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桥梁概况 

黄河大桥由于大桥建成后交通量日益增多,汽车载重愈来愈大,致使该桥已在主梁正、负弯矩区、牛腿上出现众多裂缝,桥面铺装及伸缩缝亦出现破碎及其他损坏现象。由于该桥病害严重, 故被禁止稍重车辆通过。2004年以来,公路分局曾先后3次组织对该桥进行检查,拍摄录像。2005年在对大桥进行加固设计前, 亦进行较全面细致的检查。病害主要表现在以下方面: 1)主梁裂缝及主梁变形。2)牛腿裂缝。3)桥面及伸缩缝。

桥梁加固方案 

根据现场检查、试验及计算分析资料,要使西河大桥通过加固达到承受汽—20,挂—100荷载等级的要求,就必须对主挂梁牛腿、主梁及其上桥面铺装进行加固补强,并对牛腿支座及伸缩缝加以改造。 

1、悬臂孔主梁及挂梁牛腿的加固。对牛腿加固提出了两种方案: 方案1:凿除原牛腿的低标号混凝土(旧170号混凝土),改为浇筑30号钢纤维混凝土。浇筑钢纤维混凝土时,在新老混凝土结合面上涂环氧砂浆以增进两者粘结。方案2:将挂梁从两个支点搁在主梁上改为以多支点搁在端横梁上。此种方案可使原牛腿上受力减少,但牛腿的混凝土则因破碎开裂,仍需凿除后重浇新混凝土;端横梁也因原宽度不足及标号过低,需凿除重浇加宽,这就增大了工程量。该方案另一缺 点是传力情况不明确。 实桥加固时采用了方案 


2、主梁负弯矩的加固。根据检查、测试资料及计算成果,主梁负弯矩区在一般荷载下即产生大量裂缝,其上桥面铺装层亦产生大量网裂。此种裂缝不仅不美观,使人产生不安全感,在实际中会因雨水渗入主梁和翼缘板中,导致锈蚀受力钢筋,影响桥梁使用寿命。在考虑加固方案时,根据计算资料增加了纵向受拉钢筋,置于原铺装层范围内,计算结果还表明,由于新设计标准的荷载负弯矩作用,桥面混凝土的拉应力将达到3.96MPa,采用现桥涵设 计规范中所列各标号普通混凝土均仍会因抗拉设计强度无法满足而使梁顶开裂;只有采用钢纤维混凝土,其抗拉设计强度有可能大于此拉应力,从而保证桥面不出现裂缝。故我们在加固方案 中对负弯矩区桥面铺装层采用浇筑钢纤维混凝土,要求其与梁顶 翼缘板真正牢固连成整体。所以除了将梁顶翼缘板顶打毛外,还要在其上设锚筋和在顶面上刷粘层剂使新老混凝土紧密结合。 在浇筑钢纤维混凝土铺装层前,尚需用高分子化学材料压入梁顶的裂缝内,使裂缝粘合。对此负弯矩区加固提出的另一种方案是在桥面铺装层范围内采用无粘结预应力加固。此措施旨在使桥面原裂缝进一步闭合,同时可因悬臂负弯矩减小而减小悬臂端挠度,并减轻主梁和挂梁衔接处冲击。该方案因施工工期短、施工技术较新,且需一 定设备,一般施工队伍不一定具备条件而放弃。 


3、主梁锚跨及挂梁正弯矩区加固。在按承载能力极限状态计算时,在汽—20,挂—100荷载作用下主梁截面强度不满足,故需补强。补强的措施是在凿去原桥面铺装层及油毛毡后,将原桥面打毛,用锚杆在原铺装层厚度范围内加一层钢筋网,然后浇筑30号UEA补偿收缩自防水混凝土。采用UEA补偿收缩自防水混凝土的目的是因为UEA补偿收缩是一种适度膨胀的混凝土, 在钢筋和邻位约束下,可在混凝土中建立0.2MPa~0.7MPa预压应力,使结构达到抗裂防渗的目的,即解决防水问题。挂梁除在原铺装层厚度范围内不增钢筋网外,其余均与主梁加固方法相同。 

4、主梁裂缝粘合。为改善主梁负弯矩区受力情况,并增加梁板耐久性能及刚度,同时为了在加固施工中需要将导梁移孔时, 主梁及挂梁能安全承受在上通过的导梁设备重,本桥加固设计采用了以高分子化学材料对主梁及挂梁裂缝压灌的方法,使裂缝予以粘合。


桥梁试验结果 

1、黄河大桥加固前后采用两辆黄河牌重车加载时,尽管加固后试验荷载的内力较加固前大9%左右,但在相同位置上实测的应力值仍见明显减小,说明加固效果是较好的。 

2、在黄河车及大交通车作用下,考虑了冲击系数实测活载应力值与恒载应力计算值合计值,均小于混凝土轴心抗压强度和钢筋抗拉设计强度值。说明该桥承载能力完全满足设计荷载标准 (汽—20,挂—100)。 

3、由实测最大挠度值可见,锚跨跨中挠度为计算跨径的1/4583,远小于规范的1/600。悬臂跨悬臂端在两列大交通车作用下的挠度为悬臂长度的1/788,小于规范的1/300。说明加固后桥梁刚度是较好的。 

4、加固效果与跟踪观察黄河大桥通过在桥面铺装层内增设纵向钢筋,用碳钢纤维粘贴法修复牛腿和浇筑负弯矩区桥面铺装层,用GJK21高分子化学材料粘合梁体裂缝等措施,将西河大桥原仅能承受汽—10,拖— 60的承载能力提高到汽—20,挂—100标准,说明此种加固方法是有效的。施工期限也较短,经费也较少,完全可以应用到同类 的双悬臂钢筋混凝土梁桥加固上。该桥经加固后开放交通至今, 使用情况一直良好,经跟踪观察未发现新的病害。 


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