結合檢測結論，對后姜溝公路橋出現的病害進行原因分析;針對該橋存在的主要問題，通過維修加固使其達到公路-Ⅱ級荷載等級的使用標準。

　　關鍵詞：剛架拱橋;病害分析;行車安全;維修加固;裂縫;增大截面

　　中圖分類號:U448.14 文獻標識碼：A　 文章編號：1006—7973(2017)05-0064-02

　　1 工程概況

　　后姜溝公路橋位于南水北調東線一期工程東平湖～濟南段輸水工程河道上，為30m剛架拱橋，橋梁總長41m，其橫向布置為凈-7+2×0.5m，于2004年建成通車。設計參照1983年《鋼筋混凝土剛架拱橋定型設計圖》，設計標準為：汽-20，掛-100。

　　2016年7月，業主委托檢測單位對該橋進行了安全檢測，存在主要問題如下：①拱腿、外弦桿存在超限裂縫;②微彎板出現多條縱向貫通裂縫，且出現大面積嚴重破損，甚至穿孔;③輔孔橋板多處出現橫向貫通裂縫，縫寬未超限;④既有伸縮縫已完全失效;⑤時隔兩個月再次查勘現場時，發現橫系梁新增多條貫通裂縫，且多處出現破碎，說明橫系梁出現嚴重的功能性病害，發展迅猛，且有繼續擴張現象。

　　2 橋梁病害原因分析

　　病害的產生原因是多方面的，交通量和超重車迅猛增加，定型設計圖本身的不足，日常養護不到位等都是產生病害的主要原因。

　　2.1定型設計圖的不足

　　(1)后姜溝公路橋采用的剛架拱橋是我國自主創新的橋型，作為一種輕型的組合體系拱橋，拱上結構與主拱結合成一個整體共同受力，與一般簡單體系拱橋相比，拱上建筑聯合作用能減輕主拱受力的有利因素已被挖掘，承載潛力較小。

　　(2)橋面系和橫系梁截面尺寸偏小，配筋偏少，與拱片的連接不夠牢固，整體受力不足，重車作用下微彎板出現開裂、斷板、穿孔現象。橫系梁損壞后不利于荷載的橫向分布，加重橋梁病害。

　　(3)外弦桿和內弦桿采用相同的尺寸，由于外弦桿是受彎構件，內弦桿是偏心受壓構件，這使得在設計荷載作用下外弦桿正彎矩增大，出現微裂縫。這樣的弦桿承受超重車輛時，裂縫就會增多、增寬、增大、貫穿截面，從而出現病害，影響安全使用。

　　2.2 交通管控力度不夠

　　該橋由水利部門建設，因各種原因未能移交給當地交通部門，且水利部門無權對交通進行管制，近幾年通過該橋百噸以上超重車流量激增。超載運輸導致剛架拱橋結構實際受力狀況超出設計理論值及規范規定允許值，不超載時，各構件工作尚屬正常。一旦超載增多，對于剛架拱橋這種自身承載潛力較小的輕型結構橋梁更容易產生較大變形，造成控制截面承載力不足，致使各構件的薄弱面出現裂縫，對橋梁造成嚴重損害，行車安全存在較大隱患。

　　2.3日常養護不到位，局部構件維修不及時

　　一座橋梁竣工交付使用后將進行兩方面的工作：其一是經常性的養護維修;其二是針對橋梁實際存在的問題，進行必要的技術改造，使其滿足新的使用要求。橋梁的維修養護，主要包括日常檢修和對危害橋梁正常運營的部分進行修繕工作。該橋由水利部門進行管養，受條件限制，當橋梁局部構件出現問題時不能及時有效的進行專業修復，長此以往，當損害累計到一定程度時就會影響到全橋的安全。

　　3 維修加固設計

　　3.1維修加固設計原則

　　(1)加固維修方案設計及實施盡量減少對原有結構的損傷，并盡量充分利用原有構件，保證原有結構保留部分的安全性與耐久性。

　　(2)橋梁經加固維修后，能恢復使用功能，增強安全性和耐久性。

　　3.2維修加固設計目的

　　針對該橋存在的主要問題，通過維修加固使其達到公路-Ⅱ級荷載等級的使用要求。

　　3.3維修加固設計

　　根據檢測的主要病害情況，結合荷載試驗的結論，針對本橋實際情況，提出維修加固方案：拆除橋面鋪裝層及微彎板，改為現澆橋面板結構，設置防撞護欄;并對弦桿、拱腿、橫系梁增大截面加固。維修加固后，橋面寬度為凈7+2×0.5m，橋面總寬為8.0m。

　　(1)弦桿、拱腿及橫系梁增大截面加固：對弦桿、拱腿及其橫系梁裂縫、混凝土剝落等病害進行處理，并進行鑿毛，然后植筋澆筑混凝土。

　　(2)裂縫處理：對構件的裂縫進行處理。

　　(3)更換輔孔橋板：將原橋輔孔橋板更換為現澆混凝土橋板，并將支座重新更換。

　　(4)更換橋面鋪裝：將原橋微彎板、填平層、橋面鋪裝更換為現澆橋面板。

　　(5)更換伸縮縫：更換主拱與臺帽處伸縮縫。

　　維修加固工序為：拆除橋面鋪裝層及微彎板→裂縫處理→弦桿、拱腿及其橫系梁增大截面加固→更換輔孔橋板→現澆橋面板→澆筑護欄。

　　4 維修加固前后結構復核

　　根據《公路橋涵設計通用規范》(JTG D60-2015)，荷載等級采用公路-Ⅱ級，設計安全等級為一級，結構重要性系數1.1。

　　計算模型分兩種形式，采用MIDAS CIVIL計算軟件對該橋進行有限元分析。

　　模型1：假定原橋無結構性病害，對原橋采用公路-Ⅱ級荷載標準計算;

　　計算結果如下：

　　表1 模型1主要控制截面驗算

　　部位極限狀態設計值原截面尺寸加固前截面驗算

　　結論構件類型

　　γ0Md(kN.m)γ0Nd(kN)γ0Vd(kN)寬×高(m)

　　弦桿支座---4370.35×0.65抗剪承載力不滿足受彎構件

　　弦桿小節點-122.1--5060.35×0.65抗剪承載力不滿足受彎構件

　　弦桿大節點-408.1-578-2190.35×0.65抗壓承載力不滿足壓彎構件

　　實腹段跨中504.9-14252410.35×0.55抗壓承載力不滿足壓彎構件

　　拱腿支座-306.9-2389-1010.35×0.57抗壓承載力不滿足壓彎構件

　　經過維修加固后，橋梁所有截面承載能力均滿足要求。

　　5 施工工藝及注意事項

　　5.1 裂縫處理

　　(1)對拱腿附近的網狀裂縫進行封縫(表面封閉法)：裂縫寬在0.15mm以下，用修補膠沿裂縫走向從上至下均勻涂刷兩遍進行封閉(寬度6～8cm)，并在上面分段緊密貼上一層玻璃絲布(寬度5～7cm)，形成封閉帶。工藝流程：擴縫→清渣、吹風→涂刷修補膠→封縫。

　　(2)對拱腿、外弦桿、橫系梁多條超限裂縫進行灌縫(壓力灌注法)：裂縫寬均超過0.15mm，采用壓力灌注法進行修補。工藝流程：鉆孔→清孔及表面處理→粘貼灌漿嘴→裂縫表面封閉→壓氣試驗→灌膠→表面清理，最后對每一道裂縫表面再涂一層混凝土深層滲透型防水密封劑，確保封閉嚴實，使其顏色與原混凝土結構表面盡量保持一致。

　　(3)對于蜂窩、麻面部位等一些淺表面的混凝土病害，先鑿除表面疏松腐蝕部分，然后用混凝土柔性修補劑修補。

　　5.2 增大截面加固

　　對弦桿、拱腿和拱腿間橫向連系梁采取增大截面加固。其工藝流程：表面處理→植筋掛網→立模澆筑混凝土→養護。工藝要點如下：

　　(1)表面處理

　　把構件表面抹灰層鏟除，對混凝土表面存在的缺陷清理至密實部位，并將表面鑿毛成凹凸差不小于6mm的粗糙面。清除混凝土表面的浮塊、碎渣、粉末，用壓力水沖洗干凈。為了加強新、舊混凝土整體結合，在原混凝土表面涂刷混凝土界面劑等。

　　(2)植筋掛網

　　在原構件表面按設計要求植入相應鋼筋。在植筋完成后，應按照設計要求安裝鋼筋網，安裝過程中應準確定位，保證鋼筋平整順直，并嚴格控制保護層厚度。

　　鉆孔前可用鋼筋探測儀探測橋梁構件植筋部位鋼筋位置，或鑿去保護層暴露鋼筋，若植筋孔位處存在鋼筋，則適當調整鉆孔位置。植筋鋼筋直徑12mm，植筋鉆孔直徑16mm，錨固深度150mm。植筋用膠黏劑采用專用灌注器或注射器進行灌注，灌注量一般為孔深的2/3，并應保證在植入鋼筋后有少許膠黏劑溢出。注入膠黏劑后應立即單向旋轉插入鋼筋，直至達到設計的深度，并保證植入鋼筋與孔壁間的間隙基本均勻，校正鋼筋的位置和垂直度。

　　(3)立模澆筑混凝土

　　增大截面加固時混凝土厚度一般較小，因此需要較高的控制精度，在立模時需要平順，盡量減小模板與原構件間的空隙。施工時，要求施工仔細、振搗密實。

　　(4)養護

　　由于原混凝土收縮已完成，后澆混凝土凝固收縮時易造成界面開裂或板面后澆層龜裂，因此，在澆筑新混凝土12小時內就應開始飽水養護，養護期為兩周。

　　6 結語

　　維修加固完成后，后姜溝公路橋能滿足現行荷載等級的使用要求，但為了確保橋梁的正常使用，建議管養部門做好與交通部門的工作對接，采取措施限制超重車輛的通行，并加強對下部結構的監測及日常維修養護工作，關鍵構件要定期檢查，發現問題及時處理，以免由于局部構件的損害影響到全橋的安全。