某跨古运河桥梁病害分析和改建设计

刘龙源，鲍宏波

（无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡 214072）

1 工程概况

钢铁桥是位于无锡市南长区金城路的一座3跨简支梁桥，桥梁跨越古运河。该桥全长30.8 m，跨径布置为7.15 m+15.5 m+7.15 m；桥梁全宽24 m，桥宽布置为3.15 m人行道+18 m行车道+3.15 m人行道，见图1～图3。

图1 现状钢铁桥立面照片

图2 现状钢铁桥桥面照片

图3 现状钢铁桥桥墩照片

上部结构形式：边跨横向各布置22片钢筋混凝土∏型梁，梁高80 cm；中跨横向布置22片预应力混凝土空心板梁，梁高80 cm。下部结构形式：桥台为浆砌片石重力式桥台，扩大基础；桥墩为实体薄壁墩，钻孔灌注桩基础。桥面铺装采用沥青混凝土，桥墩与东侧桥台设置桥面连续和橡胶支座，西侧桥台设置伸缩缝和聚四氟乙烯支座。人行道设置24 cm×24 cm挑梁，挑梁上架设6 cm人行道盖板。

该桥建造年代为1984年，设计荷载汽-20，挂 -100，人群荷载3.5 kN/m2。

2 桥梁现状病害和原因分析

2.1 桥面系病害

（1）桥面铺装：桥面行车道中心线位置存在纵向裂缝（见图4）。铣刨桥面沥青后，发现板梁铰缝位置存在多条纵向裂缝。

图4 桥面铺装纵向裂缝

（2）伸缩缝：伸缩缝锚固区混凝土破损、老化（见图5）。

图5 伸缩缝锚固区混凝土破损

（3）人行道：人行道表面有两处塌陷（见图6），多处人行道板混凝土破损露筋（见图7）。

图6 人行道表面塌陷

图7 人行道板混凝土

2.2 上部结构病害

边跨多块∏梁底板混凝土破损露筋，主筋严重锈蚀（见图8），横隔板混凝土破损露筋（见图9），中跨板梁状况良好。

图8 ∏梁底板混凝土破损露筋

图9 横隔板混凝土破损露筋

2.3 下部结构病害

（1）桥墩台：桥墩和盖梁多处混凝土破损露筋（见图10、图11）。台帽有两条贯穿竖向裂缝（见图12），桥台台身锈胀露筋（见图13）。

图10 桥墩混凝土破损露筋

图11 盖梁混凝土破损露筋

图12 台帽竖向裂缝

图13 台身锈胀露筋

（2）支座：钢铁桥支座为板式橡胶支座。经检测，钢铁桥支座主要病害为：局部脱空、剪切变形、支座偏移、下垫板锈蚀、完全脱空等。

2.4 病害原因分析

该桥的评估等级为D级——不合格状态，应进行中修或大修工程。桥梁病害的主要原因如下：

（1）结构原因

在左右幅桥断缝处和板梁铰缝位置，如果不采取措施，就会在铺装层顶面出现纵向裂缝。

边跨板梁病害比中跨板梁严重得多，从结构上看，这是因为中跨为预应力结构，结构耐久性优于普通钢筋混凝土结构。

（2）施工原因

该桥边跨∏梁施工时混凝土振捣不密实、施工质量差造成了钢筋腐蚀，表层混凝土脱离，导致结构过早地破坏。

（3）使用及养护原因

该桥已使用30 a，车辆荷载等级不断提高，超载现象普遍存在，构件材料强度有所降低，再加上养护不及时，主体结构和附属构件已达到使用年限。

3 处理方案

本次桥梁病害主要是边跨板梁病害严重、支座普遍损坏、人行道板断裂、伸缩缝破损、桥面系开裂等方面，根据我国相关设计规范[1-4]，结合类似工程施工经验，做以下改建设计。

（1）上部结构改建设计

将钢铁桥边跨板梁全部拆除后，更换为单跨7 m普通钢筋混凝土空心板梁，边跨支座全部更换。保留钢铁桥中跨板梁，中跨支座全部更换。

在两端桥台处各新建一道伸缩缝。

（2）桥面系维修

拆除人行道挑梁、路缘石（保留中跨人行道内侧路缘石）、栏杆，铣刨桥面沥青和混凝土铺装。重新浇筑混凝土铺装，铺装层内配设钢筋网。在左右幅桥断缝处设置桥面连续钢筋。重新铺设沥青铺装层。重新设置栏杆。

（4）下部结构改建设计

对于桥墩、桥台破损露筋、锈胀露筋处，凿除松散混凝土，对钢筋进行除锈、阻锈处理，然后采用环氧砂浆修补，修补面与原构件表面齐平。

对于台帽纵向裂缝，裂缝宽度不小于0.15 mm的裂缝采用压力灌浆法处理（处理流程见图14），裂缝宽度小于0.15 mm的裂缝采用表面封闭涂装法修复（处理流程见图15）。

下部结构墩台承载力经验算满足要求。

图14 压力注浆法工艺主要流程图

图15 混凝土缺陷处理工艺主要流程图

4 施工注意事项

（1）拆除边跨板梁时，应在桥台和桥墩之间设置钢梁，防止桥墩发生失稳。

（2）新建边跨板梁架设时，应对桥台承载力和稳定性进行复核。

5 结语

随着我国农村城镇化建设和城市现代化建设的不断深入，一大批老桥、旧桥需要加固改建。通过外观检测发现的病害，需要准确分析病害产生的原因，方能为设计提供可靠的依据并采取针对性措施。同时在加固过程中，针对结构特点，采取必要保护措施，防止对结构产生其他危害。

[1]JTG/T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S].

[2]JTG/T J23-2008,公路桥梁加固施工技术规范[S].

[3]GB 50367-2013,混凝土结构加固设计规范[S].

[4]CJJ 99-2003,城市桥梁养护技术规范[S].