高速公路拓宽改造工程桥涵加固设计分析

涵现有运营状况进行评定,为桥涵的加固设计提供依据。道路的通行能力，而桥梁改造是改扩建工程的关键环节。本

文以京沪高速公路沐阳段为依托，在对该路段桥涵技术状况 调查分析的基础上,提出了桥梁加固设计的方案，为其他类

2现有桥涵技术状况评定沐阳施工2标段的桩号范围为K752 + 150〜K761 + 650,该标段涉及维修加固的桥梁共5座，另有13座箱涵通

似的工程提供指导。关键词：公路工程；高速公路;拓宽改造;桥涵检测；加固设计

道和14座圆管涵。为准确定位桥涵病害位置，桥涵病害调

中图分类号:U418 文献标志码:B查前应对桥梁结构部件进行编号。以桥梁小桩号至大桩号

方向为前进方向，桥台编号依次为0#台和N#台，桥梁孔号自

文章编号：1672 - 4011 （2019） 11 - 0162 - 03DOI：10. 3969/j. issn. 1672 - 4011. 2019. 11. 083第1孔，第2孔依次递增至第N孔。桥梁的构件编号对单幅

桥以里程增加方向为前进方向，从左侧向右侧依次编号;对 双幅桥从外侧向内侧依次编号，起始编号为1#。桥涵病害调

1工程概况交通量统计数据表明，随着道路交通量的增加,京沪高

查各结构的编号见图1。东—

北

速新沂至淮安段在高峰时段的服务水平已有所下降,尤其是

淮安至江都段的服务水平降低明显。根据现有公路的技术 标准，当前京沪高速新沂至淮安段的已经明显不能适应其功

能地位的需要，有必要对限制京沪高速公路整体通行的部分

—西路段进行改造升级，而且京沪高速已有部分路段陆续开展了

改扩建工作，改造效果较好⑴O1-1#板1-2#板1-3W1-4Wl-(M-l)#板1-MW2-1W2-2#板2-3W2-4W板2-M#板N-1WN-2WN-3WN-4術久台 萨墩 /

南2』墩N-(M-l)#板N-M#板从交通量来看,京沪高速新沂至淮安段原双向四车道的

设计已经难以满足道路通行需求，特别是节假日的大规模拥 堵表明道路通行能力受到限制,有必要采取改扩建措施提高

图1桥涵病害调查各结构的编号道路的通行能力，将现有四车道扩建为双向八车道，从而提

2.1桥梁的技术状况沐阳施工2标涉及到维修加固的桥梁共计5座,从桥梁 病害调查来看,5座桥梁的总体运营状况良好，结构状况良

高道路的整体服务水平,提升道路沿线区域城市的经济竞争

力。桥梁作为道路改扩建工程建设的关键节点，有必要对桥

表1

好,主线桥梁上部结构部分病害已经得到处治，见表1。主线桥梁上部结构病害及处治情况中心桩号K753 +242.476K754+612.147桥名S245分离

主梁裂缝VV/盖梁裂缝V//绞缝渗水/超高车刮擦/////钢筋锈胀、破损已进行封灌缝处治VVVVVV其他加固式立麦袜朱庄中桥钢板加固//VV//77VK756 +023.660K759 +130.936沐灌公路分离式立交桥新沂河大桥号东河中桥VVV/K760 +380.817V（仍有发展）钢板加固;体 外预应力加固/预应力混凝土空心板梁底板存在多处裂缝病害,在运营 良好。在对桥梁现有病害进行汇总统计之后，依据《公路桥梁

期养护阶段，大部分裂缝己完成封缝、灌缝处治，但现场检测 发现2座预应力混凝土空心板梁桥底板存在新增的纵向裂

技术状况评定标准XJTG/T H21—2011）对全桥的技术状况

进行评定⑵。其中，评定等级为1类桥有1座，评定等级为2

缝,未见横向裂缝，另有2座预应力混凝土空心板梁桥的較 缝存在渗水、析白病害,但未见明显单板受力现象。装配式 预应力混凝土组合箱梁桥上部结构均存在裂缝病害,个别腹

板存在竖向裂缝，在运营期养护阶段，大部分裂缝己完成封

类桥有4座,各桥梁的结构型式及评定等级见表2。2.2 通道和涵洞的技术状况沐阳2标段通道技术状况总体技术状况较好，存在主要 病害为裂缝、钢筋锈胀和积水。通道顶板、侧墙普遍存在裂

缝，部分通道裂缝较多、裂缝宽度超限,部分通道局部存在钢

缝、灌缝处治，效果良好。现场检测发现新沂河大桥未加固

联跨箱梁底板、腹板新增大量裂缝，新沂河大桥部分孔跨己 进行体外预应力加固和粘贴钢板维修加固，效果良好。S245

分离式立交桥部分孔跨已进行粘贴钢板维修加固，效果

收稿日期：2019 -10 - 17筋锈胀、破损等表观缺陷,另有少量通道铺砌存在积水现象。沐阳2标段涵洞技术状况总体技术状况较好，存在主要

病害为积水和堵塞。箱型涵洞普遍存在积水现象，圆管涵洞

作者简介:朱建波（1986 -），男，江苏徐州人，本科，工程师，主要从事道路桥梁工程设计工作。口普遍存在杂草丛生的病害，个别洞口存在杂物堆积、洞口

堵塞现象。・162・第45卷第 11 期

6 送坊

2019 年 11 月

表2Sichuan Euilding Materials

桥梁评定等级结果表Vol.45,No.llNovember, 2019桥梁中心桩号桥名孔数及孔径桥梁全长/m597.3结构型式装配式预应力混凝土 连续箱梁、装配式钢 筋混凝土连续箱梁检测评定等级221K753 +242.476S245分离 2 x (4 x25) +(35.58 +2 x35 式立麦祈+ 35.58) +2 x (5x25)朱庄中桥K754 +612.147K756 +023.6605 X1370.42126.15预应力混凝土空心板梁预应力混凝土空心板梁沐灌公路分离式立交桥新沂河大桥6 X2012x(6x30)3 X16K759 +130.936K760 +380.8172 168.2装配式预应力混凝土组合箱梁预应力混凝土空心板梁22号东河中桥50.822.3检算结果汇总结论为全面评价桥涵的使用状况，根据《公路桥涵设计通用

规范》（JTG D60—2015）的相关要求对桥涵的承载能力进行

处理。3桥涵加固设计验算分析，荷载采用公路-1。针对桥梁的具体情况，在承载

能力评定计算中重点考虑新老荷载标准的区别、拓宽结构对

老结构的影响、既有桥梁检测结果对承载能力的折减、计算

模型简化等⑶。上部结构承载能力验算结果见表3（16m和

20 m跨径的预应力混凝土空心板桥上部结构承载力较好，仅

列出13 m跨径的计算数据），下部结构承载能力验算结果见

表4,通道承载能力验算见表5 o表3

上部结构承载能力验算表结构类型跨径主梁抗弯 主梁抗剪 /m板梁号富余度/%富余度/%13 #-13.3满足12#-7.3预应力混凝1311#-4.4土空心板10#-1.19#4.48#9.74#第1跨0满足第2跨-16.0第3跨-10.7装配式预应力混凝土25(6支点处42.1连续箱梁、 跨)z q ##第1跨9.2满足第2跨0.2第3跨4.2支点处32.2表4

下部结构承载能力验算表结构类型跨径顶板盖梁墩柱/m墩顶跨中抗剪

抗弯抗剪13满足满足满足满足满足预应力混凝土空心板16满足满足满足满足满足20满足不满足满足满足满足装配式预应力混 凝土连续箱梁25满足满足满足满足满足表5通道承载能力验算表结构类型跨径顶板底板侧墙/m抗弯抗剪抗弯抗剪抗弯抗剪4 X2.2满足满足满足满足满足满足箱型通道4X2.7满足满足满足满足满足满足6x3.5满足满足满足满足满足满足由表3 ~5的验算数据可知,3种跨径的预应力混凝土空

心板上部结构承载能力均较差,20 m预应力混凝土空心板梁 桥顶板跨中抗弯不满足要求，箱型通道的承载能力全部符合 要求。因此，对于承载力不满足要求的桥梁部件应进行加固

结合桥梁检测结果和该路段拓宽改造的要求确定桥梁

维修加固方案,S245分离式立交桥扩建方案为拆除第3联,

25 m组合箱加固利用;新沂河大桥扩建方案为分离新建，左

幅第2,5-6,8 -9,11-12未加固的联跨进行加固,其余均

拟拼宽利用。结合桥梁病害情况，通过粘贴碳纤维布、粘贴钢板的措 施提升桥梁结构的承载能力⑷。13 m预应力混凝土空心板

粘贴碳纤维布抗弯加固范围为10# ~ 13#板梁。16 m预应力

混凝土空心板粘贴碳纤维布抗弯加固范围为10#〜13#板梁。

20 m预应力混凝土空心板桥双柱墩盖梁跨中粘贴钢板抗弯

加固。25 m装配式预应力混凝土连续箱梁桥采用碳纤维布

和钢板抗弯加固范围为4#梁（内边梁），4#梁加固范围为全 桥所有跨。对于梁体出现的裂缝、破损、露筋、渗水等问题，应结合

病害出现的桥梁结构部位进行有针对性的处治⑸。对于缝

宽小于0. 15 mm的裂缝，采用树脂封闭胶进行涂刷封闭处

理,对于缝宽大于0. 15 mm的裂缝，采用裂缝灌注胶或专用

环氧树脂浆液进行灌缝处理。桥梁破损和露筋的部位（除护 栏外），均进行钢筋除锈阻锈和混凝土破损修补处理,混凝土

修补采用的材料根据病害所在部位的重要性采用不同的材

料。空心板梁底板存在通长纵向裂缝（部分裂缝已经进行过

灌缝处治），裂缝宽度较宽，裂缝达到0.18 mm,且纵向裂缝

有渗水、渗水痕迹。针对裂缝贯通底板情况,考虑通过灌注

水泥基灌胶料自上到下对裂缝进行封堵,使水泥基灌胶料填

充到底板纵缝腔内，腔外底板通过灌缝对裂缝进行封闭。另

外,在底板粘贴双向碳纤维网格加固，以提高底板纵横向抗

裂性能及刚度。当空心板梁底板存在通长纵向裂缝，纵向裂 缝无渗水或渗水痕迹时，在底板粘贴双向碳纤维网格加

固⑹。对于空心板梁較缝存在通长渗水析白的病害,采用餃

缝加固方案，仅靠近墩台处很小范围内餃缝渗水可不做

处理。此外，对于内边梁翼板未设置滴水檐的桥梁，应增设滴

水檐。对于支座存在的问题，可根据支座病害情况,逐桥逐

墩对支座进行维修更换设计。对于伸缩缝的病害问题，既有

桥梁伸缩缝与拼宽部分桥梁一同更换。部分下部结构盖梁 存在明显受力裂缝,应采用粘贴钢板的方案加固。4结论1） 交通量调查是道路改扩建工程的重要依据,桥梁改造

设计应与道路交通量相匹配。2） 桥涵技术状况评定不仅要对现有桥梁的病害情况进（下转第183页）・163・第45卷第11期2019年]]月6 iJ g 坊Sichuan Building MaterialsVol.45,No.llNovember, 2019横向分布规律起到良好的改善与平衡效果，从而对于结构的 度。环氧树脂在选用胺类化学试剂的固化剂时，结合具体工 序具有不同的选择要求。T31、乙二胺以及E44环氧树脂属

于比较常用的类型。固化剂在使用量上要求设置合理的比

整体承载能力与横向抗弯刚度起到良好的提升作用。设置正确的钻孔位置，充分清洗横隔板的混凝土表面,

将油污杂物充分清除掉，进行钻孔，选用M30环氧水泥砂浆

对横隔板截面钢板进行平整均匀地抹面,之后进行钢板的安 装与锚固作业，以M16高强螺栓进行钢板锚固，充分拧紧螺

重，不能过多,也不能过少。适量的加入稀释剂与增塑剂能

够达到改善环氧胶液性质的效果。一般采用环氧树脂使用

量5%〜20%的稀释剂，丙酮最为常见,一般采用环氧树脂使

用量5% -10%的增塑剂,邻苯二甲二丁脂最为常见。环氧

帽。选用MM30强度等级以及M 15 nun厚度的砂浆进行钢 板表面喷射作业，此次施工过程中选择的是HTCM高性能抗

拉复合砂浆。树脂的构成包括30 gT31A10 g二丁脂、10 g丙酮以及

100 gE44o4钢筋混凝土梁体外预应力加固应用技术要点4.1 植筋施工工艺聘用专业人员开展植筋施工工艺,首先进行准确的植筋 钻孔定位,结合受力钢筋的存在适当调整定位位置。接着进

5结束语通过对我国某大桥的设计分析能够看到，目前在钢筋混 凝土简支梁桥的加固过程中，体外预应力具有重要的应用价 值,钢筋混凝土梁体外预应力加固应用过程中，要求加固主

行钻孔处理，采用比钢筋直径窄2〜4 mm的孔径大小。从两 梁正截面抗弯、主梁斜截面抗剪，加固横隔板，施工技术运用

侧对打螺栓孔，逐个量测植筋孔的深度，结合可能出现的钢

筋及时避开。其次，从孔底灌注至孔深2/3处进行植筋灌胶

中要求使用植筋施工工艺以及制备环氧水泥砂浆与环氧胶

液,本钢筋混凝土简支梁桥的加固取得了良好的运用效果。[ID：008685]参考文献：作业。以手锤击打或者旋转方式进行植筋作业。在填充锚 固胶过程中应当尽量出现较少的胶料溢出现象。在夏季作 业条件下,植筋作业完成之后要求静置12小时。植筋作业

完成要进行拉拔试验，以锚具、反力架系统以及千斤顶等进

[1] [2] [3]

马欣•简支变连续法快速加固既有铁路桥梁的方法研究[D]. 北京:北京交通大学,2016.行测试。同时对横隔板钢板、斜截面钢板以及正截面进行摩

阻-粘着式锚固,有效利用了环氧砂浆的粘结力与高强螺栓 的摩擦力的粘结力作用。由锚固钢板、钢丝网环氧树脂砂浆 粘结层以及M20〜M22高强螺栓组件三个部分共同构成了

夏建中.无粘结钢绞线体外预应力加固钢筋混凝土梁设计计

算方法探讨[J].四川建筑科学研究,2017,43(3) ：46 -48.张新•体外预应力加固技术在某桥梁筒支梁中的算例分析 [J] •城市道桥与防洪,2016,33(9) ：142 - 144.刘吉元,马林.碳纤维板在重载铁路低高度钢筋混凝土板梁体 外预应力加固中的应用研究[J].铁道建筑,2015,55(1):31锚固装置。由45号钢经热处理之后的高强螺母、高强螺栓

与垫圈构成了高强螺栓。其能够有效夹紧锚固板、梁体以及 粘结层，从而达到对预应力传递的效果⑸。[4]

4.2 制备环氧水泥砂浆与环氧胶液在锚固钢板粘贴过程中需要使用到环氧砂浆与环氧胶

-35.[5]

陈雄•钢筋混凝土简支T梁的体外预应力加固与技术改造[J] •科技资讯,2017,15(18):102-103.液。环氧胶液属于一种高强粘结剂，运用到了浓缩状胶液的

环氧树脂，在固化剂加入的状态下能够达到良好的粘结强

(上接第163页)[2 ]祁信丽•公路桥梁病害及加固设计技术[J] •河南建材,2019,

21(3):226 -228.[3] [4] [5]

参考文献：行调查分析,而且应验算桥梁结构的承载能力，确保桥梁结

构的安全。3)桥梁加固设计应结合桥涵技术状况评定情况,根据桥

李颖.公路桥梁加固设计的主要方法和关键问题[J].工程建 设与设计,2017,65(15):130 -132.黄尚.桥梁桩基加固设计方案探讨[J].公路与汽运,2017,33

梁各部件病害的具体情况，提出针对性的防治措施。[ID：008716](4) ： 145 -148.张世娟•桥梁加固设计关键技术应用[J].黑龙江交通科技，

2016,39(6) ：135 -136.[6]

[1]杨海平,马悦•某桥梁病害整治及加固设计分析[J ] •城市道桥

黎抒婕•桥梁加固设计实例分析及总结[J]・中外建筑,2018, 24(4) ：142-145.与防洪,2019,36(8):123 -125.・183・