市政路桥加固改造的设计要点研究

李海芹

（北京中交桥宇科技有限公司 北京市 100102）

1 市政路桥的常见病害问题

1.1 混凝土碳化及钢筋锈蚀

混凝土碳化和钢筋腐蚀是市政路桥最常见的问题之一。一般是在施工时，空气里的二氧化碳渗透到混凝土中并且与其中的碱性物质发生化学反应，从而使混凝土中的碱性降低，甚至出现了碳化现象。同时混凝土结构中的钢筋出现锈蚀，钢筋的锈蚀导致其有效面积减小和体积增大，从而使得混凝土膨胀、剥落。并且钢筋和混凝土的承载力以及它们之间的握裹力会大大降低，使得市政路面出现裂缝甚至桥面断裂，不仅会影响路桥正常的交通运输，甚至还会造成交通系统的瘫痪，带来严重的经济损失和社会谴责。

1.2 裂缝问题

大多数市政路桥项目由于超载运行、环境温度变化大、混凝土收缩徐变以及年久失修等原因存在不同程度的裂缝，进而影响到它们的承载能力甚至服务寿命，同时给交通带来严重的安全风险，给经济造成不可估量的破坏。因此应该正确对待市政路桥的裂缝问题，定期进行巡检，一旦发现裂缝，及时进行原因分析、对症下药，并采取有效的、针对性的补救措施，以阻止裂缝的进一步发展，保障市政路桥的承载能力，进而延长它们的寿命[1]，如图1所示。

图1 桥梁裂缝

2 加固改造设计原则

一般市政路桥的加固改造设计方案，都是在病害表象的基础上，实施头疼医头、脚疼医脚的应对措施。而负责任、有担当的方案设计者，要站在全局的角度，充分考虑多方面的影响因素，对已经出现的、甚至潜在的病害问题进行深入分析和准确评定。不同病害表现形式不同，危害程度不同，治疗方案也不同。市政路桥加固改造设计方案的总体思路是：在保障原有功能的基础上，尽量不改变其原有的结构型式，不影响其原有的整体美观性，本着安全性与经济性的原则。具体表现在：①如果市政路桥在某一方面具备足够的潜力，可以在其他方面采取合理的加固措施，增强其整体的承载能力，提升服务功能，实现更大的价值。②城市的立交桥等进行加固时，首先必须保证的是桥下原有的净空高度不能变小，因此不能在其跨中腹板的下方采取加固措施。其次不能占据原有的马路宽度，因此不能在其斜腿处采取加固措施。③即要充分考虑加固改造材料的重量增加是否超出了原有路桥基础的承载能力；又要充分考虑加固改造材料的质量是否能够和原有构造相匹配。

3 市政路桥加固改造的措施

3.1 桥面补强层的加固

在多数情况下，老桥的桥面通常会出现很多裂缝、剥离以及其它损坏现象。此时不仅不能接受局部处理方法，而且也不能对原桥面进行大范围的简单浇筑。

采取桥面补强层的加固措施是最有效的。首先对原桥面进行凿毛处理，并对新旧接合面进行清扫、冲洗等处理措施，必要时也可涂抹一层环氧胶液胶结剂；其次在原桥面上钻孔，注入植物胶或化学锚固胶，埋入膨胀螺栓抵抗剪力；之后按照抗裂要求放置合理直径的钢筋网，并与埋入的膨胀螺栓焊接在一起；最后采用合理标号的干硬性或是钢纤维混凝土进行浇筑，形成原桥面的补强层[2]。

3.2 增大构件截面面积的加固

当老桥的承载能力不足以满足现行的交通配重要求时，则首选增大构件截面面积以及增加钢筋的加固方案，它是比较常见的结构补强加固方案。通常有两种方法可以实现，首先是增加桥面板的厚度，其做法同上述桥面补强层的加固措施，原理则是通过增加T形梁上翼缘的厚度，提升承载力，一般适用于桥下净空受限的项目；然后是增加T形梁腹板的高度或宽度，这种加固方案效果相对比较明显，但是受桥下净空的限制，一般使用机会不是很多。这种加固方案原理简单、设计和施工都比较方便，通常在跨度较小的场合使用。需要指出的是：用该方案进行加固时，一定要对承台、桥墩等的承载力进行校核，以避免由于增加构件截面面积而引发桥梁本身自重的提高，从而导致超出承台、桥墩原有的承载能力，产生更大的安全风险。

3.3 预应力加固

预应力加固改造设计是通过在原有构件之外，采用外加（即体外）预应力钢拉杆或型钢撑杆进行加固的一种方案。其原理是通过施加预应力迫使体外预应力构件受力，从而改变原结构的受力状态，降低其应力水平，并消除其应力应变的滞后现象，以达到提升承载力和改善抗裂度的目的。体外预应力技术由于施工简单、更换方便、经济可靠等原因被广泛应用在旧桥、危桥的加固方案中，并且一般适用于大跨度结构的加固以及常规加固方法无法实施或效果不佳的状况等，而不适用于高湿环境以及混凝土的收缩徐变比较大的情况等。

3.4 局部修复加固

局部修复是市政路桥日常养护工作中最常见的一种加固方案。当路面或是桥面破损比较轻微时，用工具将路面或是桥面上松散的混凝土层除去，再使用水泥标号相同的材料进行修补即可；当路面或是桥面破损轻微但不严重时，用工具将路面或是桥面上松动的混凝土层凿除，直至露出钢筋，再使用水泥标号相同的材料进行修补即可；当路面或是桥面的破损相对比较严重时，要采用托松结构清除松动的混凝土层，直到露出钢筋，再使用水泥标号相同的材料进行修补。

3.5 粘贴纤维复合材料加固

伴随交通流量的日益加大以及超载状况的时有发生，现有市政路桥的承载能力随时受到挑战，通过对其主要受力部位、各个节点以及薄弱部位粘贴纤维复合材料（如碳纤维复合材料等）进行补强加固，使其与桥体一起发挥作用，从而增强其整体稳定性和承载能力。与传统的加固方法相比，碳纤维加固具有轻质、高强、高弹模、耐腐蚀、耐久性好、抗冲击、工期短、施工方便、无需大型机械、加固成本较低等多项优势。然而由于补强材料的强度往往会受到原构件变形的影响，从而无法释放其原有的设计强度，因此，在加固设计过程中，要充分考虑该影响，不可过高依赖补强材料的作用。

4 结束语

市政路桥的各种病害问题，对交通安全及城市发展极为不利。从加固改造设计角度有针对性、科学性的对市政路桥风险进行有效遏制，是保障其质量安全及居民生命财产安全的必要前提；亦是提高路桥使用寿命、促进技术发展、增加经济效益的有利保障。