池州橋梁|安徽省中達橋梁鋼構工程有限公司http://hbpesz.cn
1．前言
歲月無情，任何一座“新”建的橋梁經(jīng)過若干年大自然的侵蝕和使用，終將成為一座“舊”橋。所以，舊橋加固、維修將是一個長久性的技術課題，舊橋的加固利用和改造已成為橋梁工程建設中既古老、又年輕的新興學科；實踐證明，舊橋的檢測、評定與加固是一項既綜合繁雜，又在不斷發(fā)展創(chuàng)新、逐步完善的技術，也是當今國際土木工程界所共同關心的熱點問題之一，亦是橋梁建設可持續(xù)發(fā)展的一個重要組成部分和關鍵技術之一。
舊橋加固改造技術，是針對正在使用的舊橋進行檢測、評定、維修、加固或改造等技術對策的總稱。國內(nèi)、外的實踐均以證明，舊橋加固、維修工作是一項技術上可行、經(jīng)濟上合理的舉措。但由于舊橋加固的過程中常存在原始資料和圖紙不全的客觀原因；舊橋加固設計的規(guī)程尚在制訂；舊橋加固設計的制約因素和技術風險遠比設計新橋要大得多。
而且，舊橋加固是一項繁雜的系統(tǒng)工作，工程量往往不大，但涉及面廣，并關聯(lián)到諸多隱蔽工程。病害原因、加固方法常常因橋、因地而異，且施工工藝多具特殊性和復雜性。上述情況是舊橋加固工作的特點，應引起我們的重視。同時，實踐也證明，盡管每座舊橋的情況各不相同，具有各自不同的特點，但舊橋加固也同其他任何事情一樣，有其內(nèi)在的規(guī)律，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(fā)揮積極性和創(chuàng)造性，不斷進取和探索，采用先進的技術和材料，在舊橋檢測、評定、加固和改造工作中，創(chuàng)造和總結出多種多樣的、切實可行的技術和方法。
1．1 舊橋加固工作內(nèi)容
具體到對某座舊橋進行加固和改造時，既要針對其病害特點和環(huán)境條件等，采取相應的、有效的、甚至極具創(chuàng)造性的具體措施，同時也應遵循一定的工作步驟來開展工作。這些工作包括：
①日常養(yǎng)護發(fā)現(xiàn)橋梁存在較為嚴重的結構病害后決定進行加固的決策過程；
②對橋梁進行結構檢查、檢測和評定；
③加固設計和編制工程預算；
④加固施工和加固后的鑒定、驗收；
⑤加固前、后必要時進行動、靜載試驗等等。
1．2 關鍵的三項工作
上述舊橋加固的工作內(nèi)容當中，以下三項是關鍵性：
①檢測、評定是舊橋加固工作的“前提”：目的——了解“病情”，診斷“病狀”；要求——檢查要全面、仔細，病害分析要準確。
②加固設計是舊橋加固工作的“基礎”：加固方法要合理，針對性強；靈活應用各種技術方法，創(chuàng)造性地開出“處方”。
③施工質(zhì)量是舊橋加固工作的“關鍵”：加固施工好比外科醫(yī)生給病人“做手術”，“成敗”在此一舉。
下面通過實例，分別論述這三項工作的重要性、創(chuàng)造性和靈活性。
2．舊橋加固的前提工作：檢測與評定
2．1 制定檢測方案
在開展此項工作前，首先應明確我們工作的目的是什么：①病害橋梁的維修利用；或②加固改造，提高荷載等級；或③需要通過超重車輛等。然后，根據(jù)不同的目的來制訂檢測方案，并指導開展具體的檢測工作。橋梁檢測工作的好壞、資料是否齊全，關鍵在于事前準備工作是否充分、周全。一座橋梁的構件極為繁雜，為避免現(xiàn)場檢測時有所缺漏，致使檢測資料不完整，需要再次至現(xiàn)場補測，不僅影響工作進度，還要增加經(jīng)費。因此，檢測前制定詳細、周全的檢測方案，是確保檢測任務順利、完整地完成的先決條件。
2．2 檢測工作的實施
要全面、徹底、仔細地檢測一座橋梁，橋下必要的支架是不可缺少的。實踐證明，檢測支架是確保檢測質(zhì)量和檢測人員安全的重要環(huán)節(jié)。在安全、可靠、適用的前提下，可因地制宜地解決好檢測支架問題。經(jīng)濟條件許可的專業(yè)檢測機構亦可購買橋檢車。
2．3 檢測結果分析與評定
首先要保證檢測和收集的資料要齊全、完整。實踐證明，資料的可靠性和實用性取決于其完整性。
在病害產(chǎn)生原因分析時，一定要全面客觀和依據(jù)充分，病害的根源一定要找準和分析透徹，從而確保加固補強措施能夠起到實效。
2．4 實例：江西省香屯大橋的檢測、評定
2．4.1 大橋簡況
香屯大橋位于江西省樂平至德興公路上，跨越樂安河，1969年8月竣工。大橋設計荷載原為汽－13，拖－60，橋面凈寬為凈－7＋2×0.25m。上部構造為5孔45m的雙曲拱，矢跨比1/6，橫向6肋5波。下部構造為重力式實體橋墩和加后座的U型橋臺。
在距大橋20余公里處，建有德興銅礦，該橋成為銅礦與樂平、銅礦與香屯火車站聯(lián)系的必經(jīng)之路，隨著銅礦生產(chǎn)規(guī)模擴大，因而通過大橋的交通量日益俱增。據(jù)交通量觀測站記錄，交通量以每年6%的速度增長，高峰達2247輛/晝夜。過橋車輛總數(shù)中約有60%屬銅礦車輛，其車輛噸位一般較大，有的車長達20m，裝有36個輪胎，觀察人員估計總重超過500KN，這種車輛平均每周要通過大橋4～6次。此外，外省大型集裝箱重車過橋也有所增加。
2．4.2 香屯大橋主要病害狀況
（1）主拱圈裂縫
①主拱圈中波縱向裂縫。大橋橫向中心線正處于第3拱波波頂處，檢查時發(fā)現(xiàn)各孔中波波頂均存在縱向裂縫，一般自拱頂開始至L/4附近為止，但第5孔則兩拱腳之間均存在，裂縫寬度大約0.4mm。
②肋、波連接處裂縫。在各孔拱波與拱肋連接處，大部分都有裂縫，有的較細、有的十分明顯，且有不少水泥砂漿脫落現(xiàn)象，也有不少處發(fā)生滲水現(xiàn)象。
③拱肋裂縫。各孔拱肋均有橫向裂縫，而以第1、5孔比較集中，有不少是U形裂縫，這些裂縫多發(fā)生在拱頂前后10m左右范圍內(nèi)。
④橫系梁裂縫。為數(shù)較少但除第1、4孔外均有發(fā)現(xiàn)。
（2）主拱圈軸線下沉
主拱軸線普遍下沉，拱頂下沉5～18cm，L/4點下沉0～9cm，而且上下游下沉量也不一致。采集者退散
（3）橋面變形及破碎
橋面縱向變形已呈波浪形，但峰頂和波底之差雖不很大，但橋面破碎現(xiàn)象甚為嚴重，且集中在3、4、5孔及兩臺后座上，在墩頂附近伸縮縫處裂縫尤為發(fā)育，以致破碎露筋。
2．4.3 病害原因分析
據(jù)調(diào)查，1979年返修橋面時，拱圈上的裂縫并不太多，此后重車日益增加，病害則日見嚴重，特別是銅礦運礦石重車經(jīng)大橋去樂平及爾后經(jīng)大橋去火車站，回來則為空車，在大橋上經(jīng)常會車。隨著交通量的增加，橋上會車日見頻繁，重車則多在一側(cè)車道上行駛，這種經(jīng)常性的重車偏載要對橋中心線附近拱圈進行反復交替的剪切，而該處拱圈僅有26cm厚，且基本上沒有鋼筋、系梁斷面僅15 cm×18cm，抗剪作用甚微，因而每孔主拱圈均產(chǎn)生中波上的縱向裂縫。由于空腹段強大的立墻可起橫向聯(lián)系的作用，而實腹段拱圈距活載又近，故此裂縫多般在兩L/4點之間。分道行駛的拱橋，一般要求采取構造措施來抵抗錯動剪力，大橋構造在這方面也是不足的。1979年新修的混凝土橋面雖已加鋼筋，但是分離式的構造，無助于抵抗縱移錯剪。幸運的是本橋立墻剛度較大，縱移作用對本橋影響尚屬次要。
在肋與板、波整體性受到一定程度的破壞，而橫向整體性又不能很好地保證，重車荷載有增無減地繼續(xù)作用，勢必使拱圈在許多局部呈現(xiàn)單個或少數(shù)構件受力集中現(xiàn)象，全斷面受力甚不均勻。如在實腹段中波縱向縫已經(jīng)形成時，單側(cè)重車荷載則主要地由拱圈的兩個半單元承受，而在肋波裂縫嚴重處，拱肋便可能因應力超限而開裂。
3．舊橋加固的基礎工作：加固設計
3．1 加固方案的選擇
舊橋的病害原因找準后，接下來就是選擇加固方案。國內(nèi)外已有很多成熟的舊橋加固技術和方法，但要針對某座橋的具體特點加以綜合考慮，要重點考慮技術可行性、經(jīng)濟合理性和體現(xiàn)創(chuàng)造性。一種病害可能采用多種方法都能處理，如何選擇好的方案，這是切實加固好一座橋梁的基礎工作。
3．2 加固設計
加固方案確定后，就是進行細部設計。要強調(diào)是：由于舊橋加固施工的特殊性，設計人員應將施工方法、工藝流程或施工順序闡述清楚，并應有相應的技術要求和衡量工程質(zhì)量的指標。
3．3 實例：江西的走馬崗大橋加固提載與拓寬設計
3．3.1 大橋概況
走馬崗大橋位于江西省修（水）武（寧）公路，該橋建成于1974年。大橋全長105.7m，上部構造為2跨40米等截面懸鏈線空腹式鋼筋混凝土雙曲拱及兩岸各一孔凈跨徑4m的半圓弧拱副孔（設置在橋臺上）。橋面凈空為：凈－7＋2×0.35m欄桿。根據(jù)同年代類似橋梁推定該橋原設計荷載為：汽車－13級，拖車－60；通航等級為不通航。雙曲主拱的凈矢跨比為fo/Lo＝1/10，拱軸系數(shù)（推算）為m＝2.514。
上部構造：每跨主拱圈由4肋3波及2個懸半波組成，拱肋中距為185cm，主拱圈全寬7.4m。主拱圈截面由基肋、拱波和現(xiàn)澆混凝土填平層組成；其中拱肋寬為25cm、高50cm。每跨拱肋各按等弧長設置11道橫隔板聯(lián)接。每跨各設8個腹拱，腹拱跨徑為250cm左右。
下部構造：橋臺為明挖擴大基礎配U型橋臺與重力式橋墩
3．3.2 加固拓寬設計要點
通過將空腹式雙曲拱橋的拱式腹拱及拱頂實腹段等拱上建筑拆除后，重建為連續(xù)板式拱式建筑，從而達到減輕恒載、調(diào)整主拱圈受力狀態(tài)，以及改善橋梁荷載橫向分布性能，提高橋梁承載能力之目的；并在利用和加高腹拱墩的同時，將墩帽外懸加長，達到拓寬橋面的目的。
4．舊橋加固的關鍵工作：加固施工
4．1 選擇施工單位
由于舊橋加固施工不同于建新橋，工程量雖不大，但工序較繁雜，且涉及到諸多隱蔽工程，施工工藝多具特殊性和復雜性，因此應選擇具有相應資質(zhì)與類似加固工程施工經(jīng)驗的施工單位進行施工，并聘請具有舊橋加固工程施工經(jīng)驗的工程師進行監(jiān)理。這是保證加固目的實現(xiàn)的關鍵，再好的加固方案和設計，也要通過施工單位去做出來。加固施工質(zhì)量不好，不僅起不到加固補強作用，甚至對原有橋梁結構造成新的傷害。
4．2 設計單位要切實配合
設計人員通過對橋梁的檢測和分析，已了解了橋梁的病害和產(chǎn)生原因，也針對性地提出處治措施，并繪制了加固設計圖，但還是要通過施工單位的加固施工去體現(xiàn)其意圖和達到加固補強的目的。因此，設計人員要切實配合好施工全過程，尤其是施工前的技術交底，要詳細講解，以求施工人員明白設計意圖和工程質(zhì)量要求。同時，要充分調(diào)動施工人員的積極性和創(chuàng)造性，從而補充和完善加固設計的不足。目的就是共同搞好加固施工，使加固設計意圖和目的完全達到。
池州橋梁|安徽省中達橋梁鋼構工程有限公司http://hbpesz.cn
池州橋梁|安徽省中達橋梁鋼構工程有限公司http://hbpesz.cn