7.4 交通橋加固工程

7.4.1 交通橋現狀及存在問題

林辛公路橋分為兩部分，第一部分與橋頭堡相結合；第二部分為標準的公路橋。第一部分采用了寬度為143cm的實心橋板進行鋪裝，共計6塊橋板，橋梁總寬8.63m，凈寬7.75m；第二部分采用寬為99cm的實心橋板進行鋪裝，共計8塊橋板，橋梁總寬為8m，凈寬為7.5m。第一部分跨徑為6.9，第二部分跨徑為7m。

原設計標準為汽—13，本次按照新的公路橋梁設計規范進行復核，設計標準為公路Ⅱ級，相當于原汽—20，掛—100。本橋的1號、2號橋板為二次改建時預制的橋板，混凝土標號為250，3號、5號為最初修建水閘預制的橋板。

公路橋伸縮縫處鋪裝層普遍破壞，交通橋橋板跨中部位混凝土剝蝕嚴重，鋼筋銹蝕裸露。工作橋護欄混凝土老化剝落、露筋及橋面板斷裂現象。本次安全鑒定發現的問題：公路橋結構配筋不滿足現行規范要求。

7.4.2 交通橋計算復核

7.4.2.1 橋面板計算復核

計算工況取正常運用工況和地震作用。

本橋設計安全等級采用公路Ⅱ級，永久作用為結構自重，可變作用為人群荷載和汽車荷載，偶然作用為地震慣性力，荷載組合見表7.4-1。

跨徑：標準跨徑 lk=6+0.5×2=7m，計算跨徑l=1.05×6=6.3m。

橋面寬度：1m+6m+1m。

設計荷載：汽車荷載：公路—Ⅱ級荷載；人群荷載：3kN/m。

實心板混凝土采用C25。

（1）計算剛度參數γ：

式中 I——截面抗彎慣性矩；

b——截面寬度；

I_T——截面抗扭慣性矩；

l——計算跨度。

（2）計算跨中荷載橫向分布影響線（見表7.4-2、表7.4-3、圖7.4-1）。

（3）作用效應計算。包括自重荷載效應和車道荷載效應計算，計算車道荷載效應引起的板跨中截面效應時，均布荷載滿布于使板產生最不利效應的同號影響線上，集中荷載只作用于影響線中一個最大影響線峰值處（見圖7.4-2）。

經計算，跨中彎矩M=217.69kN·m。

跨中剪力V=96.47kN。

現配鋼筋面積A_s=4620mm²，實配鋼筋面積A_s=3490mm²；不滿足規范要求。

7.4.2.2 蓋梁與墩柱計算

（1）設計標準及上部構造。

設計荷載：公路—Ⅱ級荷載；人群荷載：3kN/m²。

橋面凈空：凈6m+2×1m，標準跨徑：6.3m。

柱：700mm×800mm，梁：800mm×700mm。

（2）材料。混凝土：C20，鋼筋HRB335。

（3）可變荷載橫向分布系數計算。荷載對稱布置時用杠桿法，非對稱布置時用偏心受壓法。

（4）順橋向可變荷載移動情況，求得支座可變荷載反力最大值。

（5）計算成果。計算結果表明，原公路橋排架配筋不滿足現行規范要求，承載能力不夠，需要采取加固措施，公路橋排架柱及蓋梁配筋成果見表7.4-4。

（6）復核結論。交通橋承載能力不能滿足規范要求，需要采取加固設計。

7.4.3 交通橋加固設計

7.4.3.1 公路橋上部結構設計

簡支梁橋是梁式橋中應用最早、使用最廣泛的一種橋形。其構造簡單，架設方便，結構內力不受地基變形，溫度改變的影響。

裝配式板橋是目前采用最廣泛的板橋形式之一。按其橫截面形式主要分為實心板和空心板。根據我國交通部頒布的裝配式板橋標準圖，通常每塊預制板寬為1.0m，實心板的跨徑范圍為1.5～8.0m，主要采用鋼筋混凝土材料；鋼筋混凝土空心板的跨徑范圍為6～13m；而預應力混凝土空心板的跨徑范圍為8～16m。

改造后的交通橋荷載設計標準按公路Ⅱ級，采用交通部公路橋涵標準圖《裝配式鋼筋混凝土簡支板梁上部構造（1m板寬）》，選用標準為：公路Ⅱ級，跨徑8m的裝配式空心板橋。整個板面由6塊中板（99cm×42cm）和2塊邊板（99cm×42cm）組成。橋面鋪裝結構由下而上采用10cm厚C40防水混凝土厚6～11cm瀝青混凝土橋面鋪裝。

7.4.3.2 公路橋排架加固設計

（1）拆除重建方案。

1）工程布置。交通橋排架結構因承載能力不滿足現行規范，對其進行拆除重建。柱700mm×800mm改為800mm×800mm，梁800mm×700mm保持不變。

2）植筋計算。公路橋排架以閘墩為基礎，閘墩在本次加固中未拆除，新建的排架鋼筋需要采用植筋方式與閘墩進行錨固聯結。由于原閘墩混凝土標號為150號，相當于C14混凝土，不符合《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367—2006）中12.1.2條“當新增構件為其他結構構件時，其原構件混凝土強度等級不得低于C20”的要求。但由于該閘建于20世紀70年代，隨著混凝土齡期的增長，混凝土結構強度增加。根據《山東黃河東平湖林辛分洪閘工程現場安全檢測報告》，抽檢的5個閘墩的混凝土抗壓強度見表7.4-5，實際混凝土強度滿足植筋要求。

《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367—2006）中植筋的基本錨固深度l_s應按下列公式確定：

式中 α_spt——防止混凝土劈裂引用的計算系數，取值1.0；

d——植筋公稱直徑；

f_y——鋼筋抗拉強度設計值，取值300N/mm²；

f_bd——植筋用膠黏劑的強度設計值，取值2.3。

根據計算，當采用不同植筋直徑為20mm、22mm、25mm，基本錨固深度分別為522mm、574mm、652mm。

植筋錨固深度設計值按下式確定

l_d≥ψ_Nψ_ael_s

式中 ψ_N——考慮各種因素對植筋受拉承載力影響而需加大錨固深度修正系數，取值1.1；

ψ_ae——考慮植筋位移延性要求的修正系數，取值1.25。

根據計算，當采用不同植筋直徑為20mm、22mm、25mm，設計錨固深度分別為720mm、790mm、900mm，可以選用HRB直徑25mm鋼筋進行植筋。

（2）原排架加固方案。根據以上計算可知，排架結構存在排架柱承載力不足，排架柱受力特點為小偏心受壓構件，可以外黏型鋼加固方法進行加固。

采用外黏型鋼加固鋼筋混凝土偏心受壓構件時，其矩形截面正截面承載力應按下列公式確定［式中參數說明見《混凝土結構設計規范》（GB 50367—2006）］：

經計算選Q235型鋼L75×5，綴板選用40mm×4mm，間距為300mm，柱端為200mm。

（3）方案比選。對公路橋排架加固進行了綜合比選，見表7.4-6，選定排架拆除重建方案為推薦方案。