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【摘 要】 针对桥梁的各种病害进行了分析，从多角度讨论了病害发生的原因，对病害的维修方案进行分析，结合桥梁病害的具体情况进行维修方案的设计，使桥梁恢复行车的安全性。
【关键词】 旧桥；桥梁病害；维修设计
引言
随着我国经济和交通运输事业的快速发展，过去修建于各级公路上的桥梁，目前担负着沉重的交通荷载和繁重的交通量，由于历史的种种原因，如建桥时的资金紧缺，设计荷载标准偏低，设计、施工管理的粗放，加之桥梁使用过程中重型车辆增加及车辆超载现象，致使大量在役桥梁的正常使用功能和结构的安全性存在不同程度的隐患和缺陷。如何对正在使用的旧桥进行维修加固，改善旧桥的使用功能，确保交通运输的安全是目前和今后面临的问题，本文就一个工程实例对旧桥的病害特点及维修方法进行探讨。
一、工程简介
江苏省某高速公路桥梁，1992年5月竣工，桥梁为单跨桥梁，跨径为1×13m；总宽23m；上部结构为普通钢筋混凝土空心板梁，下部结构为重力式桥台。设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。
桥梁自1992年投入运营后，随着车流量、车载重的不断加大及其他多种原因，发现桥梁桥面出现多条横向、纵向裂缝，梁板铰缝渗水严重且有大量白色析出物，梁板底部出现大量横向裂缝，梁板下挠严重，且有部分梁板已存在永久变形，其他部位也存在不同程度的病害，经评估分析桥梁总体评定为四类桥梁，桥梁处于差的状态，为了保证桥梁行车安全，需要及时进行维修加固。
二、病害分析
1、铰缝混凝土脱落、渗水
（1）施工质量原因，现场检测发现铰缝横向连接钢筋设置较少。铰缝混凝土振捣不密实，导致混凝土施工质量差；空心板表面未能进行彻底清洁，影响铺装层混凝土与原空心板混凝土间的粘结强度；空心板预制完成后，未对梁侧进行充分凿毛处理，致使在浇筑铰缝混凝土时，新旧混凝土无法充分粘结。因此铰缝处成为整个上部结构承受荷载的薄弱环节。
（2）超限超载车辆的运营。超限超载车辆在桥上行走时，梁体会产生较大的挠度，梁体的挠度、震动等变形的共同作用，桥面容易产生应力集中现象，加速铰缝混凝土的破坏。
（3）桥面铺装厚度不够。根据铰接板理论，铰缝混凝土只承担剪力，铰缝和梁板的粘结面是薄弱环节。且空心板的刚度与其他型式梁板相比相对较小，抗弯能力相对较差。因此，铰缝的抗剪能力比实际要底。
（4）我国在2004年以前使用的桥梁设计规范（JTJ21-89），对水泥混凝土桥面现浇层的设计未进行受力分析，特别是没有考虑南方地区昼夜间桥面温度应力的影响，这是产生桥面现浇层纵向裂缝的原因之一。对于受力薄弱的铰缝处桥面现浇层，其温度拉应力和收缩徐变拉应力叠加后的总应力基本上与桥面铺装混凝土的拉应力极限强度相当。因此，有可能在通车前铰缝处桥面现浇层就已经产生微小纵向裂缝。
2、板底横向裂缝
通过对本桥空心板横向裂缝检查可发现：13m普通钢筋混凝土空心板底均发现有裂缝现象出现，每片梁裂缝条数不等，间距为0.15～0.40m（大部分为0.2m左右），除梁端2～3m外，板底有横向裂缝。其中跨中裂缝间距较密。裂缝宽度检测结果表明，占总裂缝条数80%以上的裂缝宽度小于0.15mm。分析此类裂缝的产生，可能有以下原因：
（1）空心板梁铰缝开裂后，会降低横桥向整体性，使荷载横向分布集中，并由此降低桥梁承载能力，使得单板受力加大，部分空心板甚至出现单板受力，在最不利荷载作用下，空心板板底容易出现横向裂缝。
（2）从裂缝的发生形态来看，裂缝在板间均匀分布，绝大部分裂缝的宽度小于限值，从裂缝出现的形态可推测，变形差的应力超过混凝土的极限抗拉强度是导致开裂的直接原因。是不可避免的。其次，温度应力也有可能产生板底横向裂缝，但温度差应力不是开裂的直接原因。
（3）由于钢筋混凝土是带裂缝工作的，因此，在板梁跨中出现的部分横向裂缝也有可能是梁板受外荷载作用而引起的，若裂缝宽度在规定的限制值以内，则对结果的受力不会产生较大的影响，但裂缝的存在会影响结构的耐久性。因此，对上述出现横向裂缝较多的板应进行维修加固处理，使加固后的空心板满足正常使用性能和耐久性。
（4）根据承载能力检算结果，边板承载能力安全系数偏低，超重车辆的通行，也是边板板底产生大量横向裂缝的原因之一。
3、梁板跨中下挠
现场检查时发现部分梁板靠目测就可以看出跨中下挠明显，特别左幅3#、4#、5#梁板较为严重，当重车通过时，梁板下挠明显并两梁之间发生上下错动，在重车长期作用下“单板受力”病害逐渐加重，弹性变形逐渐变成塑性变形，受力单块空心板与其两侧板形成永久性台阶。“单板受力”改变了桥梁上部结构的受力体系，削弱了其结构承载能力，危及到了桥梁结构自身的安全性能。
三、病害维修方案
1、更换梁板
从桥梁现场检查情况分析，桥下为一条乡村用道路，梁板底有划伤痕迹，梁板间铰缝病害严重，使得梁板单板受力情况明显，梁板底板出现大量横向裂缝，桥梁上部结构梁板在重车通过时下挠明显，且与相邻梁板出现错位，已存在永久变形，并引发桥面铺装明显沉陷开裂。鉴于本桥上部结构病害明显，梁板已存在永久变形，维修、加固成本较高，且本桥已运营近20年，从桥梁耐久性、安全性等考虑，对本桥上部结构梁板进行更换。
更换梁板采用先张法预应力混凝土空心板，预制板长为12.96米，板高为0.6米，板宽为1.0米。老梁板高0.7米，更换新梁板后桥下净空可以提高0.1米，在桥梁梁板更换施工完成后挂设限高牌，以免梁板再被划伤，更换梁板能更好消除行车安全隐患，大幅提高桥梁安全性和耐久性。
2、更换支座垫石
现场检查显示桥梁原支座垫石使用时间长久都存在不同程度病害，且原设计支座垫石厚度较小，以不满足现在桥梁使用要求，重[新]新设置支座垫石。新设垫石采取在桥台台帽植筋处理，并在浇筑垫石混凝土前对台帽进行凿毛处理，以增强垫石与台帽之间的连接，支座垫石总高度采用15cm，以便日后桥梁养护过程中的检查和更换。
3、重设桥面铺装
对桥面铺装层的纵、横向裂缝，通过检查发现此类裂缝主要出现在铰缝位置，经分析出现此类情况的原因主要由于梁板横向连接破坏后出现单梁受力现象，造成桥面在铰缝位置的纵向拉裂。在梁板更换后重设桥面铺装，并在新梁板顶部预埋钢筋，[]该钢筋伸入铺装层，锚固筋顶部与铺装钢筋进行焊接，并在铰缝处增设横向连接钢筋，使桥面铺装与梁板共同参与受力。
4、重设桥梁伸缩缝
为了确保桥梁伸缩缝与桥面的平顺性、一致性，在桥面铺装完成后重新设置伸缩缝。
5、更换桥梁护栏
考虑桥下为一条乡村用道路，为更好的保证行车安全，对桥梁外侧波形护栏更换为墙式防撞护栏。
四、小结
桥梁维修加固的重点在于对桥梁病害原因和程度进行分析，开始前应派经验丰富的专业技术人员到现场进行详细的桥梁病害等与桥梁维修加固设计相关内容的调查，认真分析病害成因，根据检查结论进行设计分析、决策、明确理论分析与实际情况的一致性。在对桥梁结构病害检测分析和鉴定评估的基础上，根据技术经济条件和使用要求，有针对性地制定加固方法，在提高结构安全性和耐久性，充分发挥结构使用效能的同时，最大限度的延長桥梁结构的使用年限。
参考文献：
[1]《公路桥梁加固设计规范》JTJ/T J22-2008
[2] 张俊平主编.桥梁检测与维修加固.人民交通出版社，2011.8
[3] 陈明 浅谈公路桥梁的养护与维修加固 [期刊论文] -中国科技博览2011（36）
【关键词】 旧桥；桥梁病害；维修设计
引言
随着我国经济和交通运输事业的快速发展，过去修建于各级公路上的桥梁，目前担负着沉重的交通荷载和繁重的交通量，由于历史的种种原因，如建桥时的资金紧缺，设计荷载标准偏低，设计、施工管理的粗放，加之桥梁使用过程中重型车辆增加及车辆超载现象，致使大量在役桥梁的正常使用功能和结构的安全性存在不同程度的隐患和缺陷。如何对正在使用的旧桥进行维修加固，改善旧桥的使用功能，确保交通运输的安全是目前和今后面临的问题，本文就一个工程实例对旧桥的病害特点及维修方法进行探讨。
一、工程简介
江苏省某高速公路桥梁，1992年5月竣工，桥梁为单跨桥梁，跨径为1×13m；总宽23m；上部结构为普通钢筋混凝土空心板梁，下部结构为重力式桥台。设计荷载为汽车-超20级，挂车-120。
桥梁自1992年投入运营后，随着车流量、车载重的不断加大及其他多种原因，发现桥梁桥面出现多条横向、纵向裂缝，梁板铰缝渗水严重且有大量白色析出物，梁板底部出现大量横向裂缝，梁板下挠严重，且有部分梁板已存在永久变形，其他部位也存在不同程度的病害，经评估分析桥梁总体评定为四类桥梁，桥梁处于差的状态，为了保证桥梁行车安全，需要及时进行维修加固。
二、病害分析
1、铰缝混凝土脱落、渗水
（1）施工质量原因，现场检测发现铰缝横向连接钢筋设置较少。铰缝混凝土振捣不密实，导致混凝土施工质量差；空心板表面未能进行彻底清洁，影响铺装层混凝土与原空心板混凝土间的粘结强度；空心板预制完成后，未对梁侧进行充分凿毛处理，致使在浇筑铰缝混凝土时，新旧混凝土无法充分粘结。因此铰缝处成为整个上部结构承受荷载的薄弱环节。
（2）超限超载车辆的运营。超限超载车辆在桥上行走时，梁体会产生较大的挠度，梁体的挠度、震动等变形的共同作用，桥面容易产生应力集中现象，加速铰缝混凝土的破坏。
（3）桥面铺装厚度不够。根据铰接板理论，铰缝混凝土只承担剪力，铰缝和梁板的粘结面是薄弱环节。且空心板的刚度与其他型式梁板相比相对较小，抗弯能力相对较差。因此，铰缝的抗剪能力比实际要底。
（4）我国在2004年以前使用的桥梁设计规范（JTJ21-89），对水泥混凝土桥面现浇层的设计未进行受力分析，特别是没有考虑南方地区昼夜间桥面温度应力的影响，这是产生桥面现浇层纵向裂缝的原因之一。对于受力薄弱的铰缝处桥面现浇层，其温度拉应力和收缩徐变拉应力叠加后的总应力基本上与桥面铺装混凝土的拉应力极限强度相当。因此，有可能在通车前铰缝处桥面现浇层就已经产生微小纵向裂缝。
2、板底横向裂缝
通过对本桥空心板横向裂缝检查可发现：13m普通钢筋混凝土空心板底均发现有裂缝现象出现，每片梁裂缝条数不等，间距为0.15～0.40m（大部分为0.2m左右），除梁端2～3m外，板底有横向裂缝。其中跨中裂缝间距较密。裂缝宽度检测结果表明，占总裂缝条数80%以上的裂缝宽度小于0.15mm。分析此类裂缝的产生，可能有以下原因：
（1）空心板梁铰缝开裂后，会降低横桥向整体性，使荷载横向分布集中，并由此降低桥梁承载能力，使得单板受力加大，部分空心板甚至出现单板受力，在最不利荷载作用下，空心板板底容易出现横向裂缝。
（2）从裂缝的发生形态来看，裂缝在板间均匀分布，绝大部分裂缝的宽度小于限值，从裂缝出现的形态可推测，变形差的应力超过混凝土的极限抗拉强度是导致开裂的直接原因。是不可避免的。其次，温度应力也有可能产生板底横向裂缝，但温度差应力不是开裂的直接原因。
（3）由于钢筋混凝土是带裂缝工作的，因此，在板梁跨中出现的部分横向裂缝也有可能是梁板受外荷载作用而引起的，若裂缝宽度在规定的限制值以内，则对结果的受力不会产生较大的影响，但裂缝的存在会影响结构的耐久性。因此，对上述出现横向裂缝较多的板应进行维修加固处理，使加固后的空心板满足正常使用性能和耐久性。
（4）根据承载能力检算结果，边板承载能力安全系数偏低，超重车辆的通行，也是边板板底产生大量横向裂缝的原因之一。
3、梁板跨中下挠
现场检查时发现部分梁板靠目测就可以看出跨中下挠明显，特别左幅3#、4#、5#梁板较为严重，当重车通过时，梁板下挠明显并两梁之间发生上下错动，在重车长期作用下“单板受力”病害逐渐加重，弹性变形逐渐变成塑性变形，受力单块空心板与其两侧板形成永久性台阶。“单板受力”改变了桥梁上部结构的受力体系，削弱了其结构承载能力，危及到了桥梁结构自身的安全性能。
三、病害维修方案
1、更换梁板
从桥梁现场检查情况分析，桥下为一条乡村用道路，梁板底有划伤痕迹，梁板间铰缝病害严重，使得梁板单板受力情况明显，梁板底板出现大量横向裂缝，桥梁上部结构梁板在重车通过时下挠明显，且与相邻梁板出现错位，已存在永久变形，并引发桥面铺装明显沉陷开裂。鉴于本桥上部结构病害明显，梁板已存在永久变形，维修、加固成本较高，且本桥已运营近20年，从桥梁耐久性、安全性等考虑，对本桥上部结构梁板进行更换。
更换梁板采用先张法预应力混凝土空心板，预制板长为12.96米，板高为0.6米，板宽为1.0米。老梁板高0.7米，更换新梁板后桥下净空可以提高0.1米，在桥梁梁板更换施工完成后挂设限高牌，以免梁板再被划伤，更换梁板能更好消除行车安全隐患，大幅提高桥梁安全性和耐久性。
2、更换支座垫石
现场检查显示桥梁原支座垫石使用时间长久都存在不同程度病害，且原设计支座垫石厚度较小，以不满足现在桥梁使用要求，重[新]新设置支座垫石。新设垫石采取在桥台台帽植筋处理，并在浇筑垫石混凝土前对台帽进行凿毛处理，以增强垫石与台帽之间的连接，支座垫石总高度采用15cm，以便日后桥梁养护过程中的检查和更换。
3、重设桥面铺装
对桥面铺装层的纵、横向裂缝，通过检查发现此类裂缝主要出现在铰缝位置，经分析出现此类情况的原因主要由于梁板横向连接破坏后出现单梁受力现象，造成桥面在铰缝位置的纵向拉裂。在梁板更换后重设桥面铺装，并在新梁板顶部预埋钢筋，[]该钢筋伸入铺装层，锚固筋顶部与铺装钢筋进行焊接，并在铰缝处增设横向连接钢筋，使桥面铺装与梁板共同参与受力。
4、重设桥梁伸缩缝
为了确保桥梁伸缩缝与桥面的平顺性、一致性，在桥面铺装完成后重新设置伸缩缝。
5、更换桥梁护栏
考虑桥下为一条乡村用道路，为更好的保证行车安全，对桥梁外侧波形护栏更换为墙式防撞护栏。
四、小结
桥梁维修加固的重点在于对桥梁病害原因和程度进行分析，开始前应派经验丰富的专业技术人员到现场进行详细的桥梁病害等与桥梁维修加固设计相关内容的调查，认真分析病害成因，根据检查结论进行设计分析、决策、明确理论分析与实际情况的一致性。在对桥梁结构病害检测分析和鉴定评估的基础上，根据技术经济条件和使用要求，有针对性地制定加固方法，在提高结构安全性和耐久性，充分发挥结构使用效能的同时，最大限度的延長桥梁结构的使用年限。
参考文献：
[1]《公路桥梁加固设计规范》JTJ/T J22-2008
[2] 张俊平主编.桥梁检测与维修加固.人民交通出版社，2011.8
[3] 陈明 浅谈公路桥梁的养护与维修加固 [期刊论文] -中国科技博览2011（36）