老旧桥梁改造再利用技术

程叙埕，熊 欢，张 腾

(1.成都兴城建设管理有限公司，四川 成都 610041； 2.四川正路建设工程检测咨询有限公司，四川 成都 610031)

0 引言

近年来，大量高速公路与桥梁建成。新道路、桥梁建成的同时，大量老旧道路、桥梁需弃用或拆除。直接破碎拆除不仅浪费严重，且由此产生的大量建筑垃圾对环境造成了影响。越来越多的技术人员投入到旧桥新用研究中，研究内容主要包括旧桥加固、旧桥加固加宽、将完整拆除旧桥的可再利用部件直接用于新桥。

本文以成都市东西轴线龙泉山段车城大道桥梁设计为例，结合计划拆除的老旧桥梁及周边环境情况，围绕旧桥T梁检测及受力情况、新桥设计时对旧桥拆下的T梁利用等问题展开分析，以期积累老旧桥梁再利用经验，为类似工程提供参考。

1 旧桥概况

车城大道桥梁始建于2014年，全长611m，桥宽49m。上部结构采用斜交T梁，梁高2.8m，斜交角度为7°。桥梁跨径组合为15×40m=600m，共分4联，如图1，2所示。

图1 旧桥标准断面

图2 旧桥总体布置

全桥人行道宽4m，结构采用枕梁盖板形式，在人行道枕梁上设置栏杆，将中央绿化带设为防撞墙。设置160型多向变位梳形板伸缩缝，支座均采用板式橡胶支座，拆除前的旧桥如图3所示。旧桥设计参数中，活荷载为大件车辆荷载；二期恒荷载为10cm厚沥青混凝土+8cm厚水泥混凝土铺装荷载；设计使用年限为100年；桥面双向横坡，坡度为1.5%；抗震设防烈度为7度，设计地震加速度为0.10g，特征周期为0.45s；单幅断面宽24.5m，单幅设置9片中梁+2片边梁，湿接缝宽0.55m。

图3 拆除前的旧桥

2 旧桥可再利用部位分析

2.1 初步评估

对旧桥进行肉眼近距离检查，发现极少量梁体存在表面混凝土剥离病害。在运营荷载作用下，梁体未见病害发展痕迹，未见明显的结构性病害，梁体目前处于完好状态，初步评估桥梁技术状况等级为A类，具有较大再利用价值。

2.2 利用原则

1)经济性

尽可能多地利用旧桥，尽可能少地产生轴线废弃工程。

2)景观性

尽可能利用对景观功能要求较低的区域。

3)时序性

尽可能与轴线施工时序一致。

4)施工合理性

选择合理的存梁区，减少转运次数，缩短转运距离，遵循桥位距存梁区由近及远的原则。

5)适用性

旧桥上部结构为跨径40m的斜交T梁，尽可能选择符合此条件的桥位。

2.3 利用部位分析

根据以上利用原则，结合新桥位置地形情况进行综合分析。新、旧桥位地质条件不同、高差大，桥墩、基础等下部结构只能进行破碎拆除，无法整体利用。上部结构主要包括桥面及附属设施、T梁，桥面及附属设施主要包括人行道、栏杆、沥青铺装层、防撞护栏、伸缩缝、桥面调平层、排水管、路灯。沥青铺装层、伸缩缝等桥面系需结合使用要求重新施工，因此只能进行破碎拆除。附属设施基本已老化，重复利用价值较小。因新桥处于山区段，对景观要求较低，路灯是近几年安装的，重新上漆后可重复利用。

T梁拟拆除部位均为直线段，新桥曲线段无法直接使用，也无法通过直梁拼接而成，以新桥曲率半径为2 500m的曲线段为例，如果通过旧桥直梁拼装，按一端梁体之间合理的伸缩量预留8cm梁缝，则另一端梁体之间缝宽达39cm，由于梁体接缝太大，且从窄到宽不均匀变化，处理难度较大，因此仅考虑在新桥直线段重复利用旧桥T梁。

T梁同一跨径分为边梁和中梁，中梁理论上均可利用。边梁分为整体式断面边梁和分离式断面边梁，整体式断面边梁理论上均可利用，分离式断面边梁利用难度较大，因其缺少湿接缝及端横梁钢筋，无法作为中梁使用，且T梁翼缘高度仅为17cm，梁体植筋无法满足规范要求，需新做桥面排水系统，施工难度较大。

综上所述，最终确定将旧桥路灯及直线段T梁中梁、整体式断面边梁用于新桥，且进行新桥设计时，在直线段考虑旧桥T梁的利用。旧桥各部位再利用情况如表1所示。

表1 旧桥各部位再利用情况

3 T梁检测评定

选择拆除保存最完整且转运至梁场的321片T梁进行检测，主要进行详细外观检测及技术状况评定、混凝土强度检测、钢筋保护层厚度检测、钢筋锈蚀电位检测、预拱度检测、承载能力验算。

3.1 外观检测及技术状况评定

T梁外观检测及技术状况评定结果如表2所示。由表2可知，除部分梁片未见明显病害外，其余梁片主要病害为梁体混凝土破损和梁体右侧面竖向裂缝。

表2 T梁外观检测及技术状况评定结果

3.2 混凝土强度检测

混凝土强度检测结果表明，共有316片T梁混凝土强度评定标度为1，占比为98%；共有5片T梁混凝土强度评定标度为2，占比为2%。

3.3 钢筋保护层厚度检测

钢筋保护层厚度特征值为30～51mm，评定标度为1～3。其中，220片T梁钢筋保护层厚度评定标度为1，占比为69%；68片T梁钢筋保护层厚度评定标度为2，占比为21%；33片T梁钢筋保护层厚度评定标度为3，占比为10%。

3.4 钢筋锈蚀电位检测

钢筋锈蚀电位检测结果表明，最小电位差为-240～-90mV，评定标度为1～2。其中，320片T梁钢筋锈蚀电位评定标度为1，占比为99.7%；1片T梁钢筋锈蚀电位评定标度为2，占比为0.3%。

3.5 预拱度检测

各梁跨中预拱度为4.05～8.00cm，最大预拱度为4.73～9.55cm。由于车城大道旧桥验算汽车荷载等级为大件车辆荷载，且上部结构T梁为全预应力混凝土构件，故T梁设计时预应力度较大，在存梁期T梁会产生较大的预拱度，为保证桥面铺装层最小厚度，设计采用反拱的控制措施。实测T梁底线形呈M形，即最大预拱度分布在L/3，2L/3(L为T梁跨度)位置处。进行新桥桥面铺装设计时，应注意实测预拱度的影响，保证混凝土现浇层最小厚度要求。

3.6 承载能力验算

1)承载能力极限状态

采用引入梁体技术状况的检算系数、承载能力恶化系数、截面折减系数对T梁结构抗力效应进行修正，然后对承载能力极限状态进行评定。结果表明，各梁片(中梁及边梁)主要断面抗弯和抗剪极限承载能力满足城市-A级验算荷载要求。在荷载标准值组合下，中梁和边梁各截面法向正应力和主压应力均满足规范要求。

2)正常使用极限状态

采用引入梁体技术状况的检算系数修正限值应力、变形和裂缝限值对T梁片进行正常使用极限状态评定，结果如下：①在作用频遇组合下，中梁和边梁正截面与斜截面抗裂性满足规范要求；②在荷载频遇组合下，桥跨范围内消除自重影响，并考虑长期效应影响的挠度值小于相应跨度的1/600，满足要求。

4 T梁再利用情况

对于存在多条超限裂缝的梁体，如果再利用，应进行裂缝注胶或封闭处理(对于宽度≥0.15mm的裂缝进行灌缝处理，对于宽度<0.15mm的裂缝进行封缝处理)，并在后期使用过程中加强对梁体的复查与养护，必要时还需进行梁体静载试验，验证其承载能力，使用成本高、风险大，因此不考虑再利用。结合新桥设计要求，最终选用287片检测结果良好的T梁，将其应用于东西轴线龙泉山段1，3，6，8号桥段，应用情况如表3所示。

表3 旧桥T梁再利用情况

5 设计难点与解决方案

1)桥梁纵坡调整

因新桥桥型及长度原因，导致新桥纵坡无法按旧桥纵坡进行设计，导致新、旧桥纵坡不一致。解决方案如下：在现状支座调平钢板下方重新根据坡度焊接钢板，使支座下底面水平，同时将此部分的支座钢板厚度计入支座安装高度，如图4所示。

图4 纵坡调整示意

2)附属设施改造

旧桥植筋量大，原T梁顶板厚20cm，无法满足植筋要求，且桥面排水系统施工难度大(主要存在于边梁)。解决方案如下：新做T梁边板，在新做边板上预埋防撞墙钢筋及排水设施。

6 方案对比分析

对旧桥全部拆除重建和再利用方案施工难度、工期、成本等进行对比分析，结果如表4所示。由表4可知，旧桥全部拆除重建方案与旧桥再利用方案施工成本接近，但旧桥再利用产生的废弃物较少，节能环保。

表4 旧桥全部拆除重建和再利用方案对比

7 结语

本文结合成都市东西轴线龙泉山段车城大道桥梁工程，详细分析了旧桥再利用技术。进行旧桥再利用时，需依托较多前提条件，综合考虑新、旧桥梁设计参数要求，旧桥初步评估结果，新桥建造环境等因素，确定是否进行旧桥再利用，并结合旧桥拆除方案适用性、检测结果、新桥设计参数及验算结果等因素确定旧桥再利用部位及利用方法。