补强提高旧桥承载能力达到预期效果。n（_dyU 2、320国道灵溪大桥（体外预应力直索加锚喷法、梁式桥）b_?VByJ_l 2.1 灵溪大桥概况 _F_ 9d6#灵溪大桥位于 320国道上，原是一座年代已久的老式桥。该桥于 1970年 10月由七孔不等跨八字撑架木梁桥改建

5、成七孔不等跨简支钢筋混凝土梁桥，全长 119.99m，上部构造为四梁式 T梁。下部构造均为重力式墩台、八字墙。设计荷载为汽?D13、拖?D60，桥面净宽为净-7+2 0.5m 人行道。320国道改建成二级公路后，该桥通过的交通量较大，并常有 200?D300KN 左右载货重车经过，且来往行人及自行车、板车亦较多。因此该桥成为全线缩颈段，时有交通事故发生。为确保交通畅通，与行人和车辆交通安全，经上级批准，将此桥加固和拓宽为荷载标准汽?D20，挂?D100，桥面净宽为净-9+2 1.5m 人行道。_o|c_&$）m 2.2 灵溪大桥拓宽加固方案 z_?y_（E 2.2.1 拓宽加固 aZyG*_P

6、 灵溪大桥两端引道已改建为二级公路，混凝土路面亦已修建完成。另改桥位新建已属不可能。故仅就地改建或拓宽加固两种方案进行了比较。_Z_N_UPE （1）就地改建方案。为了不中断交通，就地改建就必须搭便桥，由于桥下水深常年在34m 左右（因下游建坝），搭便桥费用较高；且改建需拆除原有上、下部结构物，又需一笔可观费用。但改建后，各桥孔跨径标准全部结构都是“新”的，在心理上感觉更美观、耐用、可靠。i,%_ N_#_ （2）拓宽加固方案。此方案可不需搭便桥，只需适当控制交通，边通车边拓宽加固。由于可以利用原有墩台，拓宽加固主要在上部构造上进行，因而可节约更多投资。只要拓宽加固方案得当，亦可满足设计荷载要

7、求。但桥孔尺寸长短不一，原桥混凝土标号低，又有一定的病害，虽经拓宽加固，似乎总感觉不如新桥。4:733Q3o_K 经过研究讨论，认为按照江西现时公路建设资金紧张的状况，能节省的建设费用应尽量节约、以投入到其它必需的建设项目中去，故应选择拓宽加固方案。_UxQYjF E 2.2.2 原桥主梁加固增强方案 6 b?K-）_kL 加固增强方法很多，如：以锚喷或现浇混凝土方法增加 T梁受拉区钢筋及加大梁身断面；以钢板粘贴加固增强；以体外预应力加固增强等。据计算，原主梁增强至能承担汽车-20 级，挂车-100 的设计荷载需增加较多钢筋，费用较高，故不选用法；法因钢板外露，需经常养护且粘贴钢板不易使其紧密

8、与梁身结合，故亦未采用。法所需钢材较少，且施加预应力可使梁裂缝减少或闭合，施工也简便，但也存在预应力钢材防锈蚀问题及加强经常养护问题，同时预应力钢材直接受大气温度影响较大。经反复研究，决定采用先用体外预应力加固增强，再以喷射混凝土将其覆盖的方案。此方方案既可解决预应力钢材防锈蚀问题，又可避免其直接受大气温度影响，同时喷射混凝土后尚可增加梁身抗剪能力。oL d=x/_ （1）利用墩顶上两孔梁端空间设置现浇横向悬臂挑梁，其上安装预制的微弯板。H!,V7R _ （2）在挑梁悬臂部分架设预制的 形人行道梁。两边桥孔人行道梁较主梁长，一端支承在边墩挑梁上一端支承在路堤上特设的支墩上，此举系为了避免加宽桥

9、台。3m_2yl_ （3）在人行道梁内侧的凸缘与旧桥面板间，用 25 号混凝土浇筑桥面加宽部分，桥面铺装层混凝土同时浇筑形成净-9m 行车道，在桥面铺装层及桥面加宽部分，均设置了钢筋网，使整体性能加强。dVG_c_th;（4）桥面伸缩缝设置在挑梁顶中心，将行车道铺装延伸搭架在挑梁上形成。挑梁上桥面铺装层下垫设二层油毡，使其能随温度收缩。伸缩缝中充填聚氨脂材料。u_C#F :B_|_r_s O_8rd_*+_ 2.3 加固后试验结论 h_F_3E （1）从挠度测试结果表明，试验荷载下人行道梁和 T梁挠度均很小。推算得的汽?D20荷载（已考虑冲击系数）作用下 T梁挠度仅为 3.607mm，其 f/

10、L=1/4574；人行道梁挠度为 4.142mm，其 f/L=1/4104，均远小于 L/600，完全满足使用要求。3_O2vY1Y2 从第二加载阶段挠度实测值与计算值比较表可看出，实测值大大小于相应荷载的计算值，其校验系数仅为 0.3290.369，说明人行道梁和 T梁的实际刚度比理论计算用的刚度大很多，如 T梁计算开裂惯性矩为 0.0978m4，返算的实际惯性矩为 0.14135m4，而梁的计算换算惯性矩为 0.23197m4。a_%EHL,F （2）由测试资料可知，加固拓宽前后跨中加载弯矩增大 1.631 倍时,实测的边 T梁挠度和梁底受拉区钢筋应力仅分别增大 1.071倍及 1.063

11、 倍，可见该桥在加固拓宽后上部结构承载能力大，安全可靠。_S_Vzm_Ci （3）由测试资料推测的汽?D20荷载作用下梁的应变、应力值与行人荷载、恒载作用下梁的应变、应力值均较容许值为小，可见加固拓宽后桥梁结构完全满足设计要求。/U_Pq6_ 2.4 大桥加固效果评价 4xFAFKlx_ （1）灵溪大桥采用先以体外预应力加固 T梁，后用锚喷混凝土使预应力钢束与梁体粘合的加固方法，是行之有效的，达到了预期的目的和效果。此法在国内尚系第一次使用，它不仅使梁的抗弯、抗剪强度及刚度得以增大，且能有效地防止预应力钢束因暴露在大气中引起锈蚀，也使其不直接受大气温度影响，即可使预应力钢束工作安全可靠，也减少

12、了今后养护工作和费用。该方法具有施工设备简单、施工操作容易、施工速度快和在施工过程中基本不中断交交通等优点。尤其通过施加预应力，主梁将会产生上拱，这对改善旧桥的下挠状况是十分有利的，且可使裂缝减小或闭合。施加体外预应力与喷射砼加固旧桥的组合体根治了原结构由于裂缝等原因产生的应力集中并恢复了原结构变形的协调性，使其能抵御更大的外荷载。喷射砼包裹着预应力钢筋，既发挥了预应力的作用，又发挥了喷锚砼优越性，也解决了体外预应力钢材养护难题，经济效益十分显著，为类似桥梁的加固改造提供了一种十分有效的好途径。e7_&EGR?（2）灵溪大桥采用在墩上浇制的悬臂梁上架设人行道梁以加宽桥面的方法，使人行道梁除承受

13、人行荷载外，还分担了部分行车荷载，充分利用其承载能力，节约了建造新的深水墩台的费用，可供类似梁桥拓宽桥面参考。XYscZ （5）该桥加固拓宽施工除部分项目系在半幅通车的情况下进行的。其余均是让车辆双向通车，社会效益明显。WCp6_g&%O （6）本桥设计的重点是巧妙地利用了墩上悬臂梁来加宽桥面，避免加宽墩台，即节省了经费，又大大加快了进度，同时施工操作又简单。&N%-_.&t （7）不同的桥梁具备不同的特点，但同类型的桥梁有着相同的特性，其加固方法可以借鉴，但也要具体问题具体分析，巧妙地利用其特性，则许多难点就可迎刃而解。如灵溪大桥墩上悬臂梁、边孔人行道梁的设置。y_G_sBc （8）该桥加固

14、拓宽后营运至今，经跟踪观察使用情况良好。ZQ_s:3、赣州西河大桥（钢纤维砼加固负弯矩区、双悬臂梁桥）1fFk#BE-%3.1 西河大桥概况 Mq6_Q0_7 赣州市西河大桥位于市区内，跨越章江，为该市联络东西城区及由 105 国道进入市区的跨江通道。该桥桥长 256.2m，为 9 孔双悬臂钢筋砼梁桥，孔径为12.6+7 33+12.6m。悬臂孔挂梁计算跨径为 14m。原设计荷载为汽?D10、拖?D60，桥面宽度为净-7+2 1.5m 人行道。该桥于 1955年按苏联标准图并参照洛河桥施工图设计，1956年建成通车。C_R_|?9V_ 由于大桥建成后交通量日益增多，汽车载重愈来愈大，致使该桥已

15、在主梁正、负弯矩区、牛腿上出现众多裂缝，桥面铺装及伸缩缝亦出现破碎及其它损坏现象。由于该桥病害严重，故被禁止稍重车辆通过。1992年以来，赣州公路分局曾先后三次组织对该桥进行检查，拍摄录像。1993年在对大桥进行加固设计前，亦进行了较全面细致的检查。|e3_YT_LsI 3.2 大桥病害检查情况 _?_5h_wz 西河大桥病害主要表现在：_Y Xx_Wu8 （1）主梁裂缝及主梁变形 Iol X0S_ 主梁裂缝主要发生在锚跨中部（正弯矩区）梁的下缘及悬臂梁根部（负弯矩区）上缘，后者大都贯穿整个车行道翼板。各裂缝宽约在 0.10.5mm 之间。此类裂缝显然是由于大量重车通过使梁的受拉区开裂，属正常

16、现象。但由于负变矩区裂缝在上面，雨水易从裂缝渗入梁内，引起钢筋锈蚀及砼强度降低。0_61_f_ 主梁永久性变形严重，从桥栏杆柱变化，可明显看到这种波浪起伏状态，墩台处与墩中桥面高差大者已达 6cm 左右。_/bqJ6$（2）牛腿裂缝 JhB_$_s 牛腿裂缝大都发生在悬臂孔赣州方向的主梁牛腿上。裂缝大者达 21mm 之多，为支座附近竖直裂缝。第七孔处下水南昌方向牛腿砼在支座处脱落一块，支座钢板外移，钢筋外露，支撑其上挂梁，锈蚀严重。挂梁上牛腿裂缝较少，大多是（嵌固端）转角处斜裂缝或竖向裂缝。E _A1j*gd 在后来凿开牛腿原砼时，发现由于钢筋较密，砼有浇筑不实之处，有空洞存在。*Kw/i_l

17、I （3）桥面及伸缩缝 H_MgO_z 桥面呈波浪状。桥面铺装层裂缝及破碎现象甚为严重，在墩顶处及挂孔牛腿上伸缩缝处裂缝尤其发达，以致破碎脱落。究其原因，可能是因桥面铺装层下是较软的油毛毡防水层，在重车及冲击荷载作用下易产生这种破裂现象。8m_）_ _E6 悬臂孔上伸缩缝全部破坏，缝壁破碎。_YAg_,3.3 西河大桥加固方案:ytZ&*_ThPD （2）由于牛腿是悬臂梁桥的一个关键部位，它是否牢固可靠对桥梁能否维持安全通行是起决定作用的因素之一。牛腿又是悬臂梁的薄弱环节，牛腿处梁高突变减小，截面凹折转角多，而要传递的集中力数值非常大，且频繁承受车辆冲击力作用，所以是受力非常复杂的部位。现有各

18、种验算方法带有相当的近似性，还不能完全反映受力情况。为此，对牛腿加固我们提出了两种方案：_bDPT1AF 方案一：凿除原牛腿的低标号砼（旧 170号砼），改为浇筑 30号钢纤维砼。浇筑钢纤维砼时，在新老砼结合面上涂以环氧砂浆以增进两者粘结。Yt;.Z$i _,方案二：将挂梁从两个支点搁在主梁上改为以多支点搁在端横梁上。此种方案，可使原牛腿上受力减少，但牛腿的砼则因破碎开裂，仍需凿除后重浇新砼；端横梁也因原宽度不足及标号过低，也需凿除重浇加宽，这就增大了工程量。该方案另一缺点是传力情况不明确。7e&%R4_b 实桥加固时采用了第一方案。.o_oNS_ 3.3.2 主梁负弯矩的加固 sxL_q_3

19、（根据检查、测试资料及计算成果，主梁负弯矩区在一般荷载下即产生大量裂缝，其上桥面铺装层亦产生大量网裂。此种裂缝不仅不美观，使人产生不安全感，在实际上也会因雨水渗入主梁和翼缘板中，导致锈蚀受力钢筋，影响桥梁使用寿命。_sCpy_u 在考虑加固方案时，根据计算资料增加了纵向受拉钢筋，置于原铺装层范围内，计算结果还表明，由于新设计标准的荷载负弯矩作用，桥面砼的拉应力将达到 3.96Mpa，采用现桥涵设计规范中所列各标号普通砼均仍会因抗拉设计强度无法满足而使梁顶开裂；只有采用钢纤维砼，其抗拉设计强度有可能大于此拉应力，从而保证桥面不出现裂缝。故我们在加固方案中对负弯矩区桥面铺装层采用浇筑钢纤维砼，要求

20、其与梁顶翼缘板真正牢固连成整体。所以在将梁顶翼缘板顶打毛外，还要在其上设锚筋和在顶面上刷粘层剂使新老砼紧密结合。在浇筑钢纤维砼铺装层前，尚需用高分子化学材料压入梁顶的裂缝内，使裂缝粘合。_L_ _6jT 对此负弯矩区加固提出的另一种方案是在桥面铺装层范围内采用无粘结预应力加固。此措施旨在使桥面原裂缝进一步闭合，同时可因悬臂负弯矩减小而减小悬臂端挠度，并减轻主梁和挂梁衔接处冲击。该方案因施工工期短、施工技术较新，且需一定设备，一般施工队伍不一定具备条件而放弃。O _fg-gCF8 3.3.3 主梁锚跨及挂梁正弯矩区加固 pJ_D8_c 在按承载能力极限状态计算时，在汽?D20、挂?D100 荷载

21、作用下主梁截面强度不满足，故需补强。补强的措施是在凿去原桥面铺装层及油毛毡后，将原桥面打毛，用锚杆在原铺装层厚度范围内加一层钢筋网，然后浇筑 30 号 UEA补偿收缩自防水砼。采用 UEA补偿收缩自防水砼的目的是因为 UEA补偿收缩是一种适度膨胀的砼，在钢筋和邻位约束下，可在砼中建立 0.20.7Mpa预压应力，使结构达到抗裂防渗的目的，即解决防水问题。挂梁则除在原铺装层厚度范围内不增钢筋网外，其余均与主梁加固方法相同。gI*OQ4b 3.3.4 主梁裂缝粘合 7=_8e|_$K_ 为改善主梁负弯矩区受力情况，并增加梁板耐久性能及刚度，同时为了在加固施工中需要将导梁移孔时，主梁及挂梁能安全承受

22、在上通过的导梁设备重，本桥加固设计采用了以高分子化学材料对主梁及挂梁裂缝以压灌的方法，使裂缝予以粘合。_$i_3_6 3.4 试验结果 j_C_s_M1_s （2）在黄河车及大交通车作用下，考虑了冲击系数实测活载应力值，与恒载应力计算值合计值，均小于砼轴心抗压强度和钢筋抗拉设计强度值。说明该桥承载能力完全满足设计荷载标准（汽?D100）。yA!#u_%g_ （3）由实测最大挠度值可见，锚跨跨中挠度为计算跨径的 1/4583，远小于规范的1/600。悬臂跨悬臂端在两列大交通作用下的挠度为悬臂长度的 1/788，小于规范的1/300。说明加固后桥梁刚度是较好的。,_r_aW_ 3.5 加固效果与跟

23、踪观察/|I_gN$w 赣州西河大桥通过在桥面铺装层内增设纵向钢筋，用钢纤维砼重新浇筑牛腿和浇筑负弯矩区桥面铺装层，用 GJK-1 高分子化学材料粘合梁体裂缝等措施，将西河大桥原仅能承受汽?D60 的承载能力提高到汽?D100标准，说明此种加固方法是有效的。施工期限也较短，经费也较少，完全可以应用到同类的双悬臂钢筋砼梁桥加固上。该桥经加固后开放交通至今，使用情况一直良好，经跟踪观察未发现新的病害。C_Y_A_w 1987年 320 国道改线测设时经与新桥方案反复比较后决定利用该桥。为判定黄花大桥既有结构状况和承载能力及进行加固的可行性，1992 年元月对该桥进行了详细的结构检查和静载试验，以期

24、对大桥上下部构造的承载能力（强度和刚度）进行鉴定，为加固拓宽利用该桥提供科学依据。e6f 于墩台上挑出悬臂梁，然后增设边拱肋，修建拱上构造，拓宽桥面至净-9+2 1.5m，重修桥面铺装。ZJM_-4O1 优点：拓宽部分直接传力到墩台上，受力明确，对原桥各拱肋受力影响不很大。iV_g.sP-缺点：墩台上挑出的悬臂梁，因要承受增设的拱肋，故必须做得较强劲，造价较高，施工难度较大。_MOY_.$M,1 拓宽方案二 i2A_T/?_ 在桥的两侧和重修的桥面一道现浇车行道悬臂板和人行道悬臂梁，再在人行道悬臂梁上搁置微弯板。_V6?k_u6k 优点：采用悬臂梁（板）加微弯板结构，构件轻巧，并充分利用了重建

25、砼桥面作为悬臂梁（板）的锚固端，造价比方案一低，施工（安装）也方便。Id（o6jJ_ 缺点：悬出部分主要依靠边肋承受，故受力不如方案一有利，因此应对拱肋予以加固加强。udR*o0 经对方案一、二的经济技术比选，最后采用拓宽方案二作为本桥拓宽方案。u_yENZP （3）拓宽设计要点 Xj_SVRO_ 由于该桥为空腹式双曲拱桥，现采用悬臂梁结构来拓宽大桥桥面，所以应尽量使悬臂梁处于拱上立柱或附近，使得尽量通过立柱来传力给主拱圈和墩台上。_|%_eu 车行道桥面悬臂板和人行道悬臂梁根部支于原拱桥侧墙上，悬臂板和悬臂梁相交处亦浇成一个整体。人行道板采用轻巧的少筋微弯板。u_u_HR_!为加强主桥的整体

26、性，减少桥面接缝，桥面铺装采取全桥连续续，仅在桥面两头各设置一道伸缩缝，桥面在跨墩（柱）部分底层设置钢筋网。jSRE1t_qh 4.3 黄花大桥加固效果与社会效益分析 _p/F _$（1）社会效益好。s_3kHND_dC 黄花大桥于 1993年 10 月完成加固与拓宽施工并通车，营运至今，大桥状况良好，现该桥通行的交通量达 8000余辆/日。0m$f9b|Q?（2）本桥梁采用锚喷钢筋砼加固和悬臂式拓宽的技术方法改造，不仅便于施工，确保质量，而且施工期间可不中断交通，因而社会效益显著。_im|（4 f （3）本桥采用加固拓宽方法改造，不仅在总体上具有上、下部构造配合恰当之优点，而且给人们以轻巧、

27、优美、安全之感，施工亦安全简便，质量易于保证，工期短。从而说明该桥加固拓宽设计新颖、美观、实用，结构合理，便于施工。9 l!_W （4）该桥梁改造工程费用低。经加固拓宽后的黄花大桥，不仅满足了汽-20，挂-100，净-9+2 1.5m 人行道的二级公路桥梁设计要求，而且比新修桥梁节约经费 150 多万元。同时节约了大量的钢筋、水泥、木材等建筑材料。M_hDPt9J （5）黄花大桥的加固与拓宽设计被江西省交通厅授以优秀设计二等奖。56_t9h/y_ 5、进贤北门桥（外包砼加大截面、刚架拱桥）h3_D_?Iom 5.1 北门桥的概况 _lja2b_rX 进贤北门桥位于江西省进贤县县城，于 1984

28、年竣工通车。北门桥桥梁总长 55.6m,主孔为 1 孔净跨 36m 的刚架拱，矢跨比为 1/6，南北副孔为跨径 6.0m 的微弯板组合梁。基础及下部结构为组合式 L形桥台与桩基础，桥面净空为净-7+2 1.0m 人行道，原设计荷载为汽车-20 级，挂车-100。_/+_ 北门桥通车后，在对该桥进行验收时，部分拱腿拱脚断面上缘即出现裂缝。1987 年抚州供电局运输一台主变压器时，上海城建学院曾对该桥进行检测，上述裂缝深达450mm 左右，裂缝宽度为 0.6-0.8mm。检测后所附进贤北门桥承载能力评价报告中指出：“刚架拱与副孔简支梁的伸缩缝北边拉开 12mm，南边拉开 20mm，说明桥台有水平位

29、移，不均匀沉降和转动，北边桥台沉降较南岸桥台多一些，以上变位主要是由于台后高填土沉降引起，桥台变位是引起拱腿根部开裂的主要原因之一。”_huFT_z_;由于拱腿系刚架拱桥的主要受力杆件，考虑到安全问题，南昌公路分局将该桥列为危桥，对通行车辆采取限载 100KN通过。_S_R_U_C （4）行车道主要发现横向裂缝，主孔与南、北副孔伸缩缝均向两侧滑动，而且有一定规律可循。_*ei_G 5.3 加固方案及其内容 MLJs-_*_ 通过对老桥的计算分析，我们认为应对老桥进行全面加固，并依靠加固后老桥本身的结构来达到满足通行超重平板车是一个最为安全和兼顾长远利益。V）x（lsSX （1）加固的具体范围及内容 j.=z_QP?拱脚断面 7CqAI6Eg_ 拱脚断面由于开裂严重，且经常处于水位之下，所以必须重点加固。可采用以下办法：将拱腿断