桥梁工程改变结构体系加固方法的应用

桥梁工程改变结构体系加固方法的应用

发表时间：2016-06-29T15:53:47.363Z 来源：《基层建设》2016年5期作者：李长明

[导读] 将几处多跨简支梁，改造为多跨连续梁以改善结构的受力状态。提高桥梁承载力，消除了安全隐患。

辽宁省轻工产品质量检测院辽宁省沈阳市 110179

摘要：随着经济建设的快速发展，我国道路交通负荷和交通流量都在逐年增大，同时，由于资金、技术方面等原因，我们对桥梁的后期养护管理没能重视起来，大量的桥梁在过去的一段时间里缺少管理和养护。沈阳市东南部跨浑河长青大桥已经使用15年，经检测，该座桥梁纵向刚度严重不足，行车存在安全隐患。通过增设连续纵梁的措施，提高纵向刚度。将几处多跨简支梁，改造为多跨连续梁以改善结构的受力状态。提高桥梁承载力，消除了安全隐患。

关键词：桥梁上部结构；加固改造；改变结构体系；粘贴钢板

1、引言：

改变结构体系加固是指采用一定的技术措施改变原结构受力体系，降低不可靠构件控制截面的内力，提高桥梁结构整体承载能力的一种加固方法。工程师希望通过改变结构的受力体系，大幅度地降低计算弯矩，提高结构构件承载力，达到加强原结构的目的。沈阳市东南部横跨浑河的长青大桥加固工程采用此方法，将多孔简支梁改为简支和连续同时作用的复合梁结构。此方法即降低了加固改造成本，又使原桥梁纵向刚度不足得以解决。本文重点阐述改变结构体系辅以粘贴钢板加固方法的应用。

1.1、工程概况：

浑河长青大桥位于沈阳市东南部，桥梁由主桥和南北引桥组成，主桥为三孔中承式钢管混凝土拱桥，净跨径为120m+140m+120m，南北引桥各位2×50m空腹式钢筋混凝土肋拱桥，桥梁全长630m，桥宽32.5m。

主桥失跨比为1/4，由两条分离式平行拱肋组成，每条拱肋截面选用四根Φ700×10mm的上下弦管和Φ245×10mm竖斜腹杆组成的空间桁架。Φ700钢管内灌注C50混凝土，断面尺寸为高3.4m，宽1.8m，两肋中心间距为1.8m，为提高桥梁稳定性，两肋间设置7处横向联系，拱顶设H形横撑及两处K形横撑，拱脚处设X撑。见图1

该桥于1995年6月1日开工建设，1997年7月1日竣工，已经使用15年有余。近些年城市的不断向南扩张，交通流量也随之加大，特别是重载车辆的增加，给该桥带来了沉重的负担，桥梁损坏情况比较严重，对此浑南区政府决定对该桥进行加固改造。经鉴定单位检测，其中主要病害之一，桥梁纵向刚度不足。

2、加固原则和思路：

2.1、加固原则：

尽可能减少对原结构的损伤

技术可靠，满足结构耐久性要求

施工设备简单，操作方便

修旧如新，美观经济

2.2、加固思路：

由于本工程纵向刚度过低，参考原设计图纸，桥梁在施工时取消了原设计文件的纵梁，这是桥梁纵向刚度不足的一个主要原因。本次加固主要采用新增纵梁的方法加强桥梁纵向刚度，同时辅以粘贴钢板加固方法。

3、具体加固措施：

本次加固新增纵梁共计七道，其中两道为刚纵梁，五道为钢筋混凝土纵梁。见图2

3.1、刚纵梁设置：

两侧两道钢纵梁位置位于原非机动车护栏处。将原外侧两道混凝土防撞护栏置换成钢纵梁，其横桥向位置紧靠拱肋钢管外侧。钢纵梁为箱型截面，高度1.2—1.3m，宽度0.4m。为适应沈阳当地气温条件，钢纵梁材料采用Q345E钢材。单道钢纵梁在桥梁单跨内通长，在拱上门架处断开，全桥共分为三段。钢纵梁在吊杆横梁处向下伸出耳板（厚20mm）抱箍住吊杆横梁。钢纵梁箱内设置纵向加劲板和横隔

板。其中纵向加劲板厚10mm，间距40cm，横隔板厚10mm，间距80—120cm.纵向加劲板通长布置，在横向加劲板上相应位置开孔。每个托板下方设置2个加劲板，板厚10mm。

钢纵梁采用工厂预制，现场拼装的施工方式形成整体。根据实测各吊杆横梁间距设置预制段长度，架设到吊杆横梁两侧，再通过现场焊接托板与吊杆横梁连接。相邻两吊杆横梁之间设置现拼段，现拼段长度按实际吊杆间距推导而来，现拼段与两侧预制段现场焊接形成整体，实现钢纵梁在桥梁单跨内通长。拼接施工时可从单跨跨中向两侧同时进行。

钢纵梁安装前，采用M5.0水泥砂浆对吊杆横梁进行找平，使横梁顶面保持水平。钢纵梁利用植筋与吊杆横梁固定，植筋采用Φ12×160mm钢筋，钻孔深度不小于12cm，钻孔直径15mm，钢板上预留13mm的孔，钢筋端头车出螺纹后，用M12螺母固定。为保证刚纵梁能与新增混凝土纵梁形成整体，共同受力，钢纵梁两侧设置剪力钉。剪力钉采用铆螺钢ML15，直径Φ13×60mm。水平间距200mm，高度在新增混凝土纵梁厚度居中设置，施工时应采用专业焊钉枪进行。

3.2、混凝土纵梁设置：

通过置换原桥面板，设置5道钢筋混凝土纵梁，分别位于新增刚纵梁两侧和桥梁纵向中心位置。将横梁上部分原预制混凝土桥面板拆除，相应位置浇筑C50混凝土连续纵梁，混凝土纵梁通过植筋与吊杆横梁连接。

横梁顶及牛腿植筋同上文所诉，并与新浇筑连续纵梁主筋绑扎牢固，注意，植筋前应对原结构中钢筋位置进行测定，以免钻孔时对原结构钢筋造成损伤，然后用记号笔在孔位所对应的混凝土表面上做好记号。植筋锚固的关键是清孔，孔内清理不干净或孔内潮湿均会对胶与混凝土的粘贴产生不利影响。使其无法达到设计的粘贴强度，影响锚固质量。钻孔完成后，先用硬毛刷刷走孔内粉尘，再用高压风进行吹孔，最后用干净棉布沾丙酮或酒精彻底清洗孔道内部。植筋时必须保持孔内无尘，干燥。注胶使用专用注射枪深入成孔底部，从孔底部开始注胶，从里到外渐渐填孔并排出空气，达孔深2/3左右，将钢筋按一个方向缓缓旋入孔底，最后检查孔内注胶是否充实。

3.3、粘贴钢板设置：

由于增加钢纵梁位置吊杆横梁受力结构有所变化，同时防止对横梁产生拉裂破坏，保证钢纵梁与吊杆横梁形成整体共同受力，需要在此位置粘贴10mm厚钢板进行预加固。

粘贴钢板前要对钢板进行钻孔、除锈处理，且表面应有一定的粗糙度。混凝土表面清凿平顺、坚硬干净，清洁至完全露出新面。灌注结构胶要保证厚度及密实度，保证粘贴钢板质量。最后对钢板表面进行防腐处理，保证钢板耐久性。

4、结语：

对于桥梁上部结构类似长青桥的中承式钢管混凝土拱桥，其桥梁缺少纵向联系，各横梁间不能很好地共同受力，导致纵向刚度低，进一步影响桥梁整体稳定性。本文提出的增加纵向联系方法是一种有效的桥梁加固改造方法，具有工期短、经济性等优点。改造后的桥梁，承载能力及稳定性方面得到大幅改善。

长青桥经过维修加固实施后，开放交通以来，使用效果良好，完全满足在设计荷载下车辆对桥梁的使用要求。为我国同类型桥梁的加固改造提供了宝贵的实践经验。

参考文献：

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[5]王茜，王恩营，徐岳.公路旧桥加固设计方法研究[J].公路交通科技，2006.

[6]彭华荣.粘贴钢板技术在桥梁加固中的应用[J].山西建筑，2008. 作者简介：

李长明（1979—）。男，辽宁沈阳人，道路与铁道工程专业工程师