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《中國西部科技雜志》2015年第五期

1橋梁病害原因分析

（1）主拱線形與設計線形吻合較差。經檢測，主拱第一跨和第三跨線形與設計線形存在較小偏差，第二跨主拱線形與設計線形偏差較大，分析認為主要是由施工偏差引起的。（2）主拱拱肋出現混凝土破損、開裂、滲水、露筋、鋼筋銹蝕等病害。主拱拱肋為預制拼裝結構，接縫多，混凝土齡期有差異，對施工要求高。當拱肋施工質量不高時，出現了較多的蜂窩、麻面、露筋、接縫處滲水等病害，尤其是預制拱肋之間的現澆接縫處，更易由于施工質量的問題出現病害，對結構耐久性不利。經計算，拱肋在原設計荷載下大部分位置滿足規范要求，只有少部分位置存在不足；而經檢測，原結構具有足夠的強度與剛度。因此對拱肋應在不對原結構有較大擾動影響下進行維修加固，提高其強度及耐久性。（3）橫向系梁開裂、露筋等病害。拱肋間部分橫系梁因為施工質量的緣故，容易出現病害，尤其是在與主拱肋連接處混凝土難以整搗密實，更易出現開裂、露筋、銹蝕等病害。（4）拱上立柱底部水平開裂及蜂窩麻面。部分立柱底部存在的水平裂縫，可能是混凝土施工質量不佳，在地震、溫度或車輛沖擊作用下產生的。當立柱上部支座失效時，在水平力的作用下，立柱底部容易出現水平裂縫。（5）拱上連續縱梁及墊墻破損、開裂。部分連續梁混凝土存在分布于跨中及立柱頂連續梁承受負彎矩區的裂縫，此類裂縫應為受力裂縫。部分縱梁端支承處混凝土破損嚴重，存在露筋、銹蝕等現象，主要原因是連續縱梁與實腹段交界處未設置伸縮縫裝置，從而跳車現象嚴重，對梁體的沖擊較大，致使連續梁端部混凝土破損。（6）主橋橋面板開裂、滲水。部分橋面板破損嚴重，存在較多沿橋縱向，分布在兩支承范圍內的裂縫，大部分橋面板板間鉸縫質量較差，混凝土不密實，部分鉸縫兩側橋面板局部混凝土脫落，鋼筋外露，銹蝕嚴重以及滲水等現象。裂縫出現原因主要是由于橋面板間的鉸縫較弱，剪力傳遞能力不足，導致在運營荷載作用下橋面板單板受力效應明顯而出現裂縫；另外在伸縮縫附近的橋面板因為伸縮縫功能失效，在車輛沖擊作用下也容易出現裂縫。（7）主橋墩臺開裂、滲水。主橋第一跨與引橋交界墩兩拱肋間拱座混凝土存在開裂現象，裂縫寬度約1mm，附近墩身塊石存在斷裂現象，主要原因可能是地震造成的。主橋第一跨與第二跨間、第二跨與第三跨間橋墩墩帽兩側均存在豎向裂縫，裂縫寬度0.12～0.32mm，部分裂縫寬度已超出限值。主要原因可能是地震或者拱肋徑向力的豎向分力造成的，墩頂橫向配筋較少，容易在墩中間出現縱橋向裂縫。

2橋梁加固方案要點

2.1加固目標對舊橋結構加固主要是根據橋梁在正常使用過程中的力學表現而展開的，結構構件帶裂縫工作的狀態將“削弱”其使用效能，影響其耐久性。加固措施的首要任務是在恢復原有結構使用功能的基礎上，適當提高結構的可靠度與耐久性，因此加固的目標是維持原汽車-20，掛-100的荷載標準，同時應盡可能不增加過多自重，避免對下部結構產生影響。

2.2加固思路加固的目標是恢復橋梁承載力，維持原橋梁大部分外形和結構總體體系不變，利用現有的拱橋斷面尺寸及砼強度，對局部構件承載力適當補強，拱橋的加固改造方法主要有采用增大截面或者粘貼鋼板條、貼碳纖維布等。拱腳病害不是很嚴重，通過方案比較，前兩個方案對原結構均有損傷，會改變結構原有受力狀況，對結構不利；且結構厚度小，受力復雜，不利于粘貼鋼板時錨栓的錨固。另外拱肋經常受到汽車荷載的沖擊，容易造成錨栓的松脫；粘貼碳纖維布的方法對原結構無損傷，附加荷載輕，且能有效增加拱腳強度；

2.3拱橋加固方案

2.3.1主橋拱肋通過計算，拱肋拱腳和跨中承載能力稍弱，擬對拱腳和跨中粘貼碳纖維布加固。對拱肋表面病害進行維修處理。在拱腳到第二排立柱間的拱腳上緣粘貼3層順橋向碳纖維布，碳纖維布寬40cm，間距20cm，以提高其抗彎能力；在其接頭處粘貼2層環向碳纖維布，環向碳纖維布寬20cm，間距30cm，在作為壓條的同時作為抱箍材料，提高拱腳的抗壓能力；中間位置則每隔40cm設置一道20cm寬的壓條。在拱肋跨中附近梁底粘貼碳纖維布，以提高其抗彎能力，限制梁底裂縫進一步的擴展。具體做法：在拱肋跨中50m范圍內，每個拱肋上橫橋向粘貼4條碳纖維布，每條碳纖維布3層，每條寬度40cm，間距20cm，碳纖維布在縱橋向每隔2m設置一道壓條，在中間和端部加強壓條。

2.3.2拱肋橫向系梁部分橫系梁存在施工質量問題，對病害進行表面處理即可，以提高結構整體性及耐久性。

2.3.3拱上立柱對拱上立柱的修復，首先要查看其上部立柱油毛氈支座是否已失效，若失效則應對支座進行修復，恢復其鉸接功能；對立柱則采用增大截面或環貼碳纖維布的方式進行加固，當立柱空間適于環貼碳纖維布時粘貼碳纖維布，不適于時則增大立柱截面。

2.3.4拱上連續縱梁及墊墻經計算，拱上連續縱梁在原設計荷載下承載能力滿足規范要求，縱梁出現裂縫可能與超載、汽車沖擊力過大有關，因此加固主要針對出現病害的縱梁。重新設置伸縮縫，減小車輛沖擊對縱梁、墊墻的影響。對結構的裂縫采用化學灌漿方法，按裂縫寬度分別處理：裂縫≤0.15mm的采用環氧膠表面封閉；裂縫寬＞0.15mm進行灌漿處理；對砼表面有缺陷進行修補。

2.3.5主橋橋面板由于橋面板病害主要出現在伸縮縫附近及鉸縫失效較為嚴重的位置，因此，結合橋面整體化層的維修對橋面板病害進行處理。在鑿除原整體化層澆注新的鋼纖維整體化層的同時，對鉸縫失效較為嚴重的鉸縫也鑿除重新澆注。

3結構受力性能分析

3.1有限元計算方法及模型結構計算模型、幾何特性、邊界條件模型同實際結構相一致；結構計算模型反映結構分階段形成的特點，正確反映各重要工況下的結構特性及荷載狀況。由于拱肋裂縫的出現可能造成鋼筋的銹蝕，考慮到截面損傷，鋼筋銹蝕等造成的影響，對拱肋截面及鋼筋截面進行相應的折減。采用橋梁結構分析程序MIDAScivil進行全橋計算分析，建模時將全橋劃分為2750個單元，1769個節點。按照實際施工情況，劃分為5個施工階段及1個運營階段。結構計算模型如圖2。

3.2主橋加固前整體結構的計算由于該橋結構計算資料缺乏，故利用原設計尺寸進行驗算，加固前計算采用的是85規范。由表1知，主橋拱肋在承載能力極限狀態下拱肋正截面抗彎強度不滿足要求，需要對拱肋進行加固，以提高拱的承載能力及剛度。

3.3主橋加固后整體結構的計算

3.3.1公路85規范計算加固后結構利用粘貼碳纖維布的方法對拱肋進行加固后，驗算其在各種工況下的受力狀況，表2為根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTJ023-85)(以下簡稱公路85規范)計算得到的結果。通過公路85規范計算得出：主橋拱肋結構加固后的承載能力滿足規范要求。

3.3.2公路04規范計算加固后結構利用粘貼碳纖維布的方法對拱肋進行加固后，驗算其在各種工況下的受力狀況，表3為根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTGD62-2004)(以下簡稱公路04規范)計算得到的結果。通過公路04規范計算得出：主橋拱肋結構加固后的承載能力滿足規范要求。

4結論

本文以蒼溪嘉陵江大橋鋼筋混凝土拱橋加固工程為例，對該橋的主拱肋、橋面板、橫系梁及拱上立柱等的加固技術進行了系統研究和計算分析，分析計算表明加固后的橋梁各項指標均滿足要求。

作者：劉杰 單位：廣州市市政工程設計研究院