中交路桥建设有限公司 北京 100000 1
广西建设职业技术学院 广西 530000 2
摘要：近年来，我国人民生活质量得到了提高，机动车数量也在不断增加，使得以往所建的桥梁对现在交通量预期过小。桥梁宽度限制了车流的通行，车流量过多时，容易形成堵塞，因此有必要根据实际情况对现有桥梁加宽，以满足人们的出行需要。同时，旧桥加宽改造需考虑新、旧部分的受力性及差异性，保证桥梁的整体性能，特别是良好的安全使用性能。
关键词：改扩建；旧桥受力；加固方法
引言
近 20 年来，我国交通运输行业发展迅速，现有的公路随着时间的累积，已经受到了很大的损伤，所以，对原有公路进行扩建以及改造是势在必行的。除此之外，现有的高速公路在和原有高速公路相结合时也需要进行改建以及扩建工作。在高速公路中，桥梁一直是一个重要的基础设施，比普通的路基改造更加复杂，并且改建和扩建的难度也更大。所以说，一定要深刻掌握改建扩建方法，促进我国交通业的进一步发展。
1.影响桥梁寿命的因素
影响桥梁寿命的因素主要有以下几点：1）车辆超载等原因引起桥面系或者桥梁主体出现裂缝及跨中下挠；2）桥梁建成年代久远，砼强度标准偏低、钢筋配置较少、安全储备不足，不能满足日益增长的交通需求；3）有些公路干线因技术改造将荷载等级提高，导致该干线上原有桥梁承载能力不足。若将这些桥梁均重新建造，需要大量的资金不说，建设周期长将直接影响到现状道路的使用，如果有针对性的对现况桥梁进行维修与加固，恢复和提高旧桥的承载能力及通行能力，延长使用年限，不仅满足现代交通运输的需要，同时可节约大量的投资，收到良好的社会经济效益。
2.工程概况
2.1工程背景
本文依托某改扩建工程实际情况进行分析。该段高速公路已投入运营十多年，随着沿线社会经济的不断发展，交通量增长迅速，服务水平和通行能力已明显不足，急需改扩建。为了保证工程质量，并符合已有桥涵的实际现状，需分析现场检测及受力。
2.2现有桥梁受力分析
改建路段有大小桥梁近百座，包含箱梁、空心板、组合梁等不同跨径、不同类型，为了了解桥梁的现状，需对沿线不同跨径的桥梁进行受力分析，选定的桥梁跨径有 6m、8m、10m、16m、20m、25m 共六种，验算正常使用极限状态和承载能力极限状态下，抗弯和抗剪截面的强度，根据规范中的内容，正常使用极限状态下的抗弯和抗剪强度验算，遵循原设计时的规范要求计算，承载能力极限状态下的抗弯和抗剪强度验算需要按照现行的最新规范计算。正常使用极限状态下的抗弯和抗剪强度验算按照原设计荷载标准：汽车 - 超 20 级，挂车 -120对桥梁进行正常使用极限状态下的抗弯抗剪能力计算，分别计算了 6m、8m、10m、16m、20m、25m 共 6 种跨径的边板和中板的跨中部分的抗弯和抗剪力，并与相对应的荷载效应进行比较。如图1、图2所示。
图 1 抗弯承载力与荷载效应比
图2 抗剪承载力和荷载效应比值
从图 1 和图 2 可以看出其抗弯和抗剪承载力均满足要求，抗弯、抗剪承载力与荷载效应比值均 >1，其中抗弯承载力 / 荷载效应比值的结果中，13m 跨径中的边板比值最小为 1.03，8m 跨径中的中板比值最小为 1.08。而抗剪承载力 / 荷载效应比值中，10m、8m 跨径的边板比值较小为 1.17，8m 跨径中板的比值最小为 1.14。由此可知，在这些跨径的正常使用承载能力均满足要求的前提下，8m 跨径的桥梁相对来说承载力较差，需要多加注意，相对来说在未来使用中较易损坏。承载能力极限状态桥梁截面强度验算按照现行规范，对桥梁加宽利用部分进行承载能力极限状态验算，选取边板和中板跨中，最不利位置实际产生的弯矩和设计抗力比值，以及边、中板最不利于建设位置的剪力及抗剪比值形成。如图 3、图 4 所示。
图4 抗剪力与剪力比值
从图 3、图 4 中可以看出，采用现行标准进行抗弯极限承载力验算，除了 25m 跨径的组合梁其余跨径的桥梁均无法满足要求，其中跨径为
16m、20m、25m 桥梁的中板满足要求，边板仅 25m 跨径的桥梁满足要求。而抗剪强度 6m、8m、10m、16m、20m、25m 跨径的桥梁，通过计算并选取抗剪力与剪力比值最小处形成的情况（如图 2 所示），可以得出，其斜截面抗剪强度在承载能力极限状态下满足要求，所以在进行桥加宽利用时，要对现有桥梁的利用部分进行加固，使其满足现行标准条件下，承载力极限状态的抗弯强度要求。
2.3桥梁加固方法分析
通过对已有桥梁进行正常使用极限状态和承载能力极限状态的截面强度分析，得知其无法完全满足要求，故应对其进行加固。加固方法主要有加强薄弱构件，改变桥梁结构的受力情况、对桥梁构件进行换新或增加相应的构件等。在加固工程中，增加截面、粘贴钢板、粘贴高强复合纤维、加强横向联系是比较常用的手段。
2.3.1增大截面法
加大截面主要是使用与原结构等级相同或略高的材料，使结构的承载力和刚度得以提高。结构的承载力和刚度提高后，恒载增加较多，导致新旧材料受力不同步，存在一定的差异性。可以通过增加受力主筋、增大混凝土截面、加厚桥面铺装层和喷射混凝土加固等方式解决。
2.3.2粘贴钢板法
粘贴钢板是通过使用环氧树脂或建筑结构胶，将钢板粘贴在被加固的混凝土结构物的相应部位，使之与相应的构物形成一个共同受力的整体，使结构物本身的裂缝发展得以限制，受力状态较以前变好，承载能力有了进一步的提高。粘贴高强复合纤维法粘贴高强复合纤维是采用环氧树脂胶（其他的结构胶也可以）将高强复合纤维布粘结在相应的结构的薄弱部位，与其形成共同受力体，从而限制结构物本身裂缝的发展，提高了相应结构本身的承载力。采用这种加固方法进行受弯构件正截面承载力和斜截面承载力加固补强时，纤维布的布置方案与粘贴钢板法相同。
2.3.3加强横向联系法
此方法主要用于空心板铰缝部分失效情况，通过在板底加焊横向钢板，变铰接为刚接，提高空心板的横向联系。此方法使铰缝具有较强的横向抗弯能力，空心板间变为刚性连接，提高了桥梁整体工作性能，减小了荷载横向分布系数，其效果相当于间接提高了桥梁正截面抗弯承载力。该项技术可增强横向联系，宜在梁（板）端部及其他控制截面进行。根据各个加固方法的具体效果，针对沿线桥梁的实际情况，应选用合适的加固方案，如加大截面法，由于铺桥面混凝土现浇层对既有桥梁结构挠度影响较大，采用梁底喷射5cm混凝土层和一层D12钢筋网片进行加固。粘贴钢板法则采用在单板底缘两侧各粘贴宽 25cm、厚5cm 的钢板进行加固。
3.结束语
随着道路路网的日益完善，新建桥梁的数量将减少，对现况桥梁的加固设计及维修将会逐年增多。本文结合实际工程，着重阐述设计计算及增大截面法在旧桥加固工程中的应用与总结。桥梁加固还可从加固材料、裂缝处理、改变结构体系等方面考虑，值得我们深入探讨。
参考文献：
[1] 田永灵，王景龙，宋杨 . 旧桥加固方法及在工程中的应用，2008 年桥梁论文集 .
[2] 公路桥梁加固设计规范 .JTG/T J22-2008. 人民交通出版社 .
[3] 公路桥梁加固设计规范 .JTG/T J22-2008. 人民交通出版社
论文作者:李冠华1,林冠宏2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/15
标签：桥梁论文; 承载力论文; 截面论文; 比值论文; 荷载论文; 能力论文; 受力论文; 《基层建设》2018年第28期论文;