闽西公路危(旧)桥改造加固技术的探讨
由于历史的原因,我市交通公路基础设施较为落后,公路等级低。随着改革开放和社会经济的发展,以建设国省道主干线骨架的公路"先行工程"为契机,我市的公路建设得到前所未有的发展。
随着高等级公路的建设,由我局管养的桥梁的状况得到了明显的改善。但由于设计、施工等方面的原因,仍有一些桥梁在使用年限内就产生了病害,危及行车时安全畅通。针对我市桥梁病害的实际情况,我们组织工程技术人员对全市的危桥进行调研,在准确分析病害产生原因的基础上提出了改造加固措施并予以实施。现介绍我市典型的危(旧)桥改造加固方案。
2 利用压浆、衬砌加固拱桥
2.1 病害描述
国道厦成线的新凉亭桥、保丰桥于1993年建成通车,均为弯、坡石拱桥,单孔净跨20m,失跨比1/3,重力式U型桥台,设计荷载为汽-20、挂-100,拱圈厚度70cm,桥台高度12~14m。由于设计时未考虑弯、坡的影响以及基础的不均匀沉降,桥台的前墙出现竖向裂缝,拱圈出现纵向开裂,致使路面也出现裂缝。且经观测这些裂缝仍在发展呈加剧变形的趋势。
2.2加固措施
拱桥一经开裂,容易发展,危及桥梁的使用与安全,为此采取以下加固措施:
(1)对裂缝进行压浆加固:较宽裂缝采用1:2水泥砂浆封闭裂缝表面,每隔40~50cm预留压浆孔,待封闭砂浆形成强度结硬后,用灰水比l:0.8、压力0.4~0.6 MPa的水泥浆在压孔处进行压浆,压浆管的长度贯穿整个构造物,压浆时邻孔为排气孔,在排气孔冒浆后即对压浆孔和排气孔进行堵塞,然后再对下一个孔压浆,对于较细的裂缝,可不予封闭,但仍应压浆。
(2)衬砌砼以提高承载力和整体性:在前墙与拱圈加衬一层钢筋砼,衬砌采用50cm厚C30砼现浇,纵横向分别布设Φ16、Φ12钢筋。根据拱的受力情况,拱顶截自下缘的部分受拉筋自3L/8至L/8分批弯起过渡为拱脚截自上缘的受拉筋,而桥台的前墙的钢筋则双面布置,并在拱圈,和前墙上设置Φ12、间距50~60cm的锚杆以保证新旧构造物之间的可靠联结。拱桥加固立面如图1所示。

3 预应力锚索框架加固桥台
3.1 病害分析
国道厦成线的永溪桥、笔架山桥,省道福三线的小片桥均为重力式U型桥台,桥台高度为13~18m,其中小片桥为石拱桥,其余为T型梁桥。由于桥台基础设置在全风化至强风化的地基上,造成桥台不均匀沉降,施工时桥台填料压实度不足造成路基力状态发生变化,侧墙产生竖向裂缝,侧墙外倾达6~12cm,且变形呈发展趋势。
3.2加固措施
针对桥台的变形,我们采取桥台体外加固,体内补强的技术措施。
(1)利用预应力锚索钢筋砼框架(见图2)控制桥台的变形:桥台侧墙采用预应锚索对锚,前墙采用地锚(拱桥的前墙不设地锚),对锚锚索孔成水平方向,地锚锚索倾角20°,锚索孔间距为3×3M,成孔直径110mm,锚索为4Ф15.24高强低松驰钢绞线,外套Ф110金属波纹管,单孔设计拉力为450kN,锁定荷载为360kN。锚索的自由端采取涂油、注水泥砂浆的方法进行防腐,采用OVMl5锚具。在钢绞线穿过锚孔之后,根据锚孔位置浇筑C25钢筋砼框架,最后再张拉锚固。

(2)桥台填料的加固:桥台填料由于不密实,存在较大的空隙,桥台施工时也存在一定的孔隙,在加固桥台时,利用地锚或对锚的锚孔,采用高压压注浆的方法提高台身和填料的强度。注浆材料为水灰比0.38~0.45、强度不低于20MPa的l:l水泥砂浆,浆的压力为0.4~0.6MPa。同时根据桥台地基的实际情况,采取垂直或倾斜高压注浆,以提高地基的承载力。
3.3 施工注意事项
钻孔应自下而上、先侧墙后前墙依次进行,当台后的回填物松散时,用套管跟进的方法以防止塌孔;成孔后即行安放钢绞线并进行压浆,当压浆的压力达到设定值时应暂停,待20min后再行二次压浆;对锚压浆时锚孔的一头封堵,封堵压力大于1.4MPa,再将压浆管的出口置于封堵一头,使浆液从封堵的一头反压向开口处,地锚则直接采用反压法,以保证水泥砂浆充分填补空隙;钢筋砼框架的强度要达到100%才能张拉锚索;施加预应力时要随时监测墙体的变形情况,以指导张拉,确保桥台不产生新的变形。 4 通过验算确定旧桥的改造利用
4.l基本情况
抚石线永定东大桥为5孔净跨16.8m的钢筋砼T型梁桥,其设计荷载为汽-13、挂-60,桥面宽度为净6 2×0.75m,桥梁的上部横断面由4片翼缘宽度1.70的T型梁现浇而成。该桥地处城关,已不能满足现代交通的需要,根据有关部门的意见,拟将该桥改造拓宽为净12 2×3m,并满足汽-20、挂-100荷载的要求,通过实地调查,该桥的上下结构均完好,具有利用价值。
4.2 桥梁的加宽方案
根据地形并考虑与路线的衔接,拟在河的下游对桥单边加宽,加宽部分的跨径、孔数、墩台均根据旧桥设置。在拆除旧桥下游的人行道板之后,考虑不同的沉降,新旧桥的交界处应设置沉降缝,使新旧桥各自受力;又由于桥面宽度重新设置,使得旧桥的横向分布发生变化,新旧桥交界处的第一片T型梁的横向分布系数增大,使其处于不利的受力状态,需重新考虑旧 桥的受力。
4.3 T型梁的验算及改造
基于上述原因,根据设计荷载对旧桥的T型梁进行验算,当荷载处于最不利位置时,第一片T型梁的内力值超过设计的28%、第二片梁超过设计的9%;若减小第一片梁的翼缘宽度,则可以改善旧桥T型梁尤其是第一片梁的受力状态。经过计算,当第一片T型梁的翼板宽度减至1.40m时,各梁的内力值均在设计范围之内,故设计时将第一片梁外伸的翼缘切除30cm,从而提高T型梁的承载力,使旧桥得到充分利用。
5 其它改造加固桥梁的方法
5.1利用旧桥台在旧拱桥上加板(梁)
有些石拱桥由于填土太高或拱圈已经开裂,拱圈已不具有使用价值,而桥台仍完好可以使用。我们|考试-大|采取拆除拱上侧墙和填土,然后加高桥台,在裸拱上搭架浇筑钢筋砼板(梁),从而形成拱上有板(梁)。利用这种方法,对国道厦成线的杨家坊桥、福三线的永安桥进行了改造。
5.2 锚喷加固石拱桥
针对个别石拱桥的桥台、拱圈开裂,影响桥梁的正常使用,而又遇地形、排水或工期的限制不能搭架的情况,我们除对裂缝进行压浆处理外,采取与隧道的初期支护相类似的办法,在桥台的前墙、拱圈上设置锚杆、挂钢筋网,然后再喷射砼。
6 结语
危(旧)桥的改造加固必须以现场的调研资料为基础,参照桥梁的设计和施工资料,结合自然环境,准确分析桥梁的病害原因,提出科学的改造加固措施,力求达到技术可行、经济合理的目的。
近年来我市对数座旧(危)桥进行了改造加固,经观测,这些经改造加固桥梁的病害得到了有效控制,达到了预期的目的,说明了采取的技术措施是可行的。
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