关于农村公路危桥维修加固措施的探讨 一彭增刚 体的寿命。 【摘要】由于明光市农村公路交通量不断增大，车辆荷载 由此引起了这些桥梁超负荷运行，加剧了对拱桥的 大幅度增加，使早期修建的部分桥梁发生了不同程度的破 损，影响了公路的通行能力，制约了地方经济的发展。文 章结合我市十二五农村公路危桥改造工程中采取的措施进 ５．拱上侧墙局部开裂 侧墙开裂包括侧墙与拱圈连界面的脱开和侧墙 自身开裂，砌缝脱落局部开裂，造成局部砌石松动， 破坏，促使拱圈变形开裂，砌缝脱落；桥面铺装年 久失修，拱背防水层非常简陋，防水效果差，当桥 面开裂渗水或桥面积水排出不畅时，造成主拱圈局 行了探讨。 【关键词】农村公路危桥现状病因措施 明光市农村公路养护里程１７８４．２ｋｍ，桥梁１８５ 座，大部分桥梁建设年代久远，当时受地方经济制 约，建设资金投入较少，致使许多桥梁出现了桥面 破损、栏杆断裂、墩台脱空、挡墙倾斜位移、桥拱 圈开裂等不同的病害，存在严重的安全隐患，经现 场核查，被评为４类和５类危桥达６１座，这些危桥 影响了农村公路的使用安全，但又不可能全部拆除 重建，桥梁的维修、加固显得尤为重要。 一、农村公路危桥改造的意义、设计原则 危桥维修加固的意义：从经济上分析比较，可 以节约投资，收到良好的经济效益。采用适当的维 修加固技术措施，可以避免旧桥拆除重建增加工程 费用，同时也恢复和提高了旧桥的承载力及通行能 力，延长旧桥的使用寿命，真正实现了养建结合、 质量至上，安全第一，消除隐患的思想。 维修加固设计应该遵循的原则：必须对旧桥进 行详实的现状调查、病害分析与结构状态评定；加 固改造后的桥梁使用荷载等级由设计单位按实际情 况而定；加固设计应与施工方案紧密结合，保证新 增结构与原结构连接可靠：加固改造后的桥梁结构 的强度、刚度限值等均符合规范要求。 二、桥梁主要病害调查和存在的隐患 １．混凝土碳化及钢筋锈蚀 当混凝土炭化和钢筋锈蚀程度日渐严重后，桥 梁必然会产生较多的顺筋裂缝，造成桥梁使用安全 性降低和使用寿命缩短 ２．地基不均匀沉降 由于地基不均匀沉降引起的破坏对结构的影响 比较大，如翼墙和锥坡的下沉、滑动、开裂，毛石 墩台的贯通缝等。 ３．桥面铺装出现开裂 桥面铺装层的横向开裂类主要发生在铺装层伸 缩缝１～２ ｍ范围内，以距伸缩缝２０￣５０ ｃｍ一道为 多，几乎位于主梁支座中心处，对于跨径较大的梁 桥，跨中部位也有发生横向开裂现象。铺装层发生 横向开裂后，一般经过多年运营，在不断受车辆垂 直荷载、水平冲击、剪切的作用下，横向裂缝影响 逐步扩散，以致出现数道横向裂缝，直至出现局部 坑槽。 ４．拱圈开裂砌缝脱落 局部拱圈开裂砌缝砂浆脱落，当水位上涨超过 砂浆脱落的高度时，在河水冲击下渗入桥体，易造 成拱圈砖石的风化，腐蚀混凝土中的钢筋，降低桥 降低侧墙的强度。 ６．护栏破损、缺失 桥梁护栏作为一种安全防护设施，是桥梁上部 结构不可缺少的组成部分，最简单的护栏由栏杆柱 和扶手组成，长期的使用多处栏杆锈蚀、破损、缺 失，存在安全隐患，容易引发事故；一些护栏高度 不够，甚至有的小桥只设置了安全带，防护能力差。 ７．伸缩装置损坏、缺失 桥面伸缩缝设置在梁端构造薄弱部位，且长期 暴露在大自然中，直接承受车轮荷载的反复冲击作 用，致使材料磨损和疲；一些跨度较大的桥梁没有 安装伸缩装置，不能应对桥跨结构的混凝土收缩、 温度变化、载荷作用引起的自由变形。一些设计伸 缩装置的现代桥梁缺乏维修，造成伸缩装置的橡胶 板伸缩缝破损、锚固螺栓剪断飞出、梳齿板伸缩缝 损坏等。 三、造成危桥的病因分析 １．混凝土碳化及钢筋锈蚀 调查表明，当碳化深度接近或超过混凝土的保 护层厚度时，混凝土内的钢筋易锈蚀。凡裂缝多、 混凝土质量差的桥梁，其钢筋锈蚀程度也必然严重， 产生的顺筋裂缝也特别多。随着钢筋锈蚀的发生， 混凝土开裂、剥落，钢筋和混凝土的粘结力就不断 丧失，钢筋截面积就减少，承载能力下降，从而降 低了结构的安全度，结构损坏事故就可能发生。 ２．地基不均匀沉降 地基不均匀沉降除引起桥梁墩台的裂缝外，主 要还有翼墙台背填土遇水膨胀产生鼓肚、砌体强度 不足、超载的车辆所致等以及桥台前侧填土不密实 导致锥坡、护坡沉降，还有地质地基的沉陷、锥护 坡填土的自然下沉、长时间雨水侵蚀，锥坡内部土 分子间隙逐渐减小，在垂直压力作用下导致锥坡出 现～定程度的破损和下沉等。 ３．铺装层裂缝 造成铺装层裂缝的原因有很多，主要干缩裂缝、 温差裂缝和疲劳裂缝。干缩裂缝是在混凝土设计施 工时，水泥失水收缩受到集料和预制板的制约，产 生应力，当应力足够大时发生应变，导致裂缝产生。 温度裂缝是指桥面铺装层受温差变化而发生热胀冷 缩，当温度下降时，铺装层受到拉应力，温差足够 大时，产生的拉应力大于混凝土的屈服极限时就会 发生裂缝。疲劳裂缝是由于水泥层内部缺陷或搅拌 不均匀，易产生集中应力，当受到重载车辆往复碾 压时，引起疲劳断裂。 ４．拱圈开裂砌缝脱落 拱圈开裂严重影响桥梁的安全，其主要原是拱 圈厚度太薄或材料强度不够，大吨位车辆越来越多， ２５８ 部渗水，诱使拱圈变形开裂，砌缝砂浆风化脱落。 ５．拱上侧墙开裂 侧墙病害主要原因：拱上填料由于自身恒载及 外活载作用下，对侧墙产生的横向推力及在拱圈共 同受力时，侧墙在Ｌ／４截面产生拉应力而导致开裂； 砂浆配比不合理，造成砂浆的连接强度不足；石料 表面不清洁，砌筑时砂浆不饱满，降低砌石的粘结 强度。 ６．护栏破损缺失 桥梁的护栏使用年限较久，防腐和防护措施不 到位，在温差的影响下产生裂缝，雨水透过裂缝锈 蚀防护栏中的钢筋，造成护栏表面粗麻、表面掉落 或部分缺失，护栏产生裂缝后造成钢筋锈蚀，钢筋 锈蚀膨胀后会使护栏发生破损、剥落等病害；绝大 多数是机动车辆交通事故造成的；部分护栏是超长 （如水泥电线柱、大的绿化树木等）货车在桥上行 驶不慎碰坏的；人为碰损也是造成少数桥梁护栏缺 失的原因。 ７．伸缩装置损坏缺失 造成桥面伸缩装置损坏缺失的主要原因是设计 时梁端部未能慎重考虑，在反复荷载作用下，梁端 破损引起伸缩装置失灵，有些桥面板端部刚度不足， 受到汽车荷载作用时，因翼板较薄，横向联系较弱， 导致桥面板反复变形过大；施工方面的原因是对桥 梁伸缩装置施工工艺重视不够，致使伸缩装置不能 正常工作。 四、危桥的维修加固措施 １．混凝土碳化及钢筋锈蚀的处理 混凝土碳化的程度不同，部位不同，处理方法 也不同，对碳化深度过大，钢筋锈蚀明显、危机结 构安全的构件，应拆除重建；对碳化深度较小并小 于钢筋保护层深度，碳化层比较坚硬的，可用优质 涂料封闭；对碳化深度大于钢筋保护层厚度或碳化 深度虽然较小但碳化层疏松剥落的，均应凿除碳化 层，粉刷高强度砂浆或浇筑高强度混凝土，并应根 据锈蚀情况和结构需要加补钢筋。 ２．地基不均匀沉降引起的破坏处理 由于桥台台背填土不密实，遇水膨胀而鼓肚， 应挖除膨胀土换填砂砾土或注浆，重做台后排水系 统，修好破损面；属于砌体质量不良的，应凿除或 拆除鼓肚部分，重新砌筑；锥坡开裂沉陷，受洪水 冲空时，应及时填土夯实进行加固，常水位以下应 砌筑水泥砂浆砌块、片石并勾缝；加大锥体护坡范 围并以重力式挡墙作锥体护坡的坡脚基础，以大锥 体填土来平衡台背填土压力并达到以台前台后软基 均匀下沉之目的，起到保护桥台整体结构的作用。 （下转第２７１页） 城市建筑Ｉ道路桥梁Ｉ ＵＲＢＡＮＩＳＭ ＡＮＤ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ｌ ＲＯＡＤ ＡＮＤ ＢＲＩＤＧＥ 足要求，同时检算墩身自身弯曲拉应力是否能抵抗 单侧悬臂结构。 通过检算，该三角托架体系满足规范要求的强 度、刚度及稳定性要求。 四、支架预压 每阶段压载到位均应对各测点沉降进行测量记录， 沉降观测用水准仪进行测量。Ｉ２０％荷载加载完毕后， 每隔４ｈ进行一次沉降观测，商至沉降稳定，并满足 ２４ｄ＇时以上时方可卸载 边跨现浇段支架预压采用堆积混凝土预制块的 方法完成。预压总重量按照实际施１：重量的ｌ２０％控 制。 （８）卸载按照加载逆序进行，并测量记录每阶 段测点变形量，根据记录计‘算弹性变形和塑性变形 量，结合设计给出的预抛高值，调整立模高度，进 行施工。 （ｔ）预压检查托架及模板各部位连接是否珥：圈 可靠，并做好各测点原始测量记录。 （２）预压位置为边直段顺桥向悬臂段，预压时 需左右均匀对称压载，防止出现反常情况。堆载顺 序为横向从中线至两侧，纵向由外至内。 Ｆ１ （３）堆载范围沿线路方向悬臂段按照５．２ｍ考 虑进行堆载。压载梁体截面积按照平均截面积的尺 寸计算，约ｌ１．６４ ｍ ：钢筋混凝土容重取２．６ｔ／ｍ ． 压载总重量取压载梁体重量的Ｎ ｉ４受力模型 １１５ ６ ｌ １２０％．总重量为 ｌ１．６４×５．２×２．６Ｘ１．２＝１８８．８５ｔ，混凝土预压块重 量取１８９ ｔ。 ｝ＩＩ。 ｚ ｖ２ ｌ Ｉ『 Ｇ１ Ｉ ． ｆ ｖ１ （４）预制块：预制块尺寸按照０．４×０．５Ｘ Ｉ ｍ 进行预制，每块重０．５ ｔ，共需预制块３７８块。 腹板预制块：堆载重为５２ ｔ，共需预制块１０４ 块。 ６测点布嚣 意图 ／／Ａ ／／／／／／／／／／／／／／１ ｒ，Ｉ／７／ ７７．，７７ ７７７７７７． — ｌ ｌ ｌ ｌ Ｌ 底板（含顶板）预制块：堆载重为９３ｔ，共需 预制块１８６块。 翼缘板预制块：堆载重为４４ ｔ，共需预制块８８ 块。 五、结语 本文以娄邵铁路项目跨沪昆高速公路特大桥为 工程背景和研究对象，根据实际工程条件、施工特 点与环境条件，确定边跨现浇段总体支架模型，对 支架模型及墩身受力进行总体建模分析，确定其可 行性及合理性，并根据分析结果对结构进行调整、 优化，使其更具可操作性，为类似工程提供参考。 （作者单位：中铁七局集团有限公司） Ｉ Ａ２ －－４ （５）预压构件的布置。预制块的布置充分考虑 模拟混凝土结构，在腹板位置处堆载较大荷载，底 扳及翼缘板处亦与实际受力相仿进行预压构件的布 ｜ Ｉｘ 、、 ／／／ 置。 （６）测点布置。悬臂端纵长为５．２ ｍ，根据受 力特点，横桥向布置５个观测点，纵桥向根据支撑 体系特点，布置３排；具体位置如图６所示。 （７）采用３０％、６０％、１００％、１２０％四阶段预压， 图５墩身受力计算简图 （上接第２６８页） ３．桥面铺装层的裂缝处理 裂缝程度不同处理方法也有不同，当裂缝宽度， 深度都都比较轻微，不受雨水浸渗，对钢筋没有影 响时，可不作处理：当裂缝宽度小于０．１５ｉｌｌｍ，且开 裂处易受雨水浸渗时，可仅做表面封闭处理，以免 ５．拱上侧墙裂缝的修补 对于一般表面裂缝。可直接用环氧树脂砂浆腻 补，当裂缝较多且深入结构内部或孔隙较大时．可 用压注水泥砂浆处理，当表面剥落掉块时，首先应 将破损部分清理、凿毛并洗净，用水泥砂浆分层填 补，必要时清除部分面石，铲除内部失效的砂浆， 凝土；如伸缩装置因伸缩量计算不准确，伸缩装置 选型不当等引起的伸缩装置整体损坏，则应考虑更 换伸缩装置。有的桥梁在施工时没有安装伸缩装置， 重新设置伸缩装置，根据实际需求确定伸缩间距。 五、结语 钢筋锈蚀：裂缝宽度大于０．１５ ｍｍ或裂缝已经贯通 用水冲洗干净，再用砂浆填实，重新砌筑面石，勾 缝。 ６．护栏维修处理 离 目前桥梁维修加固工程的管理工作一定要把质 量摆在首位，建立健全其质量的控制体系，并严格 检查验收制度。着力提高投资效益。要做到防治和 养护相结合，把桥梁的加固改造工作做好，消除桥 粱结构方面一切安全隐患，杜绝桥梁病因引起的事 故。 时。采用压力灌浆法修补外，还应采取其他加 措 施如贴钢板、加大截面等。 当旧桥面开裂或坑槽用上述修补方案无法解决 时，应对桥面进行补强层加固，施工时凿除原有铺 装后，在原粱上植筋或埋设锚栓，铺设钢筋网，重 新浇筑混凝土补强层，并与主梁结合，形成整体而 能够维修的栏杆，对旧护栏进｝亍拆除、修复或 重新预制、拼装，并做好护栏的防腐措施；对锈蚀 轻微的钢筋进行人工除锈，补焊钢筋后用环氧树脂 混凝士修补。并保证混凝土保护层满足设计要求； 对损坏较为严重，无法修补的护栏、安全高度不够 的护栏、只设置安全带的小桥，重新设计为适用的 防撞护栏。 参考文献 ［１］胡纯卫．农村公路危桥改造存在的问题与对策 ［Ｊ］．城市建设理论研究：电子版，２０１４（２Ｏ）： １１４一ｌｌ５． 共同受力，即修补己出现的裂缝、碎裂、坑槽等病 害，也提高桥梁的承载能力。 ４．拱圈开裂砌缝脱落的修补 ［２］ＪＴＧ／Ｔ Ｆ５０—２０１ｌ，公路桥涵施工技术规范［Ｓ］． 北京：人民交通出版社，２０１ １． 清除砌缝脱落处的松散砂浆．采用防水水泥配 置砂浆，对砌缝进行修补：对于较大的孔洞．需要 使用细石混凝土修补．修补时确保砂浆填充密实： ７．伸缩装置维修与添加 桥梁伸缩装置的维修分局部维修和整体维修， 应根据实际情况分析伸缩装置损坏原因，有针对性 的制定维修方案：如桥梁伸缩装置是因为施工时浇 筑混凝土质蹙引起的局部损坏：或伸缩装置因锚园 系统焊接质量达不到要求引起伸缩装置的局部损 坏．应凿除混凝±：，重新按设计要求焊接后浇筑混 ［３］ＪＴＧ／Ｔ Ｊ２３—２００８，公路桥梁加固施工技术规范 ［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００８． 对于拱圈开裂的，可清除拱上填料，按设计对原拱 及拱座植筋。套拱新增钢筋应与原拱圈链接牢固， ［４］ ＩＴＧ Ｈ１卜２００４，公路桥涵养护规范［Ｓ］．北京：人 民交通出版社，２００４． 植筋深度按设计确定，浇筑水泥混凝士拱，拱ｊ 换 填二灰碎石类轻型填料．在其上做桥面铺装 （作者单位：明光市农村公路管理局。明光 ２３９４００） ２７１