田中華

(長沙市公路橋梁建設(shè)有限責任公司)

1 工程概況

M 大橋是一座位于湖南某縣的預(yù)應(yīng)力混凝土術(shù)式組合拱橋，主跨度為150 m，橋梁孔跨參數(shù)為515 m +150 m +415 m。主拱計算矢跨比為1/8，橋面的凈寬度為13 m，其中行車道寬度9.0 m，人行道寬度2 ×1.5 m，汽車以及掛車設(shè)計荷載等級分別為－20 級與－100 級，人群設(shè)計荷載為3.5 kN/m2。

2 橋梁病害分析

2.1 拱座上立柱、拱座主要病害

M 橋岸當前的拱座與拱座上立柱部位都出現(xiàn)了較為嚴重的裂縫現(xiàn)象，立柱前后緣都存在數(shù)十條裂縫，裂縫多為豎向，且寬度均在0.2 mm 以上，更有些在0.5 mm 以上，其中最為嚴重達到了2.5 mm;拱座的后緣也存在大量的網(wǎng)狀裂縫，其中一些寬度達到了1.0 mm 以上，前緣則存在較大的橫向以及豎向的裂縫，裂縫寬度均在0.2 mm 以上，其中最為嚴重的達到了0.6 mm;拱座上、下游兩側(cè)面也存在大量裂縫，為網(wǎng)狀以及斜向裂縫，問題最為嚴重的裂縫其寬度為1.57 mm。在岸拱座立柱以及拱座部位也有裂縫現(xiàn)象，但并未達到以上提及的部位的嚴重程度。

2.2 下弦主要病害

M 橋岸拱腳部位下緣存在縱向開裂現(xiàn)象，而在雙豎桿處的下弦下緣也存在一些縱向以及橫向的開裂現(xiàn)象，這個部位存在諸多問題:斜桿預(yù)應(yīng)力筋錨具封錨不徹底、錯具外露、水浸出、面混凝土網(wǎng)裂;箱間部分接縫質(zhì)量較低，并且有鋼筋繡蝕、空洞等問題;同時，在這個部位還存在大量的病害情況:鋼筋裸露、混凝土嚴實不足等等。M 橋拱背表面平整度不高，水燭問題較為明顯，使用混凝土大量劣化，還存在多處縱向開裂情況;在一側(cè)的拱背中箱以及邊箱的高程差距比較大，最大的甚至達到了13 cm。

2.3 實腹段主要病害

實腹段無論在上游還是下游部位，都存在斜向開裂以及縱向開裂的現(xiàn)象，局部的受理主鋼筋還出現(xiàn)了裸露、銹蝕的現(xiàn)象。特別是在空、實腹交接處，開裂現(xiàn)象最為嚴重;拱頂附近兩側(cè)附近也存在較多的橫、縱向裂縫，并且部分還存在滲水現(xiàn)象;底板中箱與邊箱接縫處有著明顯的錯臺現(xiàn)象，一些接縫存在諸多問題:掩密實狀況不佳、異物填充、滲水現(xiàn)象;而在拱頂一側(cè)，中箱底板有著嚴重的“鼓肚”問題出現(xiàn)。

2.4 上弦主要病害

在上弦中箱頂板下緣出現(xiàn)了較多的縱向貫通的開裂情況，并且大部分的寬度在0.2 mm 以上，一些則達到了0.5 mm 以上，最寬的有0.6 mm，伸縮縫處的頂板損情況較為明顯，出現(xiàn)滲水、箱內(nèi)積水的現(xiàn)象。在中箱底板處有較多的縱向開裂現(xiàn)象，析片存在數(shù)條斜向裂縫以及橫向裂縫。

2.5 拱上豎桿、斜桿、橫系梁主要病害

(1)混凝土局部破損、露筋。

M 橋在拱上豎桿、斜桿的鋼筋部分出現(xiàn)了露筋現(xiàn)象，并且在裸露部位有明顯的銹燭情況;還有一些鋼筋在裸露部位銹漲，混凝土表面損壞、脫落。

(2)豎向、橫向、環(huán)向、斜向裂縫。

雙豎桿，短豎桿以及部分斜桿存在半環(huán)向開裂、環(huán)向開裂、橫環(huán)向開裂、橫向開裂現(xiàn)象，在橫系梁處有較多的環(huán)向開裂，尤其是在系梁端部和斜桿連接處，這種現(xiàn)象最為嚴重，部分還出現(xiàn)了斷裂。

(3)豎桿、斜桿接頭病害。

在豎桿、斜桿接頭部位的混凝土密實程度不足，甚至出現(xiàn)空洞現(xiàn)象;接頭鋼板外露，銹蝕。

2.6 橋面主要病害

M 橋橋面的縱向縫隙情況非常明顯，同時還存在橫向裂縫以及局部破損的情況?？v向開裂為貫通縫，長度達到了幾十m，大部分寬到1～5 mm，最寬的達到了10 mm 以上;在橋面裂縫中，引跨部分情況比較嚴重，后緣的裂縫情況最為明顯。

3 M 大橋加固方案設(shè)計

結(jié)合M 桁式組合拱橋的施工以及本身結(jié)構(gòu)的特征，分析M 大橋病害特征和病害成因，推薦可采取的加固分案，基于可靠性原則，推薦出最終加固方案，如表1。

表1 M 大橋加固方案設(shè)計

4 加固結(jié)果前后對比分析

M 大橋為主跨150 m 的桁式組合拱橋，為多次超靜定結(jié)構(gòu)，橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜;由于橋梁現(xiàn)狀等級為四類橋梁，病害較為嚴重，在經(jīng)過多次加固方法綜合分析論證后，針對不同部位病害產(chǎn)生原因和其受力特點采用針對性的加固方法，目前主要用來加固的方法為增大截面、粘貼鋼板、外加預(yù)應(yīng)力、置換混凝土、輔助構(gòu)件、粘貼纖維復(fù)合材等。在加固前后兩次荷載檢測試驗的基礎(chǔ)上，分析比較加固前后的橋梁結(jié)構(gòu)情況。

(1)橋梁外觀。

M 大橋加固前，橋梁構(gòu)件開裂嚴重，部分裂縫寬度達到了0.2 mm 以上，在采用對裂縫灌漿封閉并輔以增大截面加固或粘貼鋼板等方法加固后，新增加固材料對原有混凝土起到了封閉甚至套箍作用，能夠有效防止開裂情況。通過加固后檢測，未發(fā)現(xiàn)新增裂縫，說明加固裂縫處理方法合理可行。橋梁設(shè)計縱坡為雙向0.50，加固后檢測橋梁的橋面縱坡(雙向)處于0.50%～0.56%之間，說明橋梁的加固方法保證了橋梁的既有線形。

(2)試驗荷載。

①加固前在試驗荷載作用下，橋梁的殘余變形較大，說明橋梁的整體協(xié)調(diào)受力性能較差;加固后在試驗荷載作用下，卸載后整體上撓值回復(fù)正常，實測橋跨撓曲變形規(guī)律與理論計算值基本一致，說明橋梁的加固新增材料或構(gòu)件能協(xié)同受力，保證結(jié)構(gòu)的協(xié)同變形，加固方法切實可行。

②加固前在試驗荷載作用下，大橋的實際承載力不能滿足試驗評定荷載(汽車－15，掛車－80，人群－3.5 kN/m2)等級正常使用的要求;加固后在試驗荷載作用下，大橋的實際承載力能滿足加固設(shè)計荷載等級(即試驗評定荷載汽車－20，掛車－100，人群－3.5 kN/m2)等級正常使用的要求。

(3)評估結(jié)論。

①從橋梁加固前后外觀檢測來看，橋梁加固裂縫處理方法切實可行;采用增大截面法或外加預(yù)應(yīng)力加固的構(gòu)件并未因結(jié)構(gòu)重量增大或預(yù)應(yīng)力張拉引起橋梁的線型變化，說明通過增大截面加固法，將改變截面以及預(yù)應(yīng)力張拉的幅度進行控制合理。

②從加固前后橋梁荷載左右下變形回復(fù)的程度來看，說明加固后橋梁的整體性能加強，橋梁協(xié)同變形能力得到提高，新增材料能較好的參與受力，新增材料與原混凝土接合面處理切實可行。

③從加固前后試驗評定荷載橋梁的承載能力來看，橋梁加固使原來不能滿足較小荷載等級的狀況提升到能滿足加固設(shè)計荷載等級的狀況，說明該種方法效果良好，具有可行性。

［1］陳天本.桁式組合拱橋［M］.北京:人民交通出版社，2001.

［2］王勖成.有限單元法［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2003.

［3］賈寧，丁作常，杜鑌，等.桁式組合拱橋加固設(shè)計介紹［J］.公路交通科技(技術(shù)版)，2010，6(10):39－43.