基于G213国道犇溪口大桥病害原因分析及加固措施研究

肖荣兵

（昭通公路局，云南昭通 657000）

0 引言

我国部分早期建设的公路桥梁因设计标准低、所处环境恶劣、超载和不规范使用，以及养护不及时等原因，出现了严重的结构安全问题。为保障桥梁的结构安全，确保交通畅通，需要对桥梁进行加固处治。本文选择具有代表性的公路桥梁，分析其病害出现的原因，探究其加固方案和施工方法，为后续其他公路桥梁病害处治和加固改造提供参考。

1 工程概况

本文以策克-磨憨线绥江境内犇溪口大桥病害为研究对象，对该桥的病害原因进行分析，并以此为基础提出相应的病害处治和加固措施。犇溪口大桥的桥面总宽10.0m，车行道宽9.0m，上部结构为预应力混凝土T梁，下部结构为钢筋混凝土双柱式墩与空心薄壁墩，原设计荷载等级为公路-Ⅱ级。桥梁上部结构主梁出现大量的腹板竖向裂缝，裂缝宽度较大，且已经贯通，严重影响结构的使用功能，其承载力和耐久性明显不能满足规范要求，存在很大的安全隐患，需要对该桥进行加固改造。桥梁整体如图1所示。

图1 犇溪口大桥

2 病害原因分析

2.1 裂缝病害

犇溪口大桥全桥共有腹板竖向裂缝19条且分布在10片T梁上，裂缝最大长度达Lmax=163cm，最大宽度达δmax=0.12mm，并且裂缝基本分布在1/3梁长～2/3梁长之间，其中5-2#T梁存在1对δmax=0.12mm竖向对称裂缝。裂缝分布详见表1。

表1 桥梁裂缝检测数据

根据调查，该桥在竣工前曾出现过裂缝、混凝土破损等病害，并对部分梁进行过加固处治，竣工后又出现不同程度的病害。结合病害的形态、特征和原桥设计图纸进行分析，可以推断该桥上部结构T梁腹板竖向裂缝是由于设计、施工缺陷导致的病害，详细分析原因包括：

（1）原设计安全储备较低。主梁梁高相对较小，正弯矩钢束布置相对较弱，承载力储备较小，且抗裂性不足。

（2）施工质量控制不严格。施工过程中，对混凝土的质量和钢束的预应力控制不够，导致预应力钢束的张拉应力控制达不到设计值，且预应力损失比设计值大。

（3）施工时已经出现裂缝和混凝土缺陷，但竣工后对裂缝的封闭没有认真按照规范操作，且处治不达标，导致裂缝不断扩展，病害不断增加。

（4）对混凝土质量破损处的修复，新老混凝土粘接不牢，导致修补的混凝土不能参与受力，只是作为自重施加在桥上。

（5）原桥混凝土标号达不到设计值。

（6）出现裂缝后未及时修补，导致雨水侵蚀，雨水及空气进入混凝土内部，导致病害不断加剧。

2.2 渗水腐蚀病害

经实地考察后发现，该桥桥面铸铁泄水管锈蚀、渗水及堵塞的现象极为严重。究其原因，一是由于该桥使用年限较长，且是当地重要交通要道，一些超重运输的车辆在经过桥梁时会掉落一些砂石，这些砂石在雨水的冲刷下进入排水孔中，长期累积导致泄水管堵塞，造成桥面雨水无法及时排出而侵蚀桥面缝隙，如此又加速铸铁泄水管的锈蚀。二是桥梁伸缩缝填充胶条老化和脱落，导致雨水通过伸缩缝进入桥梁主体内部，腐蚀内部钢筋，钢筋锈蚀膨胀又导致其周围的混凝土会逐渐碳化出现膨胀、腐蚀以及脱落等问题[1]。此外，受排水能力不足的影响，桥梁会长期处于潮湿状态，造成部分无法受到阳光直射的桥体会出现反碱病害，严重影响桥梁的美观性。

2.3 支座病害

支座是桥梁的传力构造，也是缓冲与抗震的重要装置。通常情况下，如果橡胶支座没有出现剪切破坏的现象，则橡胶制成的支座可以长期保持良好的弹性与韧性[2]。该桥是绥江通往外界的主要连接通道，且绥江境内具有丰富的自然资源，需要通过该桥向外界运输煤、石灰石、铁、铜、沙金以及冰洲石等矿藏，桥梁长期处于极限承载甚至超载状态，是导致该桥支座出现环向开裂和外鼓病害的主要原因。

经检测发现，犇溪口大桥的桥下没有排水渠道，雨水长期浸泡导致桥梁地基土软化，加之桥梁一侧有大量的弃土导致桥墩承担较大的侧压力，造成桥墩出现微量的倾斜，这是板式橡胶支座脱空的主要原因之一，导致板式橡胶支座脱空的另一原因是气温变化过快[3]。

3 加固方案及措施

3.1 桥梁评定

为更好地了解犇溪口大桥整体情况，研究将通过《公路桥梁承载力检测评定规程》（JTG/TJ21—2011）对桥梁承载能力进行评定，得出数据汇总于表2。

由表2可知，原设计主梁的安全储备较小，特别是边梁跨中抗弯承载力较低，考虑损伤折减后的安全储备更低，且抗裂性严重不足，需进行加固修缮。

表2 原梁按15规范公路—Ⅱ级抗弯承载能力验算表

3.2 加固方案

从桥梁的实际病害情况、施工工期、施工质量以及结构总体的角度出发，提出两种替换桥梁上部结构的方案。

方案一：使用T形梁替换原桥梁上部结构。该方法具有对下部结构扰动小、工期短和造价低的特点，但由于受桥梁的梁高限制，使T形梁需要调整梁体断面来提高其承载能力。

方案二：使用小箱梁替换原桥梁上部结构。该方法具有较高的灵活性，能够在梁高限制下更容易达到加固设计的要求，但该方法需要对原桥梁下部进行改动，且具有施工工期长和造价高的缺点。

通过充分结合犇溪口大桥病害情况，将选择第一种加固方案对犇溪口大桥进行加固改造。通过清除侧向弃土以减少桥墩的侧压力，使桥墩避免进一步倾斜。在桥下设置排水系统，以解决雨水滞留浸泡导致的地基软化问题。

4 结语

本文以云南省犇溪口大桥为例，对其病害及出现的原因进行分析，并以此为基础，提出针对性的解决措施，即更换上部结构以彻底解决上部结构质量问题，全部解决犇溪口大桥病害，并延长犇溪口大桥的使用寿命，提升桥梁整体稳定性，可为其他大桥加固施工提供参考。