南昌市城市桥梁维修加固工程设计与施工

 邓安泰

 (南昌市城市规划设计研究总院，江西南昌330038)

摘要：以南昌市城市旧桥的病害情况为例，分析病害的成因，阐述维修加同的总体设计思路，并总结施工方法，为类似病害桥梁的维修加同工作提供参考。

关键词：桥梁加固；病害分析；桥梁顶升；裂缝修补；碳纤维布(CFRPs)

中图分类号：U445.7文章编号：1004-4655( 2016) 03-0031-03

1工程概况

  南昌市是一座水系发达的城市，又是京九铁路线上唯一的省会城市，建有许多城市跨线桥、互通立交桥及人行地道。

  随着近几年来交通量突飞猛进的增长，以及车辆严重超载，一些桥梁已不堪重负，“积劳成疾”。根据对市内现有桥梁病害的检测结果，病害较为严重的桥梁共13座，桥梁位置分布见图1。

 其中6座立交桥（福山一坛子口立交桥、永和门立交桥、江铃立交桥、顺化门立交桥、龙王庙立交桥、青山路立交桥）、7座跨河桥（建设西路桥、海关桥、抚河桥、孺子桥、中山桥、滨江高架桥、中支桥）均处于南昌市老城区。

 从投资和社会效益综合考虑，采用适当的加固技术和维修措施，延长桥梁的使用寿命，满足城市交通需要是当务之急。

2病害诊断及成因分析

 桥梁病害诊断是桥梁维修加固设计的前提和基础，只有诊断清楚，才能对症下药。通过对各桥进行全面的现场结构检查、专项检测与荷载试验，归结起来，南昌市桥梁病害主要为以下几种：伸缩缝损坏；支座失效；梁体移位；梁体裂缝；柱墩裂缝；混凝土桥面普遍大面积骨料外露磨耗，局部形成坑槽；桥面网状裂缝较多；混凝土碳化、钢筋外露、简支板铰缝断裂漏水；引道挡墙错位、裂缝。

 对以上病害分析可以得出，桥梁病害的成因归纳起来大体有以下几种：产品质量和技术标准问题；结构设计缺陷；施工质量问题；车辆超载；管养问题。总之，桥梁出现病害的原因是多方面的，多种不利因素组合导致结构开裂，开裂后桥梁受损又导致病害进一步加剧，各种不良效应形成恶性循环，加剧桥梁病害的发展。

3维修加固工程设计

 这些桥梁以20 m左右跨径的钢筋混凝土连续箱梁形式为主，原桥设计荷载标准为汽-20，挂-100。鉴于这些桥梁处在城区，重载车辆通过路网绕行，本工程按照桥梁原设计标准进行加同维修。

 由于桥梁出现混凝土裂缝、钢筋锈蚀等病害，实际承载力有所降低，设计先进行原桥实际承载力的验算。

 对结构进行承载力评估时，其正截面承载力计算基本方程与一般钢筋混凝土结构基本相同，只是在计算钢筋应力项时，应采用腐蚀钢筋的实际屈服强度和腐蚀后的有效截面面积，计入协同工作降低系数K，考虑钢筋与混凝土之间粘结性能退化的影响，本次在正截面承载力计算中，根据钢筋锈蚀程度的不同，对承载力进行0.8～0.9的折减。

 对结构的斜截面抗剪承载力计算，应考虑斜裂缝对混凝土抗剪承载力的影响，及钢筋锈蚀对箍筋和弯起钢筋抗剪承载力的影响，在抗剪承载力计算公式中引入斜裂缝影响系数βcs以及钢筋屈服强度折减系数αsv、αsb。抗剪承载力计算采用式(1)~式(3)。

的屈服强度折减系数。其他参数定义与JTG D62-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中抗剪承载力计算公式5.2.7-1~5.2.7-4相同。

 根据验算结果，南于斜裂缝对截面抗剪承载力的降低，钢筋混凝土连续箱梁桥普遍存在抗剪承载力偏小8%~10%。对腹板存在斜裂缝的梁体采用粘贴碳纤维布( CFRPs)进行加固。外贴CFRPs后的斜截面承载能力计算采用JTG/T J22-2008《公路桥梁加固设计规范》的公式7.6.7-1-7.6.7-3，经计算外贴CFRPs后斜截面承载能力均满足规范要求。

 对于这些桥梁出现的其他病害，采用下列方法处理。

 1)伸缩缝病害。将所有病害伸缩缝全部更换，彻底清理梁端与桥台间、梁端与梁端间杂物，确保所有缝隙两侧通视。

 2)支座病害。顶起梁体更换支座，桥梁顶升是本次维修加固工程的施工难点。

 3)箱体裂缝。对梁体裂缝宽度<0.1 mm的，进行表面封闭处理；裂缝宽度> 0.1 mm的，进行化学压力灌浆封闭处理，化学灌浆采用低粘度乙稀基酯类或改性环氧类黏结剂；对裂缝宽度> 0.2 mm的，贴碳纤维布。

 4)柱墩裂缝。局部承压引起的柱顶裂缝，用环氧树脂浆液灌浆封缝，对柱头采用预应力钢板箍进行加固。其他部位裂缝先采用环氧树脂浆液粉刷，然后观察其是否有继续发展的情况。

 5)梁体移位。将造成梁体移位的伸缩缝及支座病害彻底消除，多加强观察，视其位移发展状况，再采取相应处理措施。

 6)混凝土桥面铺装裂缝。处理原桥面铺装的裂缝、病害，钢筋网片加强后，加铺5 cm沥青混合料铺装。同时须做好桥面防水处理，还要疏通排水管，恢复原有排水功能。

 (7)混凝土碳化、钢筋外露、主梁铰缝断裂漏水。清除碎裂混凝土，钢筋除锈，对裂缝进行压浆或密封处理恢复其结构完整性。对梁体空洞填补环氧砂浆。严重者贴碳纤维布补强，增加截面强度。

4维修加固工程施工

 本次维修加固工程的施工难点在于桥梁顶升更换支座，其中老福山一坛子口立交桥桥梁顶升难度最大，全部_[程分福山立交、坛子口立交及两立交连接高架桥三大部分组成，线路全长7.255 km，桥梁全长5.897 km，桥梁总面积51 418.275 m2。

 福山三层立交的底层为直径104 m的街心环岛花园，组织5条干道交汇口的行人、自行车、电车及沿线单位车辆交通（过街行人走地下通道）。二层为直径120 m的圆环桥，桥面净宽15 m，长376.99 m，在5条干道口处共设有4条单向匝道，4条双向匝道与上下层大道路相接，匝道共长2 133.16 m。三层高架桥为南、北向机动车直行，桥面净宽15 m，北起八一大道，上跨福山立交环桥，南至坛子口立交三层环形桥相接，全长1310.57 m（见图2）。

 坛子口三层立交一层为解放西路下穿道，东起解放西路铁路立交西广场，穿井冈山大道及三层环形桥与南昌大桥引线相接，长566.47 m，供东、西向机动车直行。二层为现地面标高层，跨下穿道设1号、2号桥形成圆环道，解决行人、自行车、电车及沿线单位机动车交通。三层为半径34 m的两半圆接37m长两直线段的环形桥，桥面净宽12 m，长287.63 m，在井冈山大道和解放西路方向设有一条双向匝道，6条单向匝道分别与二层道路相接，匝道共长724.82 m。两立交用500 m高架桥连接。

  该顶升工程具有以下特点。

  1)顶升重量大。最大顶升重量可达16 000 t。

  2)顶升面积大。单幅面积近8 000 m2范围内实现同步顶升，要求桥面结构不出现裂缝、桥体不倾斜，对同步控制设备的精度要求较高。

 3)本工程对顶升的同步性和精度方面要求很高（要求精度差< 1.0 mm）。在顶升过程中，该系统应能平衡偏心荷载，防止箱梁倾覆。

 4)工程地处南昌市市区中心地段。顶升施工作业给城市交通带来很多不便，因此要精心组织施工，合理安排施工顺序。

  顶升工程的支撑体系采用墩顶设置小盖梁方案（见图3）；其他位置采用桩顶设置承台方案，在承台上安装钢管柱。以小盖梁或钢管柱为支点平台，使用液压超薄千斤顶顶梁，同时拼装钢管脚手架作操作平台，采用整联同步顶升（见图4）。

  顶升工程的总体施工工序：施工准备（包括机械、人员、支撑系统的安装）→福山圆盘部分顶福山立交、坛子口立交支座顶升平面见图5、图6。

 桥梁病害处维修工作完成后，梁体外表面“补丁”有碍观瞻，采用浸入型混凝土防蚀型涂料进行喷涂，不但起装饰美化的作用，而且对结构有一定的保护作用。

5结语

 南昌市城市桥梁维修加固工程于2011年4月开工，历经1a多的施工，各桥的维修加固工作相继完工，修葺一新的桥梁消除安全隐患、美化城市，目前运营良好。本文所论述的桥梁病害及维修加固措施在城市旧桥中具有很强的代表性，希望可供桥梁维修加固工程参考和借鉴。