1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。fk大橋橋梁病害與維修fk大橋橋梁病害與維修爪村灤河大橋橋梁病害與維修摘 要本文首先簡明扼要地論述了舊橋加固的意義、橋梁檢測技術以及對舊橋評價的原則，并簡要介紹了國內外有關舊橋加固的方法與技術及其在工程實際中的應用，然后介紹作者的研究工作。本文主要結合爪村灤河大橋突發病害和應急維修的設計與施工情況，首先介紹了該橋的簡況，病害情況，通過運用橋梁博士軟件對橋梁結構復核計算，得出橋梁的受力薄弱環節。對這些環節進行維修加固設計，根據原橋情況及交通量確定該橋維修加固的荷載標準為汽一超20級，掛一100。采取維修加

2、固的主要方法是：對墩頂濕接頭和橫隔板進行補強，對支座改單排為雙排，該橫隔板鋼板焊接為濕接，加強橋面鋪裝。在最短的時間內保證橋梁恢復通車，其經濟效益和社會效益十分明顯。本文不僅具有一定的理論意義，而且有實用價值，可供其他同類舊橋加固工程作借鑒。關鍵詞：橋梁維修加固，T型梁，檢測，設計，總結目 錄第一章 緒 論 - 3-19 第一節 公路舊橋加固的意義-3-9 第二節 公路舊橋檢測、評定與加固技術-9-18 第三節 本文所做的工作-18-19 第二章 橋梁工程概況-19-32 第一節 檢測依據和內容 - 20-21 第二節 主要檢測結果 - - -21-32 第三章 原橋結構復核計算-33-46

3、第四章 橋梁維修設計 -47-68第一節 設計依據及采用的規范-47-48 第二節 原橋結構復核計算結果-48-49 第三節 結構設計計算結果-49-66 第四節 施工控制-66-67 第五節 養護建議-68 第五章 該橋維修工程的幾點體會-68-69 參考文獻-70-71 第一章.緒 論第一節 公路舊橋加固的意義公路日益成為經濟運輸的大動脈,良好的路況才能提供安全、快速的運輸條件。而橋梁更是確保公路暢通的瓶頸，其承載能力和通行能力是公路運輸發展的重要指標。近幾年來，一方面公路交通量急速增長，大型重載車輛越來越多，需要更高標準的橋梁;另一方面原有的公路橋梁因使用期長，破損等原因難以滿足現在公路

4、運輸的發展需求，這兩方面形成矛盾。公路橋梁造價昂貴，在公路運輸中發揮著重要作用，因此，人們在橋梁建設過程中，總是采取各種措施，千方百計確保工程質量。盡管如此，公路橋梁長期在自然環境(大氣腐蝕、溫度、濕度變化)和使用環境(荷載作用與頻率的增加、材料與結構的疲勞)的作用下，總會逐漸產生損壞現象，這是一個不可逆的過程。橋梁和其他建筑物一樣，其“生命周期”亦不外乎經歷以下三個階段:建造、使用和老化。在橋梁運營期間，由于車輛，特別是超重車輛行駛，以及外界各種因素的作用和影響導致橋梁結構迅速產生病害、出現缺陷，嚴重影響到橋梁正常使用。為了保證交通暢通，就需要對橋梁進行維修、加固和改造。20世紀50、60甚

5、至70年代建設的橋梁，已經運營30-5O年，這些橋梁已不適應當今經濟快速發展的需要，病害和缺陷累累，因此加固、維修便成為一個十分突出的函待研究解決的課題。我國在20世紀60一70年代修建的橋梁，設計荷載標準較低，而且這部分橋梁中一大部分仍在服役，已不適應交通量日益增長的需要，因此，舊橋維修、加固任務十分繁重。實踐證明，采用適當的加固技術和拓寬措施，對恢復和提高舊危橋的承載能力及通行能力，延長橋梁的使用壽命，以滿足現代化交通運輸的需要，是可行的。這樣一能節省大量投資，收到良好的社會經濟效益，二是通過維修和改造舊危橋，是消除交通安全隱患，提高公路通行能力和服務水平的有效途徑，亦是檢驗公路部門管養水

6、平的重要標準。美國從1950年至1994年建設的大于6m的橋梁中，被定級為結構性缺陷的橋梁占13.9%之多。在其他一些國家如法國、挪威和德國，缺損橋梁比例分別達到39%, 37%和26。我國在近20年建造了大量的公路橋梁，同時，大量的橋梁因使用期較長，交通量激增等原因而出現不同程度的損壞，危橋數量呈增長趨勢。舊橋加固、維修工作應當說是一項技術上可行、經濟上合理的舉措。但也存在許多實際困難，如:舊橋原始資料難以查找、缺乏資金和成熟技術支持，使得舊橋維修加固工作難以開展。究其原因，一是對舊橋維修加固持有不同認識，一些人認為“維修加固老的，不如建座新的”，費力不討好、體現不出政績;二是維修加固舊、危

7、橋比建新橋繁雜、技術難度大，而設計費和施工造價都偏低，由于舊橋維修加固就像給危重病人動手術，風險很大，且利潤不高，而每座橋的情況又是千差萬別，通用性差，使得有能力的勘察、設計、施工單位不愿介入，于是造成維修加固、改造舊橋成為有行無市的局面。然而，隨著我國高速公路建設和發展，逐步建成全國干線、高速公路網絡，其中原有的公路將發揮從干線到支線、再到各地分散物流的重要作用。因此，研究延長既有橋梁使用壽命的方法，力求加以充分利用，使有限的建設資金用于當前急需的工程，這是一項十分重要的任務，應當提到各級公路管理部門的議事日程。所以，在今后一段時間，大力開展舊危橋維修加固、改造利用工作，將是全國各級公路交通

8、部門義不容辭、光榮而艱巨的任務。為了使舊危橋的維修加固改造工作順利展開，應當采取行之有效的技術措施，防止那些不切合實際的做法，這就需要認真總結過去的舊橋維修加固的實踐經驗，認真研究舊橋維修加固、維修技術，扎扎實實，對癥下藥。二、舊橋檢測、評價和加固技術研究的重要意義舊橋維修加固改造技術，是針對正在使用的舊橋進行檢測、評價、維修、加固或改造等技術對策的總稱。據日本有關統計資料表明，對于結構建筑物(包括公路橋梁)承載能力和使用性能進行檢測、評價，在投入使用后一般有兩次高峰期，一是投入使用后約20年，稱為小周期，二是約60年左右，稱為大周期。小周期對結構進行檢測的目的是:確保結構建筑物處于完好的技術

9、狀態;大周期是對結構建筑物進行鑒定，判定其使用狀態，以便作出相應的對策。近十幾年來，我們進行舊橋檢測、評價和加固技術的研究，主要是針對20世紀50一80年代修建的公路橋梁，其中大部分是鋼筋混凝土梁橋和雙曲拱橋，目的是對這些橋梁使用狀況作出符合客觀實際的判斷，從而制定出相應的技術加固或改造措施。自20世紀70年代以來，我國著手對舊維修橋加固改造技術進行研究。在“六五”計劃期間，對公路舊橋的檢測、評價和維修加固方法進行了廣泛的研究和工程實踐，并取得了良好的社會效益和經濟效益。“七五”期間，交通部適時地將“舊橋檢測、評價、加固技術的應用”列為1989一1990年科技進步“通達計劃”項目，交通部科技情

10、報所具體組織推廣。此舉極大地推動了公路舊橋維修加固、改造技術研究，因此，在公路梁橋和拱橋等舊橋承載力的檢測、評定、加固改造技術和施工工藝等都取得了許多寶貴經驗，推薦出不少座舊橋加固、改造成功的范例。 三、舊橋加固、改造與橋梁建設可持續發展 橋梁是公路的主要組成部分，修路架橋總是相伴相隨，對當地和周邊地區經濟發展起著十分顯著的作用。盡管建設橋梁時，充分考慮了當時當地遠景經濟發展和社會諸多方面的需求，采取時代最先進技術和材料，但仍然難以擺脫歷史的局限性。隨著科技進步、社會工業化水平提高，車輛載重量增大，車速相繼提高，人們對道路服務水平也提出新的要求。但是，早期建設的橋梁，標準低和承載力不足，逐步阻

11、礙交通暢通，成為公路交通“瓶頸”。特別是大型、重型車與日俱增，致使公路交通安全與暢通受到嚴重影響，為此，維修、加固、改造、拓寬改建，提高現有橋梁的通行能力和服務水平，以緩解日趨緊張的交通壓力，從而使橋梁建設可持續發展問題日顯重要和突出。因此，我們在考慮公路橋梁建設的有關問題時，應當充分認識和正確理解在國民經濟的可持續發展中公路橋梁的地位和作用。既要實現公路橋梁的建設目標安全、暢通、高效益和低成本，又要對新建成的橋梁加強維修保養，預防發生病害，及時根治缺陷，確保其持續安全運營，維持較高服務水平和通行能力，并滿足交通持續增長的需要。這就是說，新建橋梁和舊橋加固改造二者不可偏廢。公路橋梁建設可持續發

12、展，不僅是建設新建項目，同時對已建成的橋梁來說，意義也很深遠的。截至1998年底，全國共有公路橋梁210822座，其中臨時性橋梁3053座，危橋4105座，而且位于國、省道上的臨時性橋梁和危橋數目分別達到405座和1253座，占臨時性橋梁和危橋總數的13%和31%。交通部公路科學養護與規范化管理綱要(1991至2000年)中提出:“到本世紀末，基本消滅國省干線公路上的危橋，并初步達到通行國際標準集裝箱車輛的標準”。歷史已進入21世紀，目前來看，要達到綱要上制定的這個目標，還有相當的差距。綜上所述，在短時間內重建國、省道上的危橋，不僅需要大量投資，必然影響到重點工程建設，這有悖于橋梁建設的可持續

13、發展。即使世界上最發達的國家，現在也竟相投入人力和物力，從事舊橋加固技術研究，在興建新橋的同時，仍然十分重視舊橋的使用價值。據美國聯邦公路管理局(FHWA)統計，目前美國每年約有5000座橋梁退化為缺損橋梁，聯邦橋梁維修基金也相應增加到每年30億美元。歐洲橋梁管理(BRIME)項目統計表明，目前歐洲各國每年用于橋梁維護的費用占既有橋梁重建費用的0.5 1.0;而就美國紐約交通局所轄橋梁而言，這個比例高達8.5 。所以，交通部要求各級交通主管部門在公路建設中要積極貫徹“建養并重”方針，切實糾正“養路不養橋”的傾向，將橋梁檢查、維修、加固和改造工作列入議事日程，及時發現橋梁病害和出現的缺陷，并及時

14、采取相應措施予以消除，確保橋梁安全運營，這是防患于未然的最實際的措施。從國民經濟發展總體考慮，通過對舊橋維修加固、改造與利用，是維護公路交通正常運營的積極措施，任務雖然艱巨，但其意義和影響是深遠的。因此，應當引起各級公路主管部門充分重視，積極引進和開發舊橋維修加固、改造的先進技術、材料和設備，合理確定加固、改造方案，使舊危橋仍可能長期發揮作用，讓有限資金發揮更大的效益，使我國橋梁建設真正步人“建養并重”的可持續發展道路。根據80年代和近年來幾次公路調查結果，我國己有相當數量的橋梁發生了不同程度的損壞、老化，危橋的數量逐年增長。據不完全統計在2000年底全國約有危橋5000座，13萬延米。這些橋

15、梁不能正常使用，必須限重、限載通行，有些橋梁甚至不得不關閉交通。 隨著我國交通建設的大發展，整體預制裝配式橋梁的建設也日益進步。其中T型梁橋以其構造簡單，技術成熟在我國應用最為廣泛。由于交通量、車輛荷載的增加和周圍環境不利因素的影響以及結構本身的自然老化，橋梁結構在其生命周期內必然發生結構狀態的退化，其功能將逐漸減弱，這是一個不可逆轉的客觀規律。為確保公路交通的正常運行，必須保證橋梁的承載能力、通行能力及良好的工作狀況。要做到這一點，需要做的工作很多。首先要對現有橋梁病害進行調查、檢測、，然后再進行有效的維修。第二節公路舊橋檢測、評定與加固技術一、 舊橋檢測技術公路舊橋檢測技術主要包括兩個內容

16、，即橋梁檢查和荷載試驗評定技術橋梁檢查是進行橋梁養護、維修與加固的前期工作，是決定維修與加固方案可行和正確與否的可靠基礎。其目的在于:通過對橋梁的技術狀況、缺陷和損傷進行全面、細致、深入地現場檢查，查明缺陷或潛在缺陷和損傷的性質、所在部位、嚴重程度及發展趨勢，弄清產生缺陷、發生損傷的原因，以便能分析、評價缺陷和損傷對橋梁質量及承載能力產生的影響，并為橋梁加固和改造設計提供具體技術資料。自20世紀50年代中期，我國已展開了對混凝土結構現場無破損或半破損檢測方法的研究，70年代以后發展尤為迅速。目前已廣泛用于工程測試，并已制定了若干項目的技術規程。在工程實踐中，還經常采用實橋荷載試驗來評定舊橋的承

17、載能力和安全度，并由此確定出加固或改建的方案。特別是對于那些缺乏原始設計資料和圖紙的舊橋，用荷載試驗方法來確定能否提高承載能力就是切實可行的方法。荷載試驗評定是對橋梁結構物進行直接加載測試的一項科學試驗工作，可直接了解橋梁在試驗荷載作用下的實際工作狀態及一些理論上難以計算部位的受力狀態，判別橋梁結構的安全承載能力和使用條件;也可以確定一些理論上無法考慮的因素，如所用材料的相對勻質性、不同齡期的不同力學特性和修建質量等，對結構受力的影響。此外，荷載試驗還常常有助于發現在一般性橋梁檢查中難以發現的隱蔽病害。所以，目前我國仍然普遍采用荷載試驗評定方法來鑒定舊橋的質量與可靠程度，并確定其實際承載能力及

18、其運用條件。在舊橋要承受設計中沒有考慮到的承載能力時，實橋荷載試驗亦是有效手段。實橋荷載試驗提供了將結構作為一個整體，考慮了許多因素，如所用材料的相對勻質性，不同齡期混凝土的不同力學特性，修建的質量等等。試驗部位的確定，應在理論研究分析后，考慮橋梁的類型、復雜性以及薄弱環節而決定的。原則上說，試驗部位的選擇，應選擇在能夠全部地反映橋梁縱橫向性能的部位，以便于能夠通過試驗或檢測獲得符合實際的、需要的數據。二、舊橋評價原則為了選定技術上可行、經濟上合理的橋梁加固、改造方案，首先必須對橋梁技術狀況、各種缺陷、病害進行全面細致的檢查與檢測;在檢查、檢測的基礎上，對舊橋工程現狀、承載能力作出正確的評價，

19、這是舊橋加固、改造工作的重要環節之一。1985年，交通部頒布的系列“公路橋涵設計規范”，由按允許應力設計方法發展為按極限狀態設計方法進行設計。極限狀態設計方法分為兩類:一是承載能力極限狀態法;二是正常使用極限狀態法。“公路橋涵設計規范”規定的設計方法，不僅是橋梁設計與計算的基本原則和標準，也是對舊橋承載能力評定、加固和改造設計的基本原則和標準。舊橋評價一般包括使用功能、結構承載力和使用價值等三個方面:1舊橋使用功能評價在橋梁有效使用期內，對舊橋的評價首先是評價其使用功能，評價的具體內容如下:（1）設計技術標準:包括原設計荷載標準、橋面凈空、橋下凈空、孔徑、基礎埋置深度等等，是否滿足運營要求;（

20、2）)橋涵各部構造完好程度:各部構造能否保持正常使用，如橋面平整度、伸縮縫、泄排水設施、支座、欄桿、人行道等構件的完好狀況。上、下部承重結構質量狀況，有無裂縫、腐蝕、風化、疲勞等破損現象及撓曲、沉陷等位移變形現象，以及對橋梁整體正常使用功能的影響程度;(3)橋梁養護狀況及意外事故的分析:是否經常對橋梁進行檢查、養護;養護難易程度，經常性養護費用及養護材料、機具設備消耗情況;有無發生過意外事故，發生事故的機率，處理發生事故難易程度等，并對影響橋梁使用功能進行分析，并作出評價。2.舊橋結構承載能力評價在對橋梁使用功能評價的基礎上，通過對上、下部結構作靜、動載計算分析，或對靜、動載試驗結果分析，對橋

21、梁結構承載能力作出切合實際進行評價，也是對舊橋使用功能作實質性的分析評定。3.舊橋使用價值評價在對舊橋作出上述1、2兩項評價之后，從技術可能性、經濟合理性的角度出發，對舊橋在設計運營期間內的使用價值作出評價。當分析結果表明:如果對舊橋加固、改造加以利用的總效益大于建新橋的總效益時，則認為對舊橋進行加固、改造利用是必要的、可行的，然后提出評價報告，申請列人舊橋加固、改造工程計劃。三舊橋加固、改造技術在“六五”和“七五”期間，關于舊橋加固、改造技術的研究和應用課題，自列入了交通部重點科研項目計劃后，經過一系列試驗研究和舊橋加固、改造工程的實踐，取得了可喜的成果，積累了豐富的經驗。在舊橋加固改造工程

22、中，盡管每座舊橋梁的情況各不相同，具有各自不同的特點，但也存在一定的共性。我們應遵循橋梁加固、改造工作的共性，結合具體橋梁的特殊性，在實踐中發揮積極性和創造性，不斷進取和探索，采用最先進技術和材料，在舊橋利用、加固、改造工作中，創造和總結出多種切實可行的方法，為開辟一條新路打下了堅實基礎，使舊橋繼續發揮固有的使用功能，以保證公路交通暢通無阻。在20多年實踐中，前人創造和總結出多種切實可行的舊橋加固、改造技術和方法，歸納起來，對有缺陷、病害的橋梁常用的加固、改造技術和方法有:減輕J恒載、加固臨界桿件、提供新補充桿件、改善原結構受力體系等增大橋梁承受活載的能力。此外，對下部結構穩定、支座和車行道伸

23、縮縫適當清潔、改善幾何形狀、加強安全性設施(如改善人行道、欄桿柱及扶手)，這對改善服務性能和延長現有結構使用壽命，也都起著重要作用。（一）舊橋上部結構加固、改造技術和方法1. 橋面補強層加固法在梁頂上加鋪一層鋼筋混凝土層，一般先鑿除舊橋面，使其與原有主梁形成整體，達到增大主梁有效高度和抗壓截面強度、改善橋梁荷載橫向分布能力，從而達到提高橋梁的承載能力的目的。2. 增大截面和配筋加固法當梁的強度、剛度、穩定性和抗裂性能不足時，通常采用增大構件截面、增加配筋、提高配筋率的加固方法。這種方法是在梁底面或側面加大尺寸，增配主筋，提高梁的有效高度和抗彎強度，從而提高橋梁的承載力。該法廣泛用于梁橋及拱橋拱

24、肋的加固。3錨噴混凝土加固法借助高速噴射機械，將新混凝土混合料連續地噴射到已錨固好鋼筋網的受噴面上，凝結硬化而形成鋼筋混凝土，從而增大橋梁的受力斷面和補強鋼筋，加強結構的整體性，使其能承受更大的外荷載作用。4粘貼鋼板(筋)加固法當交通量增加，主梁出現承載力不足，或縱向主筋出現嚴重腐蝕的情況時，梁板橋的主梁會出現嚴重的橫向裂縫。采用粘結劑及錨栓，將鋼板粘貼錨固在混凝土結構的受拉緣或薄弱部位，使其與結構形成整體，以鋼板代替增設的補強鋼筋，達到提高梁的承載能力的目的。這種加固方法的特點是:(1)不需要破壞被加固的原結構的尺寸;(2)施工工藝簡單，施工質量較容易控制;(3)施工工期短。5.改變結構受力

25、體系加固法這種加固、改造方法是通過改變橋梁結構受力體系，達到提高橋梁承載能力的目的。如:在簡支梁下增設支架或橋墩，或把簡支梁與簡支梁縱向加以連接，由簡支變連續梁，或在梁下增設鋼板架等加勁或疊合梁等，以減小梁內應力，達到提高梁的承載力目的。改變結構體系的方法有多種，但往往都需要在橋下操作，或設置永久設施，因而減少橋下凈空，或施工時會影響通航，所以必須考慮通航及橋梁排洪能力。該法由于加固效果較好，目前，也是國內外用來解決臨時通行超重車輛的一種加固措施。重車通過后，臨時支承可能隨后拆除，故對通航影響不大，不影響河道排洪能力。用臨時支架加固時，改變了原簡支梁的受力體系，支點處將產生負彎矩，故必須進行受

26、力驗算。6.體外預應力加固法對于鋼筋混凝土或預應力混凝土梁或板，采用對受拉區施以體外預加力加固，可以抵消部分自重應力，起到卸載的作用，從而能較大幅度地提高梁的承載能力。體外預應力加固法優點是:(1)在自重增加很小的情況下，能夠大幅度改善和調整原結構的受力狀況，提高承重結構的剛度、抗裂性能;(2)由于承重結構自重增加小，故對墩臺及基礎受力狀況影響很小，可節省對墩臺及基礎的加固;(3)對橋梁營運影響較小，可在不限制通行的條件下加固施工;，4)預應力加固法既可作為橋梁通過重車的臨時加固手段，又可作為永久性提高橋梁荷載等級的措施。7增設縱梁加固法(拓寬改建)在墩臺地基安全性能好，并具有足夠承載能力的情

27、況下，可采用增設承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減少，由此使加固后的橋梁承載能力和剛度得到提高。當增設的縱梁位于主梁的一側或兩側時，則兼有加寬的作用。為保證新舊混凝土能夠共同工作，必須注意做好新舊梁之間的橫向連接。橫向連接的連接方法，如:企口鉸接、鍵槽聯接、焊接及鋼板鉸接等，使新增主梁與舊梁牢固聯接，可提高主梁之間的橫向連接剛度，有利于荷載的橫向分布。8拱圈增設套拱加固法當拱式橋梁的主拱圈為等截面或變截面的磚、石或混凝土等實體板拱時，且下部構造無病害，同時橋下凈空與泄水面積容許部分縮小時，可在原主拱圈腹面下增

28、設一層新拱圈，即緊貼原拱圈底面上，澆筑或錨噴混凝土新拱圈，外形上就像是在原拱圈下套做了一個新拱圈。(二)舊橋下部結構加固、改造技術與方法1擴大基礎加固法橋梁基礎擴大底面積的加固，稱為擴大基礎加固法。此法適用于基礎承載力不足或埋深太淺，而墩臺又是磚石或混凝土剛性實體式基礎時的情況。擴大基礎底面積應由地基強度驗算確定。當地基強度滿足要求而缺陷僅僅表現為不均勻沉降變形過大時，采用擴大基礎底面積的加固，主要由地基變形計算來加以選定。2增補樁基加固法當橋梁墩臺基底下有軟臥層，或墩臺基礎未下至堅硬巖層時，墩臺發生沉陷;當橋梁墩臺采用樁基礎，而樁的深度不足，或由于水流沖刷等原因使樁發生傾斜。這些病害都直接影

29、響橋梁結構的正常使用和服務年限。對此，采用增補樁基加固法是一種常用而且有效的方法。這種加固方法是:在樁式基礎的周圍補加鉆孔樁，或打人鋼筋混凝土預制樁，擴大原承臺，以此提供基礎的承載力，增強基礎的穩定性。3鋼筋混凝土套箍或護套加固法當橋梁墩臺由于基礎埋置深度不夠，或因施工質量控制不嚴等原因，導致墩臺開裂破損時，有時會出現貫通裂縫，可采用鋼筋混凝土圍帶或鋼箍進行加固。加固時一般在墩身上中下分設三道圍帶，其間距應大致相當于橋墩側面的寬度。每個圍帶的寬度，則根據裂縫的情況和大小而定，一般約為墩臺高度的1/10，厚度采用10一20cm。當墩臺損壞嚴重，如有嚴重裂縫及大面積表面破損、風化和剝落時，則可采用

30、圍繞整個墩臺設置鋼筋混凝土護套的方法(穿褲子)進行加固。4橋臺新建輔助擋土墻加固法由于橋臺臺背水平土壓力過大，引起橋臺傾斜，應設法采取平衡橋臺后壁的土壓力處理，在臺背之后加建一擋墻，以抵御過大的土壓力。5墩臺拓寬方法利用舊橋基礎，靠墩臺蓋梁挑出懸臂加寬部分，以便安裝加寬的上部結構。此種情況為只加寬墩臺上部的蓋梁，墩臺身和基礎則不需予以加固。采用此法加寬墩臺時，舊橋墩臺基礎必須完好、穩定，且需經過承載力驗算后才能采用。否則，應在老橋的墩臺旁，重新澆筑拓寬部分的墩臺及基礎。第三節 本文所做的工作在利用前人研究成果的基礎上，作者對爪村灤河大橋應急維修加固工程做了以下工作:(1)在查閱原橋設計圖紙和現

31、場調查資料的基礎上，進行橋梁應急維修加固前后承載能力極限狀態下控制截面的強度驗算，正常使用極限狀態驗算，并分析各種裂縫產生的原因;(2)用計算機方法，利用橋梁博士軟件對大橋主要結構部位進行力學分析;(3)按照力學分析結果，并結合當地交通情況采用應急維修設計方案；(4)對維修加固施工過程進行總結。第二章.橋梁工程概況平青樂公路爪村灤河大橋（西橋）于1996年修建，橫跨灤河，上部結構為31×25m的預應力混凝土T形連續梁（如圖1所示）。全橋長度為775m，共兩聯，北聯16跨，南聯15跨。橋面寬度為凈-11（行車道）+2×0.5m防撞護攔。下部結構為框架式橋臺，雙柱式墩，鉆孔樁基

32、礎。固定支座為普通板式橡膠支座，活動支座為定向滑板橡膠支座，梳行鋼板伸縮縫。橋面鋪裝采用雙層，上層為5cm瀝青混凝土，下層為58cm的30號防水混凝土。設計荷載等級為汽-超20級，掛-120（當時規范采用的設計標準）。預制T梁及墩頂濕接頭現澆混凝土標號均為C40，橋墩、蓋梁混凝土標號為C25，樁、承臺、系梁混凝土標號為C20。圖1 爪村灤河大橋總體布置（單位：cm）采用先簡支后連續的方法施工：首先將預制T梁安裝在橋墩臨時支座上(聯端放置永久支座)，墩頂負彎矩區T梁頂面配32粗鋼筋，焊接中橫隔板鋼板、墩頂橫隔板鋼筋以及負彎矩鋼筋，然后澆筑墩頂橫隔板、縱向濕接縫及預制T梁橫向濕接頭混凝土，最后拆除

33、臨時支座，澆筑防撞護欄和橋面鋪裝。每個預應力T梁配有4根42s5 鋼束（邊梁為49s5），橋梁橫截面如圖2所示。圖2 T梁橫斷面示意（單位：cm）第一節 檢測依據和內容受遷安市交通局委托，交通部公路工程檢測中心于2007年4月22日對該橋進行了檢測。主要情況如下： (一)檢測依據·(1) 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTJ 023-85，簡稱85規范)；(2) 公路橋涵設計通用規范（JTJ 021-89)(3) 交通部公路橋梁承載能力檢測評定規程（報批稿）(4) 竣工資料、養護資料及其它相關技術資料(二)檢測內容本次檢測的內容主要包括三個方面：歷史與現狀調查、一般檢查、

34、特殊檢查。所有橋跨均進行一般檢查；鑒于該橋上部結構形式為預應力混凝土T梁，各橋跨在病害特征上應具有一定的相似性，選擇病害最嚴重的、有代表性的橋跨進行特殊檢查，跨數不少于3跨，特殊檢查的主要內容是主梁混凝土強度測試。第二節 主要檢測結果1 上部結構病害檢查通過對全橋31跨上部結構進行全面的外觀檢查，掌握了橋梁的的主要病害表現及嚴重程度，其上部結構主要病害如下：1）T梁縱向濕接頭斜向開裂裂縫從濕接頭底部斜向延伸到T梁翼板，寬度在1mm以上，多數裂縫已經發展成裂口，如照片1所示。部分濕接頭的內部鋼筋已被剪斷，如照片2、3所示。最嚴重的1號墩頂濕接頭鋼筋完全剪斷，導致T梁下落，致使T梁翼板與腹板趨近分

35、離狀態，如照片4、照片5所示。 照片1 濕接頭斜向開裂 照片2 濕接頭鋼筋剪斷 照片3 濕接頭主鋼筋斷裂 照片4翼板橫隔板斜向開裂 照片5 T梁下落 照片6 濕接頭開裂此病害為全橋通病，只是嚴重程度大小不一。除0號臺、16號墩（墩頂為伸縮縫，無濕接頭）以及31號臺之外，所有濕接頭均斜向開裂，裂縫呈倒八字形，與支座中心線對稱，如照片6所示。2）T梁跨中區域豎向裂縫 T梁跨中區域有豎向裂縫，裂縫多數在T梁馬蹄底面貫穿，向上延伸至翼板，寬度均在0.1mm以內。北聯的開裂情況較南聯嚴重，抽取北聯的5跨進行裂縫檢查，繪制裂縫圖，如圖2、3所示。圖2 T梁裂縫示意圖(一)圖3 T梁裂縫示意圖(二)7575

36、3）現澆橋面板滲水泛白現澆橋面板與預制T梁翼板之間的結合面滲水泛白，此病害也較為普遍（如照片7所示）。這是由于現澆橋面板系在T梁架設之后施工的，雖然兩者之間有預留鋼筋頭，但結合面仍屬受力相對薄弱的區域，在車輛荷載的反復作用下，易疲勞開裂。同時，部分橋跨也出現了沿橋面板縱向中心線開裂滲水的現象（如照片8所示）。分析其原因，是由于橋面板中心線是兩T梁肋之間橫向彎矩最大的地方，亦是受力薄弱截面。另外，橋面鋪裝為58cm鋼筋混凝土+5cm瀝青混凝土，沒有防水措施，且與主體承重結構無連接措施。在重載交通的作用下出現裂縫后，雨水沿著橋面裂縫滲透到T梁翼板（即橋面板）。 照片7 現澆橋面板砼結合面滲水 照片

37、8 現澆橋面板沿縱向中心線開裂滲水本橋中梁間的橋面板出現開裂滲水的現象較邊梁的現澆橋面板滲水現象稍多。在全橋31跨中，約有50的橋跨跨出現橋面板開裂滲水現象。4）T梁翼板底緣開裂滲水部分T梁翼板底部沿拐角折線(如圖4所示)開裂滲水。翼板拐角處形成小范圍的應力集中，當橋面超載車輛的作用比較頻繁時，有可能致使此處產生縱向裂縫，如照片9、10所示。圖4 翼板開裂位置示意圖 照片9 T梁翼板拐角縱向開裂 照片10 T梁翼板拐角及現澆橋面板中線縱向開裂5）T梁梁端滲水泛白此病害較為普遍，因為梁端濕接頭及T梁梁端大多開裂，在梁端主拉應力的作用下，橫隔板與T梁相接處以及橫隔板與T梁翼板的相接處 大多開裂，而

38、墩頂區域作用著較大的負彎矩，此區域未配置預應力鋼筋，橋面必然開裂，雨水沿著橋面裂縫滲下，形成如照片11、12所示的現象。 照片11 T梁梁端滲水泛白 照片12 T梁梁端滲水泛白6）濕接縫翼板橫向開裂滲水 梁端濕接縫頂緣屬于負彎矩峰值區域，且濕接縫為普通鋼筋混凝土構件，易橫向開裂、滲水，如照片13、14所示。 照片13 濕接縫翼板橫向開裂滲水 照片14 濕接縫翼板橫向開裂滲水7）現澆橋面板與預制T梁翼板的接縫處露筋此病害多發生在梁端附近，T梁與現澆橋面板連接鋼筋局部暴露，如照片15、16所示。 照片15 現澆橋面板與T梁接縫處露筋 照片16 現澆橋面板與T梁接縫處露筋8）中橫隔板連接鋼板開焊全橋

39、約有1020的中橫隔板的連接段出現了表面混凝土脫落、鋼板開焊的現象。有的暴露出來的鋼板是自身沿中線開裂，有的是焊接不當引起焊縫脫開，如照片17、18所示。 照片17 橫隔板鋼板開焊 照片18 橫隔板鋼板焊接不當9）端橫隔板斜向開裂全橋端橫隔板，除0橋臺、16墩、31臺的端橫隔板外，絕大多數產生斜向裂縫，嚴重出現混凝土層狀剝離現象，如照片19、20所示。 照片20 橫隔板斜向裂縫 照片21 橫隔板斜向裂縫端橫隔板斜向開裂主要還是因為它是與T梁濕接頭一起現澆的，受梁端的負彎矩和剪力的作用，濕接頭沒有配抗剪鋼筋，所以巨大的主拉應力部分轉移到橫隔板上，故出現接近于45°的斜向裂縫。2 下部結

40、構及其它1）板式橡膠支座老化開裂總體來說，本橋的板式橡膠支座表觀狀況尚好，少數支座出現了明顯的老化開裂現象。如照片22、23所示。 照片22 邊支座老化開裂 照片23 中支座老化開裂2）支座周圍混凝土未清理，限制支座自由變形個別滑板支座和板式橡膠支座周圍堆積了沙土，或混凝土未清理，限制了支座的自由變形，對T梁的受力產生不利影響。如照片24、25所示。 照片24 板式橡膠支座被阻塞 照片25 滑塊支座被阻塞3）防震擋塊螺栓缺失 本橋的防震擋塊是后安裝的鋼構件。檢查中發現少數防震擋塊的螺栓、螺母有所缺失，如照片26、27所示。 照片26 防震擋塊螺母缺失 照片27 防震擋塊螺栓安裝不正確4）蓋梁豎

41、向開裂蓋梁總體狀況良好，55的蓋梁有少量自上向下發展的豎向裂縫，裂縫長0.23m1.30m，寬度均在0.2mm以下。如圖5所示兩個開裂較嚴重的裂縫圖。圖5 蓋梁裂縫示意圖5）墩柱環向開裂部分墩柱有環向裂縫，環向裂縫間距幾乎相等，形似順箍筋裂縫。有的能依稀見到內部箍筋的形狀，應是混凝土保護層過薄所致。如照片28、29所示。 照片28 墩柱砼保護層過薄 照片29 墩柱環向裂縫6）墩柱網狀裂縫及豎向裂縫部分墩柱出現網狀裂縫和豎向裂縫，如照片30、31所示。 照片30 墩柱網狀裂縫 照片31 墩柱豎向裂縫3 混凝土強度檢測抽取具有典型病害特征的3跨進行混凝土強度測試。采用超聲回彈綜合法檢測，總共測試了

42、8片T梁，結果如表1所示，8片梁中有三片未達到設計強度C40。表1 混凝土強度檢測結果（單位：MPa）位置強度推定值是否達到設計強度第6跨2梁43.96是第6跨3梁43.19是第6跨4梁31.67否第4跨4梁41.79是第4跨5梁38.43否第4跨6梁41.45是第2跨3梁39.41否第2跨4梁42.29是第三章 原橋結構復核計算結構復核針對橋梁上部結構，計算內容包括承載能力極限狀態下控制截面的抗彎或抗剪強度驗算和正常使用極限狀態下T梁混凝土的正應力、主應力以及T梁的活載撓度驗算等。一 計算簡況由于該橋分兩聯，這兩聯分別為16孔和15孔連續梁，連續梁采用先簡支后連續施工方法。計算模型選取5跨連

43、續梁并按照實際施工順序成橋的模式，并以中間一跨（第三跨）的計算結果近似代替一聯所有橋跨的結構狀態。同時，按照最不利的原則以中梁為分析對象，計算圖示如圖6和圖7所示，其中中間一跨（第三跨）的單元編號為6190。圖6 計算跨和分析跨(單位：cm)圖7 結構單元離散圖復核計算依據公路橋涵設計通用規范（JTJ 021-89)和公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTJ 023-85，簡稱85規范)。主梁混凝土標號為C40，自重取25kN/m3，預制構件和現澆構件混凝土齡期均取28天，預應力鋼束由1570級s5的高強鋼絲構成，編束根數為42，張拉控制力為1164MPa，錨具回縮變形12mm，成孔面

44、積3422mm2，兩端張拉。施工階段分為4個：1)架設預制主梁，即多跨簡支梁狀態；2）現澆墩頂縱向濕接縫；3）拆除臨時支座，完成體系轉換，形成連續梁體系；4）橋面鋪裝等二期恒載；5）收縮徐變1000d。荷載主要考慮：1）主梁自重，由程序自動計入；2）中橫隔板重量以集中荷載形式施加，端橫隔板與其T梁梁肋按實際斷面形狀一起考慮。3）二期恒載：7.95kN/m；4）預應力，按85規范考慮相應階段的預應力損失；5）系統溫差：升溫20°C，降溫15°C，日照溫差為橋面板±5°C；6）活載：汽-超20級，掛-120汽車沖擊系數1.16，汽車荷載按雙車道布置。荷載橫向

45、分布系數按修正的偏心受壓法計算，計算結果如下：跨中：汽-20，0.54；掛-120，0.294；支點：汽-20，0.76；掛-120，0.571。荷載組合：荷載組合I：結構恒載 + 汽-超20 荷載組合II：結構恒載+ 汽超20+溫度+混凝土收縮徐變荷載組合：結構恒載+掛-120 二 計算結果1 承載能力極限狀態下控制截面的強度驗算1)跨中正彎矩最不利荷載組合下，跨中最大正彎矩為，抗力為，即荷載效應小于抗力效應，跨中正彎矩滿足承載能力極限狀態的要求。2）支點附近剪力支點附近剪力驗算截面為縱橋向距支點1/2梁高處、普通鋼筋彎起處，驗算結果如表2所列。表2 承載能力極限狀態下剪力驗算結果驗算截面位

46、置荷載效應(kN)抗力效應(kN)距支座1/2梁高處8311712 第一排彎起鋼筋彎起處8311700 第二排彎起鋼筋彎起處7521556 第三排彎起鋼筋彎起處6861382 由表2可以看到，最不利荷載組合下，支點附近各截面的最大剪力均小于相應的抗力效應，因此，支點附近剪力滿足極限狀態的要求。3）墩頂負彎矩最不利荷載組合下，墩頂最大負彎矩為，抗力為，即荷載效應小于抗力效應，墩頂負彎矩滿足極限狀態下承載能力要求。2 正常使用極限狀態驗算 1）正應力按照85規范規定，在使用荷載作用下，預應力混凝土構件的法向壓應力應符合：荷載組合I ：荷載組合或組合：。中間一跨（即橫坐標50m75m范圍，單元編號為

47、6190）在各種荷載組合下的正應力分布如圖8圖13所示，圖中應力以受壓為正，受拉為負。圖8 正常使用極限狀態荷載組合截面上緣正應力圖圖9 正常使用極限狀態荷載組合截面下緣正應力圖在荷載組合I下，主梁混凝土上緣最大壓應力6.4MPa，上緣最大拉應力為1.8MPa；出現的拉應力集中分布在墩頂（或支點）兩側各3m附近，其中支點處拉應力數值最大；下緣最大壓應力10.6MPa，下緣最大拉應力為1.4MPa，出現的拉應力主要集中在支點附近。從這個結果來看，上下緣出現了拉應力也超出了85規范規定的全預應力混凝土構件上下緣不允許出現拉應力的要求。圖10 正常使用極限狀態荷載組合截面上緣正應力圖圖11 正常使用

48、極限狀態荷載組合截面下緣正應力圖在荷載組合下，主梁混凝土上緣最大壓應力7.2MPa，上緣最大拉應力為3.1MPa，出現的拉應力主要集中在墩頂（或支點）兩側各1/4跨區段，其中支點附近拉應力數值最大；下緣最大壓應力11.4MPa，下緣最大拉應力為1.4MPa，出現的拉應力主要集中在支點附近。從這個結果來看，上下緣出現了拉應力也不符合85規范規定的全預應力混凝土構件上下緣不允許出現拉應力的要求。圖12 正常使用極限狀態荷載組合截面上緣正應力圖圖13 正常使用極限狀態荷載組合截面下緣正應力圖在荷載組合下，主梁混凝土上緣最大壓應力6.9MPa，上緣最大拉應力為1.5MPa；出現的拉應力集中分布在墩頂至

49、兩側各1/4跨范圍內，其中支點附近拉應力數值最大；下緣最大壓應力11.0MPa，下緣最大拉應力為1.3MPa，出現的拉應力集中在支點附近。從這個結果來看，上下緣出現了拉應力也不符合85規范規定的全預應力混凝土構件上下緣不允許出現拉應力的要求。在正常使用狀態下的各種荷載組合作用下，預制T梁基本滿足部分預應力A類構件的要求，在最不利荷載組合作用下，跨中下緣應力為0.8MPa（壓）。在最不利荷載組合作用下，墩頂現澆段上緣拉應力為-3.1MPa（拉），該數值超出了C40混凝土的抗拉設計強度（），但小于C40混凝土的基本容許名義拉應力(當裂縫寬度限制在0.1mm以內時)，因此，墩頂濕接頭區段能夠滿足部分

50、預應力混凝土B類構件的要求。2）主應力按照85規范規定，在使用荷載作用下，預應力混凝土受彎構件的主應力應符合：荷載組合 ：，荷載組合或：，。中間一跨（即橫坐標50m75m范圍，單元編號為6190）在各種荷載組合下的主應力分布如圖14圖16所示。荷載組合作用下，最大主壓應力10.6MPa，最大主拉應力1.8MPa，主拉應力遍布全跨，主拉應力數值較大的部位為墩頂（或支點）附近，最大主拉應力未超出規范允許的限值。圖14 正常使用極限狀態荷載組合截面主應力圖荷載組合作用下，最大主壓應力11.4MPa，最大主拉應力3.1MPa，主拉應力遍布全跨，主拉應力數值較大的部位主要集中在墩頂（或支點）附近，最大主

51、拉應力數值超出規范允許的限值，造成主拉應力過大主要是由于墩頂的負彎矩數值較大。圖15 正常使用極限狀態荷載組合截面主應力圖荷載組合作用下，最大主壓應力11.0MPa，最大主拉應力1.5MPa，主拉應力遍布全跨，主拉應力數值較大的部位主要集中在墩頂（或支點）附近，其數值未超出規范允許的限值。圖16 正常使用極限狀態荷載組合截面主應力圖3）撓度運營階段汽車荷載引起的最大豎向撓度為0.008m，小于規范規定L/600=0.042m。綜合承載能力極限狀態和正常使用極限狀態下的計算結果，該橋預制T梁能夠滿足部分預應力混凝土A類構件的承載要求，而墩頂濕接頭區段能夠滿足部分預應力混凝土B類構件的承載要求。三

52、 結論 根據本橋本橋的檢測結果及復核計算結果，可以得到如下結論：1）T梁濕接頭斜向開裂，寬度在1mm以上，多數裂縫發展為裂口，全橋除0臺、16墩、31臺頂的濕接頭未出現明顯開裂狀況為，其余濕接頭全部出現此類似的病害，其中1號墩墩頂濕接縫損壞最為嚴重，中梁梁端剪切破壞；T梁梁端與現澆端橫隔板交接處開裂、滲水；濕接頭處受負彎矩作用，此處翼板開裂滲水；受T梁濕接頭附近較大的彎剪作用影響，絕大部分現澆端橫隔板出現斜向裂縫。2）T梁跨中區域有豎向裂縫，多數從T梁底部延伸到翼板附近。裂縫寬度在0.1mm以內。此病害亦為普遍現象，南聯15跨裂縫略少，北聯16跨略多；超聲-回彈綜合法測強結果表明，選取測試的部

53、分T梁的混凝土強度未達到設計強度；部分預制T梁的翼板底緣折線處開裂滲水。3）全橋約50%的現澆橋面板與T梁結合面處滲水、泛白；部分T梁的翼板與現澆橋面板相接處連接鋼筋外露；10%20%的中橫隔板鋼板開焊。4）個別橡膠支座老化開裂，一些支座周圍混凝土未清理，限制支座自由伸縮；少數防震擋塊螺栓缺失。5）蓋梁總體狀況良好，55的蓋梁有少量自上向下發展的豎向裂縫，裂縫長0.23m1.30m，寬度均在0.2mm以下。6）部分墩柱保護層過薄，出現環向及豎向裂縫，個別墩柱局部形成網狀裂縫。7）基于85規范對原橋的結構復核計算結果表明，承載能力極限狀態下，T梁的抗彎和抗剪承載力滿足原設計荷載等級的要求，而在正

54、常使用極限狀態下，預制T梁滿足部分預應力混凝土A類構件的承載要求，現澆濕接頭能夠滿足B類構件承載要求。綜合計算和檢測結果，依據現行橋梁養護技術規范該橋評定為四類。造成該橋梁損壞的主要原因有以下幾個方面: 1公路車輛的超限運輸現在存在著大量超限超載車輛運輸，給處于道路咽喉的橋梁增加了額外的載重負擔，對橋梁的安全性構成了巨大的威脅。同時加速了橋梁病害的快速發展，縮短了使用壽命。2混凝土結構的老化 由于結構所處外界環境的影響而產生的老化與病害，主要指因混凝土碳化和裂縫開展引起的鋼筋銹蝕，從而造成的鋼筋力學性能降低，同時可引起混凝土與鋼筋間的粘結能力降低等。這些病害使結構的承載能力降低，安全性下降。 3設計標準的演變 目前有許多建于20世紀60-70年代的橋梁仍在正常運營，這意味著依據舊規范設計的