佛山市公路勘察规划设计所有限公司 广东佛山 528000
摘要：由于交通量增长、超载车辆以及环境因素的变化使桥梁上部结构出现各种病害，需及时采取加固措施以提高桥梁的耐久性和安全性。
关键词：上病害；加固
Analysis and reinforcement of superstructure disease for Lecong Bridge
Mo Xiaowei
Foshan City Highway Planning Survey Design Institute Co Ltd）
Abstract：Due to traffic growth，change the overload vehicles and environmental factors make the bridge superstructure appears various diseases，the need for timely reinforcement measures to improve the safety and durability of bridge.
Keywords：disease；reinforcement
1.工程概述
乐从立交桥位于省道S121上，中心桩号为K27+476，桥长425.4米，跨径组合为1×16+8×20+2×25.5+9×20+1×16（m）。上部结构为钢筋混凝土连续箱梁。桥面全宽16.0米，净宽15米，桥墩为薄壁墩，基础有打入预应力高强管桩和钻孔灌注桩，伸缩缝为D120毛勒缝，支座为板式橡胶支座。桥面铺装为在水泥混凝土铺装上加铺沥青混凝土，桥梁于1993年竣工。技术标准：公路等级 一级；设计荷载 汽车—20级，挂车—100；桥梁总宽 16m，双向4车道；设计车速 80km/h；抗震等级 VII级，地震动峰值加速度系数0.1g
图1 桥型布置图
2.病害状况
根据佛山市公路桥梁工程监测站《佛山市乐从立交桥外观检查报告》2011.12，乐从立交桥外观检查结论为：
1）桥面铺装病害较为严重，主要病害为坑槽、拥抱等沥青路面病害，每个坑槽面积约0.16平方，坑深2~3cm。
2）桥梁伸缩缝病害为泥沙阻塞，锚固区混凝土开裂。
3）每孔箱梁的两侧腹板、翼板均存在较多的竖向和横向裂缝，裂缝宽度介于0.12~0.2mm，贯通两侧翼板的横向裂缝36条，裂缝宽度介于0.2~0.24mm，两侧腹板部分裂缝延伸至翼板和底板。
4）板式橡胶支座支座变形、开裂、老化，支座钢板锈蚀等病害。
2.1病害原因分析
2.1.1桥面铺装病害分析
本桥已使用20年，原桥面混凝土铺装8cm，1997年加铺了沥青混凝土铺装，已使用14年，沥青寿命期已到，并且本地区雨水较多，出现病害属正常现象。
2.2.2伸缩缝病害分析
由于道路上经常有泥头车通行，加上管养不及时伸缩缝泥沙阻塞属于正常现象，锚固区砼开裂为桥后沉降后拉动桥台导致的，现阶段已趋于稳定。
2.2.3箱梁病害分析
箱梁两侧腹板、翼板每孔均存在较多的竖向竖向、横向裂缝，主要原因：
1）边腹板底面出现裂缝是由于边腹板位于重车道，原乐从钢铁市场的超重车经常在本桥上通过，荷载超出设计荷载太多造成。按根据调查大部分车辆荷载约为设计荷载的1.3倍，为此本次验收按照设计荷载的1.3倍计算超载车产生的内力，经过计算承载能力满足要求，在超载车作用下，25.5m跨的裂缝宽度超限，裂缝结果如下：
2）有支座的桥墩两支座间距2.55m，行车道宽15.00m，车辆偏载对梁体横断面产生扭矩，使箱梁边腹板产生裂缝。采用有限元程序MIDAS CIVIL，按平面干系建立模型，并用特殊单元模拟支座的横向布置和刚度。按超载荷载加载，由程序寻找最不利位置布载，计算结果为：最大扭矩 13744kN.m，截面抗扭强度46696 kN.m。截面抗扭满足强度要求，但需对抗扭配筋进行验算。由电算得跨中截面受扭抵抗矩Wt=5.133 m3，悬臂板（2侧）Wt1=0.151 m3，箱体Wt2=4.982 m3。按受扭抵抗矩分配，悬臂板受到的扭矩MT1=404kN.m，箱体受到的扭矩MT2=13340kN.m。
3）翼板底面横桥裂缝除汽车局部受力影响外，主要是扭转产生剪应力，加上原设计纵向钢筋偏少（Φ10@20cm），而至出现较多裂缝。车辆荷载按面荷载加载，考虑超载车。计算结果，在车轮作用点对应的悬臂板底面有拉应力，最大值为0.59MPa，远小于箱梁40号混凝土的抗拉设计强度2.15MPa。可见，悬臂板底面横向裂缝的出现与轮轴的局部受力关系不大。
2.2.4支座病害分析
支座钢板锈蚀、橡胶老化、开裂、剪切变形主要是使用时间较长，橡胶老化所致，一般橡胶支座使用时间为15～20年，本桥支座已使用20年，出现病害属于正常现象。
3.加固措施
3.1桥面铺装
凿除旧桥桥面铺装，重铺C50防水砼，待混凝土铺装强度达到设计强度的80%以上，先做桥面防水层，铺土工布，再铺筑4cmAC－13C改性沥青砼。桥上沥青层铺筑前先喷洒改性沥青粘结层（用量1.3L/m2）；引道沥青路面上加铺前先用水冲洗干净，待充分晒干后，喷洒改性沥青粘结层（用量1.3L/m2），然后铺筑改性沥青砼。
3.2伸缩缝更换
对旧桥伸缩缝进行更换。伸缩缝型号为GQF-C120（CR）毛勒伸缩缝，每道伸缩缝长1514cm，全桥共2道，长1514*2=3028（cm）。
3.3箱梁处理
1）对裂缝宽度≥0.15mm的采用压力灌胶处理，对裂缝宽度＜0.15mm的采用改性环氧胶泥表面封闭处理；腹板底面黏贴钢板，中腹板下贴3块100×8mm钢板，边腹板下贴5块100×8mm钢板，16m跨钢板长度12.12m，20m跨钢板长度15m，25.5跨钢板长度18.82m，采用螺栓固定压力灌胶的方法黏贴钢板。本方案除解决结构的耐久性，也提高了结构的承载能力；箱梁边腹板侧面贴3块100×8mm钢板，全桥通长黏贴；箱梁翼板底面黏贴4块100×8mm钢板，全桥通长黏贴。
2）计算扭矩需要配置的纵向钢筋每根面积，公式采用公路钢筋混凝土85规范式（4.1.23-3）：
Ai=rcMTS/（2rbchedheRg）符号意义见P39，设S=100mm，钢板抗拉设计强度Rg=400（MPa）。
悬臂板扭矩需要配置的纵向钢筋：
A1=1.25×404×0.10/（2×0.95×2.44×0.19×340×103）
=50.5/299486
=1.6862×10-4 m2=168.62mm2。
原悬臂板底面配有12Φ10@20cm钢筋，实有钢筋面积942mm2，按需要应配3878.26mm2，尚差2936mm2，采用粘贴钢板补强，用Q235c钢板则需面积2936×340/400=2496mm2，，实际采用4块100×8mm钢板，面积3200mm2。
箱体扭矩需要配置的纵向钢筋：
A2=1.25×13340×0.10/（2×0.95×10.72×1.22×340×103）
=1667.5/8448646
=1.9737×10-4 m2=197.37 mm2。
原腹板侧一边配有8Φ12@10cm钢筋，实有钢筋面积905mm2，按需要应配1579mm2，尚差674mm2，采用粘贴钢板补强，用Q235c钢板则需面积674×340/400=573mm2，，实际采用3块100×8mm钢板，面积2400mm2。
3）加固后在超载车作用下，裂缝宽度均小于0.20mm，满足规范要求。
3.4支座更换
桥台支座设有10cm高的支座垫石，加上支座高42mm，有14.2cm的净高，采用4台100吨的手动千斤顶，千斤顶本体高85mm。千斤顶置于台帽上，紧靠支座边布置，4台千斤顶同时顶升，利用千分表量测顶升高度，千斤顶顶升高度差控制小于1mm，总顶升高度限制3mm，即取出旧支座，安装新支座。桥台支点反力2624（kN），4台100t千斤顶总顶升力4000（kN），安全系数1.52。
桥墩支座无支座垫石，梁底与墩顶面净高只有原支座高度42mm，不能利用桥墩顶面放千斤顶，而需在支座位置的桥墩前、后分别设临时钢管柱，在钢管柱顶放置千斤顶。4根钢管柱，每根柱顶放1台手动250吨的千斤顶，千斤顶本体高193mm，4台千斤顶同时顶升，利用千分表量测顶升高度，千斤顶顶升高度差控制小于1mm，总顶升高度限制3mm，即可取出旧支座，安装新支座。
桥墩更换支座分2组，一组从7#墩→1#墩，一组从13#墩→20#墩进行，每次更换1个桥墩的2个支座。
桥墩最大支点反力6660（kN），4台250t千斤顶总顶升力10000（kN），安全系数1.50。
4.结语
随着社会的发展，交通量迅速增长，桥梁荷载经常超出原有桥梁荷载等级，桥梁出现大于规范要求的裂缝宽度，影响桥梁的承载能力和耐久性，需要加强对原有桥梁结构的管养和检测发现病害及时进行加固处理以提高桥梁的耐久性和安全性。
参考文献：
[1]《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）；
[2]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）；
[3]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024-85）；
[4]《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）。
[5]《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）。
[6]《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）。
[7]《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）
[8]佛山市公路桥梁工程监测站《佛山市乐从立交桥外观检查报告》2012；
[9]佛山市公路勘察规划设计所《乐从立交桥施工图设计图》。
作者简介：
莫小维（1981.01），男，本科，工程师，主要从事路桥设计工作
论文作者:莫小维
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/28
标签：支座论文; 腹板论文; 病害论文; 钢板论文; 裂缝论文; 荷载论文; 千斤顶论文; 《基层建设》2016年9期论文;