广东省某高速公路段桥梁上部结构加固设计
引言
由于设计年限久远，交通量与日俱增，车辆载重不断提升，加之缺乏维修，公路桥梁多处于带病超负荷工作状态。现结合广东省某高速公路段中小桥加固工程实例，就工程出现的梁底纵向裂缝、板底大面积横向裂缝、铰缝开裂、混凝土表面缺陷及露筋、桥面铺装破损等病害进行了描述，分析了产生的原因，同时也提出了相应的加固设计思路。
1.梁底纵向裂缝、板底大面积横向裂缝、铰缝开裂
1.1 病害描述
部分板底纵向裂缝，纵裂缝宽0.05mm-0.4mm，空心板梁底密集横向裂缝，缝宽在0.05mm-0.22mm之间，裂缝间距在10cm-30cm之间，板底轻度网裂，空心板梁间铰接缝开裂，局部渗水结晶，桥面雨水沿着铰缝严重渗漏。
1．2 病害原因分析
现浇形成的整体板粱的受力特性是双向异性板。在营运阶段，当作用活载后，将产生双向弯曲，在梁底的横向和纵向将同时产生拉应力。设计时板梁配置纵向主筋，在横向仅按构造要求配置钢筋或配主筋不足，难以承受双向整体板的横向拉应力而产生纵向裂缝，纵向裂缝贯穿板梁使其受力模式产生变化而成为单向受力板。简支梁底密集横裂主要是由于箍筋保护层偏薄等原因造成或梁体在预制过程中采用土模施工等不良因素引起的。钢筋混凝土空心板梁铰接缝横向联系刚度不够，使单梁受力偏大，在重载冲击作用下，产生开裂。板梁铰接缝处渗水为桥梁常见病害，通常与施工时桥面的防水层未铺装或铺装不完整，桥头路堤没有防水层或防水层损坏有关，雨水从桥面裂缝渗入到板梁铰接缝。
1．3 加固设计思路
由于裂缝的产生、发展及长期存在，使得潮湿空气进入结构内部，从而引起结构内部钢筋的锈蚀，最终导致结构的承载能力降低，影响到结构的正常运营甚至安全运营，因此，对结构目前存在的裂缝进行相应的处理及控制非常必要。但鉴于裂缝宽度的不同对结构的影响也有所不同，此处共分两种情况对桥梁的裂缝进行灌浆（或封闭）处理，其灌浆材料采用环氧树脂，封闭材料采用环氧砂浆，具体处理方法如下所述：
（1）对于宽度小于0.15mm的裂缝，其对结构内部钢筋锈蚀的影响较小，故仅对此类裂缝用涂抹法进行表面封闭；
（2）对于宽度不小于0.15mm的裂缝情况，其对结构内部钢筋锈蚀的影响较大，故对此类裂缝开设v槽，然后将V槽封闭并埋灌浆咀进行灌浆处理。
对裂缝处理完毕以后，对于部分板底纵向裂缝，采用粘贴A3钢板方式来进行横向补强；对于预制板板底大面积横向裂缝，采用粘贴A3钢板方式来进行纵向补强。对铰缝开裂、渗水结晶，将铰接缝表面清理干净，除去铰接缝的污物，先进行裂缝处理后，再进行粘贴A3钢板加固。为了适应铰缝两侧高低差异，采用挂贴钢板灌注法粘结。
对板底的纵向裂缝采用土木结构分析系统MIDAS/Civil进行计算分析。对整体板采用板单元进行三维空间有限元分析，计算中按照JTG D60—2004公路桥涵设计通用规范和JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范进行荷载组合及承载力极限、正常使用的相关条款进行验算。
2.混凝土表面缺陷及露筋
2.1 病害描述
梁底混凝土表面局部蜂窝麻面，局部梁底混凝土剥落、露筋锈蚀，左右幅梁底均有超高车辆刮伤痕迹，梁间铰接缝混凝土局部脱落、缺失，铰接缝混凝土有不饱满现象。
梁底混凝土表面局部蜂窝麻面，施工质量不良。现浇板梁底被刮伤，为超高车所致。梁底混凝土剥落、露筋、锈蚀为保护层厚度不够，雨水侵入后钢筋锈蚀膨胀引起剥落。铰缝的缺失，系由于梁间铰接缝隙较窄，混凝土与梁腹板局部胶结不良，在桥面重载作用下逐步产生。梁问铰接缝混凝土不饱满主要是施工遗留问题。
2.2 加固设计思路
对于梁底存在的蜂窝、麻面，混凝土剥落、露筋、锈蚀，梁底被刮伤等缺陷，首先将缺陷部位表层的松散混凝土全部凿除，露出新鲜混凝土，然后利用人工除锈的方法对缺陷部位的外露钢筋除锈，并将混凝土表面清理干净，最后利用聚合物砂浆对缺陷部位进行修补，在通道两旁设置限高标志；加强日常养护。对于铰缝缺失，采用压力灌浆器灌注复合环氧浆液，再用环氧胶泥涂抹。
3.桥面铺装破损
3.1 病害描述
车道混凝土有纵裂，左右幅桥面铺装混凝土板有不同程度的破损，搭板处混凝土局部破碎，桥面中央分隔带防撞墙破损严重，护栏剥落露筋，伸缩缝有泥砂积塞。
3.2 病害原因分析
搭板开裂主要是由于搭板处路基密实度不相同，在荷载作用下产生不均匀沉降而导致开裂。桥面板破损开裂为行车冲击荷载作用下和混凝土本身收缩等综合因素而产生。
3.3 加固设计思路
针对各种病害形式的不同（主要检查梁底是否存在渗水痕迹，铰缝混凝土缺失是否反射到桥面），对于存在病害的桥面铺装层处理方法如下所述：
（1）水泥混凝土铺装破损严重的桥梁，铲除原桥面铺装，增加改进Fyr-l改进桥面防水涂层，并加铺钢筋网。
（2）局部破损的桥面铺装按原铺装修复。
防撞栏破损开裂先用气动工具把损坏的混凝土凿除清理干净，再用高一级混凝土进行修补。
参考文献：
【1】 张树仁、王宗林，桥梁病害诊断与改造加固设计[M]，北京：人民交通出版社 2006。
【2】JTG 1360—2004，公路桥涵设计通用规范[s]。
【3】 GB 50367—2006，混凝土结构加固技术规范[S]。
【4】 沈叶飞、林法力，混凝土桥梁的常见病害与加固技术[J]，山西建筑 2007 33（34）：324—325。
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