高性能混凝土局部加固桥涵的应用

高性能混凝土局部加固桥涵的应用

冯敏玲

广东阳茂高速公路有限公司 广东省阳西县织篢镇阳茂高速公路有限公司 广东 阳江  529800

摘要：高速公路桥梁的悬臂箱梁由于建设年代较早，荷载能力依据当时规范设计，在改扩建项目中按新规范计算，旧的箱梁悬臂承载能力不足或裂缝宽度超限。为使改扩建满足规范要求，需对旧箱梁进行加固处理。一般方案按整体拆除后重新建设，但存在工程量巨大、耗时长、成本高的缺点。为了解决箱梁悬臂加固问题，兼顾工期、成本的目标，本文提出一种高性能混凝土局部加固桥梁的方法，既能使既有桥梁满足规范要求，又能节约成本，值得工程推广。

关键词：高性能混凝土；局部加固；桥涵；

1 工程概况

阳茂高速公路建设于2004年，部分桥梁如南水河大桥采用现浇箱梁结构，由于建设年度较早，采用原因旧规范要求，为进行改扩建工程，按新规范计算，存在承载力不足或裂缝宽度超限的情况。

悬挑是从主体结构悬挑出梁或板，形成悬臂结构，其本质上仍是梁板结构。箱梁悬臂是一种典型的悬挑结构，其广泛应用在桥梁建设领域中，箱梁通过设置大的悬臂，增大断面宽度，节约施工造价。

伴随我国经济社会的高速发展，城镇化速度不断加快，陆路交通运输需求旺盛，高速公路已经不是仅仅满足早期的主骨架联接功能，而是具有主骨架联接和区域内部联通的双重功能要求。高速公路的建设离不开桥梁的建设，使得箱梁悬臂结构几乎随处可见。

社会、自然和人文环境决定了未来我国高速公路工程建设方案将以改扩建为主：目前的道路宽度不足以支撑区域交通发展，需要对原有道路进行拓宽。“安全畅通、优质耐久、绿色环保、智造出新”成了改扩建项目的建设目标，如何在经济、适用、简单、减小交通转换难度和保证安全的前提下，对旧路进行改造以达到扩建后的标准，成了当下发展的迫切需求。

2 存在的问题

受到过往技术的局限，目前旧路中的旧桥箱梁悬臂结构普遍存在以下问题：

（一）由于建设年代较早，荷载能力依据当时的需求设计，在现今护栏改造升级、汽车荷载等级提高的情况下，按新规范计算，旧的箱梁悬臂承载能力不足或裂缝宽度超限；

（二）现有旧桥箱梁悬臂的长度普遍较长，结构尺寸偏小，配筋偏弱，造成整体强度偏弱；

（三）旧桥护栏防撞等级低，护栏高度不足，配筋偏弱，难以保障高速公路上的行车安全。

3 悬臂加固技术方案

本文提出一种公路桥梁悬挑结构的改造加固方法，该改造加固方法的施工位置主要位于箱梁顶以及桥面之上，施工过程简单、无需依赖大型施工设备，能够有效加快施工效率，并且加固后的承载能力提高明显，能适应发展的应用需求。

技术方案如下：

1、对旧箱梁挑臂上方范围的顶板上的沥青层进行洗刨处理，将所述箱梁顶板的顶层部分铣刨，露出接触面，所述的接触面为高差不小于6mm的凹凸面。

2、将所述的接触面清理干净后，在接触面上铺设横纵分布的钢筋网，同时预埋设置新护栏所需的护栏钢筋。

3、在所述的接触面上浇注高性能混凝土，使所述的钢筋网埋于所述的高性能混凝土之中，经养护成型形成高性能混凝土层。

4、进行路面铺装，完成改造加固。

本改造加固方法，采用在旧箱梁挑臂的顶板上浇注高性能混凝土层的方式，通过高性能混凝土和钢筋网带来的高力学性能，从顶部对旧箱梁挑臂及其上方范围的顶板起到牵引作用，从而实现加固改造。

由于本研发所述的加固改造方法无需对旧箱梁挑臂进行拆除重建，且主要在桥面上进行施工即可，无需从旧箱梁挑臂之下进行施工，因此无需借助大型施工器械，可有效提高加固改造的施工效率。

本方案所使用的高性能混凝土优选为立方体抗压强度≥100MPa、抗折强度≥18Mpa、弹性模量为4.25×104MPa的高性能混凝土。

所述的高性能混凝土的组分包括水泥、硅灰、石英砂、高炉矿渣、钢纤维、纯纤维素纤维和高强度粗骨料等。所述的高强度粗骨料粒径≤4mm。

作为本研发的具体实施方式之一，所述S3中浇注高性能混凝土层后，所述高性能混凝土层的高度高出所述顶板的原顶面高度。此实施方式可使高性能混凝土层具有足够的厚度，以保证其具有足够的力学强度，但这种实施方式会相对增加进行路面铺装时的施工量。

作为本此研发的具体实施方式之二，所述技术步骤（1）进行洗刨处理时，洗刨至所述顶板的原钢筋露出所述的接触面；所述技术步骤（3）中浇注高性能混凝土层后，所述高性能混凝土层的高度与所述顶板的原顶面高度持平。这种方式既可以保证所述高性能混凝土层的厚度，也可以减小路面铺装时的施工量，但也会相应地增加洗刨处理的施工量。

无论是上述的具体实施方式之一，还是具体实施方式之二，完成加固改造后，承载能力都能达到实际的使用需求。

箱梁挑臂一般长度为2.7 m～3 m，横向的受力要明显高于纵向，因此本此研发所述的钢筋网中横向分布的钢筋推荐选用强度更高的钢筋。优选地，所述的钢筋网中横向设置的钢筋选用HRB400-16mm，纵向设置的钢筋选用HRB400-10mm。

4 具体实施效果

本桥梁加固方法在阳茂高速改扩建项目南水河大桥的旧桥加固工程中应用。具体实施方案如下。

1、实施方案一

高速公路的旧箱梁挑臂通过以下方法改造加固：

（1）对旧的箱梁挑臂上方范围的顶板上的沥青层先进行洗刨处理，露出顶板，并将顶板的顶层部分铣刨2cm，露出接触面；

（2）对接触面进行处理后，在接触面上铺设横纵分布的钢筋网，同时预埋新护栏所需的护栏钢筋；

（3）在接触面上浇注高性能砼，使钢筋网埋于高性能砼之中，经养护成型形成高性能砼层，使高性能砼层的厚度为8cm，高出顶板的原顶面6cm；

（4）铺上沥青面层，完成改造加固。

采用以上方法进行加固改造后，高性能砼层覆盖在箱梁挑臂上方范围顶板的接触面之上，高度高出顶板的顶面，边缘处设置护栏。高性能砼层内埋的钢筋网包括纵向钢筋和横向钢筋，其中纵向钢筋采用HRB400-10mm钢筋，横向钢筋采用HRB400-16mm钢筋，以更好地满足受力要求。

2、实施方案二

高速公路的旧箱梁挑臂通过以下方法改造加固：

（1）对旧的箱梁挑臂上方范围的顶板上的沥青层先进行洗刨处理，露出顶板，并将顶板的顶层部分铣刨2cm，露出接触面；

（2）对接触面进行处理后，在接触面上铺设横纵分布的钢筋网，同时预埋新护栏所需的护栏钢筋；

（3）在接触面上浇注高性能砼，使钢筋网埋于高性能砼之中，经养护成型形成高性能砼层，使高性能砼层的厚度为8cm，高出顶板的原顶面6cm；

（4）铺上沥青面层，完成改造加固。

采用以上方法进行加固改造后，高性能砼层覆盖在箱梁挑臂上方范围顶板的接触面之上，高度与顶板的顶面持平，边缘处设置护栏。高性能砼层内埋的钢筋网包括纵向钢筋和横向钢筋，其中纵向钢筋采用HRB400-10mm钢筋，横向钢筋采用HRB400-16mm钢筋，以更好地满足受力要求。

5 结论

该改造加固方案在阳茂扩建项目南水河大桥加固应用。与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本改造加固方法采用在旧箱梁挑臂的顶板上浇注高性能砼层的方式，从顶部对旧箱梁挑臂及其上方范围的顶板起到共同受力的作用而实现加固改造，无需依赖大型施工设备，大大降低了施工难度和施工量，提高施工效率，符合快速改造施工的发展需求。

2、本方法选用高性能砼层，具有超高抗拉、压强度，并拥有良好的施工性能，且不需整体养护，施工方便。

3、使用本改造加固方法进行加固后，箱梁挑臂处路面的承载能力得到明显的提高。

参考文献

[1]刘功毫,胡崇武,练江峰,等.一种桥梁大悬臂翼缘板加固钢支承结构:,2018.

[2]程伊彪,王戒躁,江湧,等.一种悬臂梁桥的牛腿端加固结构及其安装方法:,CN104328748A[P].2015.