浅析某桥梁钢筋混凝土结构加固设计经验

摘要：城市桥梁多选用钢筋混凝土结构，结构设计的安全性以及施工质量可靠性非常重要，钢筋混凝土结构施工缺陷是施工过程中经常遇到的问题，本文从结构破坏后果的严重性、结构的重要性、加固设计使用年限以及结构的加固设计方法等角度指出桥梁钢筋混凝土结构加固设计原则，以及在结构加固设计中注意的问题，并提出了可供参考的技术措施。 关键词：城市桥梁；结构加固设计；技术措施

Abstract: City Bridge of reinforced concrete structure, the safety of structure design and construction quality reliability is very important, the reinforced concrete structure construction defects are frequently encountered problems in process of construction, severity, structure from the structural damage of the importance of strengthening design using angle, age and structure reinforcement design method and points out the principles of strengthening design of reinforced concrete bridge structure, as well as in the noticed problems in the design of structural reinforcement, and puts forward the technical measures for reference.

Key words: City bridge structure reinforcement design; technical measures;

中图分类号：TU318

一、桥梁设计概况

某桥梁位于城市新城北区，道路等级为城市次干路，该桥为东西走向，桥梁全长29.96M,宽27.5M,钢筋混凝土结构，桥梁按总长和跨径分类为小桥，按百年一遇洪水频率设计，桥梁设计安全等级为二级，桥梁结构的设计基准期为100年，桥梁结构的设计使用年限为30年。桥梁在跨中处采用V型桥墩支撑在基础上，V型桥墩平行间距为2.5M,总共平行布置12个V型桥墩，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）等相关规范进行设计，于2008年4月开工建设。

二、施工质量缺陷及鉴定

2009年2月该桥梁在上部结构梁、板、柱施工完毕后，施工单位拆模发现大部分梁、柱构件出现露筋、蜂窝、空洞等外观质量缺陷，建设单位随后委托具有资质的检测单位对该桥梁进行检测，检测单位通过检测并出具了该工程质量检测报告。

现浇结构的外观质量缺陷根据其对结构性能和使用功能影响的严重程度，依据检测报告鉴定结果如下：第2、12两轴线仅有构件表面麻面、掉皮、局部位置少量疏松、空洞，按鉴定报告属于一般缺陷。余下其它轴线均有节点区域混凝土局部不密实，空洞深度和长度均超过保护层厚度，露浆后石子外露，以及严重露筋等，按鉴定报告属于严重缺陷。

三、技术安全分析及论证

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的要求，依据本桥梁类别，其设计使用年限为30年，安全等级为二级，应能满足正常施工和正常使用的良好工作性能，在正常维护下应具有足够的耐久性能，其施工质量应能满足桥梁结构设计时的承载能力极限状态和正常使用的极限状态。按检测单位的鉴定报告建议：属于严重缺陷的结构构件应提出技术处理方案，经技术论证可行后进行处理，对处理的部位应重新验收合格。属于一般缺陷的结构构件也应提出技术处理方案，处理后重新验收合格。五方责任主体专题召开了工程质量事故技术安全分析及论证会。鉴于桥梁的重要性和使用年限，大家一致认为应高度认识桥梁事故的严重性，重视桥梁的工程质量以及桥梁后期使用寿命，采取切实可行的加固技术处理方案，满足桥梁结构的承载能力和正常使用的功能需要。由建设单位委托有资格的设计单位按规范和业主要求进行加固设计。

四、加固设计范围及方法比选

依据检测单位鉴定报告，该桥梁结构经可靠性鉴定确认需要加固，加固设计范围依据鉴定结果来指定结构构件进行加固。经与建设单位商定桥梁加固后设计使用年限仍按30年考虑，根据结构的重要性以及结构破坏可能产生后果的严重性，其安全等级仍定为二级，据此来确定桥梁的加固方法和设计计算原则，并综合考虑其技术经济效果，避免不必要的拆除或更换。

4.1构件加固设计范围：根据鉴定结果确认，1至12轴线V型桥墩均需要进行技术处理，2、12两轴线V型桥墩属于一般缺陷，其它轴线V型桥墩属于严重缺陷，应分别提出技术可行的加固设计方案。

4.2加固设计方案比选：对于2、12两轴线V型桥墩属一般缺陷，采用置换混凝土加固法。除2、12两轴线以外的其它轴线V型桥墩均属严重缺陷，经外粘钢板加固法、外粘型钢加固法、外粘纤维复合材加固法等多方案比选，根据实际情况和使用要求，最后确定采用外粘型钢加固法。

五、加固设计及构造规定

5.1按比选方案，2、12两轴线V型桥墩采用置换混凝土加固法，对原结构构件在施工全过程中的承载能力极限状态进行验算、观测和控制，采取支顶等措施进行有效卸荷，使置换界面处的混凝土不应出现拉应力状态。对掉皮、麻面、及少量疏松部位，剔除松散混凝土，轻敲细凿，用钢丝刷清除表面掉皮、浮灰，清水冲洗、晾干，按置换混凝土加固法构造规定，确定混凝土置换深度及范围，再进行置换加固处理。其结合面按整体工作计算，满足相关承载力要求。

5.2除2、12两轴线以外的其它轴线V型桥墩采用外粘型钢加固法，对原结构构件疏松部位、露筋、空洞、松散混凝土进行剔除，冲洗、晾干，先采用置换混凝土加固法置换加固处理，再按相关规范、规定确定桥墩柱四角角钢及缀板大小、间距，经计算满足桥梁结构的承载能力极限状态和正常使用的极限状态。采用改性环氧树脂胶黏剂进行灌注黏贴，并满足外粘型钢加固法有关构造规定。

5.3采用上述两种方法加固后，其加固后混凝土表面及型钢表面均应抹厚度不小于25mm的高强度等级水泥砂浆（内设钢丝网）作为防护层。

5.4主要加固节点图如下：

六、施工临时性安全措施

根据加固方法的要求，以及对加固过程中可能出现倾斜、失稳、过大变形或坍塌，应对现状结构进行临时性的支撑措施，主要竖向受力支撑应设临时基础，顶端与被支顶的梁、柱构件应紧密顶牢靠，确保加固过程中的结构安全和加固方法对结构构件受力状态的需要。

七、竣工验收检测及后期维护

7.1桥梁加固设计施工完成后，依据相关资料规范及《公路旧桥承载能力鉴定方法》，采用动载试验和静载试验等加载方法，检验该桥整体结构质量和结构的可靠性，判断桥梁结构在试验荷载作用下的实际受力状态和工作状态，检验加固结构的承载力是否能满足设计标准，进行加固结构的强度、刚度和承载力评估，通过动载试验了解加固后该桥梁结构的动力特性。通过检测验收来判断该桥梁加固设计是否达到预期的目标。

7.2该桥梁投入使用后，应对加固的结构构件定期检查其工作状态，检查、监测加固构件的防腐、老化，维护期一般为4~6年，确保该桥梁结构在设计使用年限内安全可靠。

八、结束语

桥梁钢筋混凝土结构加固设计是对桥梁既有钢筋混凝土结构鉴别、认识、处理的过程。依据桥梁结构的安全性鉴定，根据桥梁结构的重要性、安全等级、加固设计使用年限等规范标准，选择合理的加固设计方法，从受力分析，结构加固设计，构造措施、安全检测等各环节加以控制，达到正常安全使用的目的。准确合理地选择结构加固设计方案非常重要，要做到安全、经济、构造简单、施工便捷。结构工程师对于不同的结构构件施工缺陷应区别对待，从而寻求最合理的结构加固设计方法。

参考文献:

[1]混凝土结构加固设计规范GB50367-2006. 北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2]混凝土结构工程施工质量验收GB50204-2002. 北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62-2004.北京：人民交通出版社，2004.

作者：汪永杰高级工程师国家一级注册结构师