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1．前言
歲月無(wú)情，任何一座“新”建的橋梁經(jīng)過(guò)若干年大自然的侵蝕和使用，終將成為一座“舊”橋。所以，舊橋加固、維修將是一個(gè)長(zhǎng)久性的技術(shù)課題，舊橋的加固利用和改造已成為橋梁工程建設(shè)中既古老、又年輕的新興學(xué)科；實(shí)踐證明，舊橋的檢測(cè)、評(píng)定與加固是一項(xiàng)既綜合繁雜，又在不斷發(fā)展創(chuàng)新、逐步完善的技術(shù)，也是當(dāng)今國(guó)際土木工程界所共同關(guān)心的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，亦是橋梁建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要組成部分和關(guān)鍵技術(shù)之一。
舊橋加固改造技術(shù)，是針對(duì)正在使用的舊橋進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)定、維修、加固或改造等技術(shù)對(duì)策的總稱。國(guó)內(nèi)、外的實(shí)踐均以證明，舊橋加固、維修工作是一項(xiàng)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的舉措。但由于舊橋加固的過(guò)程中常存在原始資料和圖紙不全的客觀原因；舊橋加固設(shè)計(jì)的規(guī)程尚在制訂；舊橋加固設(shè)計(jì)的制約因素和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)新橋要大得多。
而且，舊橋加固是一項(xiàng)繁雜的系統(tǒng)工作，工程量往往不大，但涉及面廣，并關(guān)聯(lián)到諸多隱蔽工程。病害原因、加固方法常常因橋、因地而異，且施工工藝多具特殊性和復(fù)雜性。上述情況是舊橋加固工作的特點(diǎn)，應(yīng)引起我們的重視。同時(shí)，實(shí)踐也證明，盡管每座舊橋的情況各不相同，具有各自不同的特點(diǎn)，但舊橋加固也同其他任何事情一樣，有其內(nèi)在的規(guī)律，也存在一定的共性。我們應(yīng)遵循橋梁加固、改造工作的共性，結(jié)合具體橋梁的特殊性，在實(shí)踐中發(fā)揮積極性和創(chuàng)造性，不斷進(jìn)取和探索，采用先進(jìn)的技術(shù)和材料，在舊橋檢測(cè)、評(píng)定、加固和改造工作中，創(chuàng)造和總結(jié)出多種多樣的、切實(shí)可行的技術(shù)和方法。
1．1 舊橋加固工作內(nèi)容
具體到對(duì)某座舊橋進(jìn)行加固和改造時(shí)，既要針對(duì)其病害特點(diǎn)和環(huán)境條件等，采取相應(yīng)的、有效的、甚至極具創(chuàng)造性的具體措施，同時(shí)也應(yīng)遵循一定的工作步驟來(lái)開(kāi)展工作。這些工作包括：
①日常養(yǎng)護(hù)發(fā)現(xiàn)橋梁存在較為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)病害后決定進(jìn)行加固的決策過(guò)程；
②對(duì)橋梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查、檢測(cè)和評(píng)定；
③加固設(shè)計(jì)和編制工程預(yù)算；
④加固施工和加固后的鑒定、驗(yàn)收；
⑤加固前、后必要時(shí)進(jìn)行動(dòng)、靜載試驗(yàn)等等。
1．2 關(guān)鍵的三項(xiàng)工作
上述舊橋加固的工作內(nèi)容當(dāng)中，以下三項(xiàng)是關(guān)鍵性：
①檢測(cè)、評(píng)定是舊橋加固工作的“前提”：目的——了解“病情”，診斷“病狀”；要求——檢查要全面、仔細(xì)，病害分析要準(zhǔn)確。
②加固設(shè)計(jì)是舊橋加固工作的“基礎(chǔ)”：加固方法要合理，針對(duì)性強(qiáng)；靈活應(yīng)用各種技術(shù)方法，創(chuàng)造性地開(kāi)出“處方”。
③施工質(zhì)量是舊橋加固工作的“關(guān)鍵”：加固施工好比外科醫(yī)生給病人“做手術(shù)”，“成敗”在此一舉。
下面通過(guò)實(shí)例，分別論述這三項(xiàng)工作的重要性、創(chuàng)造性和靈活性。
2．舊橋加固的前提工作：檢測(cè)與評(píng)定
2．1 制定檢測(cè)方案
在開(kāi)展此項(xiàng)工作前，首先應(yīng)明確我們工作的目的是什么：①病害橋梁的維修利用；或②加固改造，提高荷載等級(jí)；或③需要通過(guò)超重車輛等。然后，根據(jù)不同的目的來(lái)制訂檢測(cè)方案，并指導(dǎo)開(kāi)展具體的檢測(cè)工作。橋梁檢測(cè)工作的好壞、資料是否齊全，關(guān)鍵在于事前準(zhǔn)備工作是否充分、周全。一座橋梁的構(gòu)件極為繁雜，為避免現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)有所缺漏，致使檢測(cè)資料不完整，需要再次至現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)測(cè)，不僅影響工作進(jìn)度，還要增加經(jīng)費(fèi)。因此，檢測(cè)前制定詳細(xì)、周全的檢測(cè)方案，是確保檢測(cè)任務(wù)順利、完整地完成的先決條件。
2．2 檢測(cè)工作的實(shí)施
要全面、徹底、仔細(xì)地檢測(cè)一座橋梁，橋下必要的支架是不可缺少的。實(shí)踐證明，檢測(cè)支架是確保檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)人員安全的重要環(huán)節(jié)。在安全、可靠、適用的前提下，可因地制宜地解決好檢測(cè)支架問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)條件許可的專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)亦可購(gòu)買橋檢車。
2．3 檢測(cè)結(jié)果分析與評(píng)定
首先要保證檢測(cè)和收集的資料要齊全、完整。實(shí)踐證明，資料的可靠性和實(shí)用性取決于其完整性。
在病害產(chǎn)生原因分析時(shí)，一定要全面客觀和依據(jù)充分，病害的根源一定要找準(zhǔn)和分析透徹，從而確保加固補(bǔ)強(qiáng)措施能夠起到實(shí)效。
2．4 實(shí)例：江西省香屯大橋的檢測(cè)、評(píng)定
2．4.1 大橋簡(jiǎn)況
香屯大橋位于江西省樂(lè)平至德興公路上，跨越樂(lè)安河，1969年8月竣工。大橋設(shè)計(jì)荷載原為汽－13，拖－60，橋面凈寬為凈－7＋2×0.25m。上部構(gòu)造為5孔45m的雙曲拱，矢跨比1/6，橫向6肋5波。下部構(gòu)造為重力式實(shí)體橋墩和加后座的U型橋臺(tái)。
在距大橋20余公里處，建有德興銅礦，該橋成為銅礦與樂(lè)平、銅礦與香屯火車站聯(lián)系的必經(jīng)之路，隨著銅礦生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，因而通過(guò)大橋的交通量日益俱增。據(jù)交通量觀測(cè)站記錄，交通量以每年6%的速度增長(zhǎng)，高峰達(dá)2247輛/晝夜。過(guò)橋車輛總數(shù)中約有60%屬銅礦車輛，其車輛噸位一般較大，有的車長(zhǎng)達(dá)20m，裝有36個(gè)輪胎，觀察人員估計(jì)總重超過(guò)500KN，這種車輛平均每周要通過(guò)大橋4～6次。此外，外省大型集裝箱重車過(guò)橋也有所增加。
2．4.2 香屯大橋主要病害狀況
（1）主拱圈裂縫
①主拱圈中波縱向裂縫。大橋橫向中心線正處于第3拱波波頂處，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)各孔中波波頂均存在縱向裂縫，一般自拱頂開(kāi)始至L/4附近為止，但第5孔則兩拱腳之間均存在，裂縫寬度大約0.4mm。
②肋、波連接處裂縫。在各孔拱波與拱肋連接處，大部分都有裂縫，有的較細(xì)、有的十分明顯，且有不少水泥砂漿脫落現(xiàn)象，也有不少處發(fā)生滲水現(xiàn)象。
③拱肋裂縫。各孔拱肋均有橫向裂縫，而以第1、5孔比較集中，有不少是U形裂縫，這些裂縫多發(fā)生在拱頂前后10m左右范圍內(nèi)。
④橫系梁裂縫。為數(shù)較少但除第1、4孔外均有發(fā)現(xiàn)。
（2）主拱圈軸線下沉
主拱軸線普遍下沉，拱頂下沉5～18cm，L/4點(diǎn)下沉0～9cm，而且上下游下沉量也不一致。采集者退散
（3）橋面變形及破碎
橋面縱向變形已呈波浪形，但峰頂和波底之差雖不很大，但橋面破碎現(xiàn)象甚為嚴(yán)重，且集中在3、4、5孔及兩臺(tái)后座上，在墩頂附近伸縮縫處裂縫尤為發(fā)育，以致破碎露筋。
2．4.3 病害原因分析
據(jù)調(diào)查，1979年返修橋面時(shí)，拱圈上的裂縫并不太多，此后重車日益增加，病害則日見(jiàn)嚴(yán)重，特別是銅礦運(yùn)礦石重車經(jīng)大橋去樂(lè)平及爾后經(jīng)大橋去火車站，回來(lái)則為空車，在大橋上經(jīng)常會(huì)車。隨著交通量的增加，橋上會(huì)車日見(jiàn)頻繁，重車則多在一側(cè)車道上行駛，這種經(jīng)常性的重車偏載要對(duì)橋中心線附近拱圈進(jìn)行反復(fù)交替的剪切，而該處拱圈僅有26cm厚，且基本上沒(méi)有鋼筋、系梁斷面僅15 cm×18cm，抗剪作用甚微，因而每孔主拱圈均產(chǎn)生中波上的縱向裂縫。由于空腹段強(qiáng)大的立墻可起橫向聯(lián)系的作用，而實(shí)腹段拱圈距活載又近，故此裂縫多般在兩L/4點(diǎn)之間。分道行駛的拱橋，一般要求采取構(gòu)造措施來(lái)抵抗錯(cuò)動(dòng)剪力，大橋構(gòu)造在這方面也是不足的。1979年新修的混凝土橋面雖已加鋼筋，但是分離式的構(gòu)造，無(wú)助于抵抗縱移錯(cuò)剪。幸運(yùn)的是本橋立墻剛度較大，縱移作用對(duì)本橋影響尚屬次要。
在肋與板、波整體性受到一定程度的破壞，而橫向整體性又不能很好地保證，重車荷載有增無(wú)減地繼續(xù)作用，勢(shì)必使拱圈在許多局部呈現(xiàn)單個(gè)或少數(shù)構(gòu)件受力集中現(xiàn)象，全斷面受力甚不均勻。如在實(shí)腹段中波縱向縫已經(jīng)形成時(shí)，單側(cè)重車荷載則主要地由拱圈的兩個(gè)半單元承受，而在肋波裂縫嚴(yán)重處，拱肋便可能因應(yīng)力超限而開(kāi)裂。
3．舊橋加固的基礎(chǔ)工作：加固設(shè)計(jì)
3．1 加固方案的選擇
舊橋的病害原因找準(zhǔn)后，接下來(lái)就是選擇加固方案。國(guó)內(nèi)外已有很多成熟的舊橋加固技術(shù)和方法，但要針對(duì)某座橋的具體特點(diǎn)加以綜合考慮，要重點(diǎn)考慮技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性和體現(xiàn)創(chuàng)造性。一種病害可能采用多種方法都能處理，如何選擇好的方案，這是切實(shí)加固好一座橋梁的基礎(chǔ)工作。
3．2 加固設(shè)計(jì)
加固方案確定后，就是進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)。要強(qiáng)調(diào)是：由于舊橋加固施工的特殊性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將施工方法、工藝流程或施工順序闡述清楚，并應(yīng)有相應(yīng)的技術(shù)要求和衡量工程質(zhì)量的指標(biāo)。
3．3 實(shí)例：江西的走馬崗大橋加固提載與拓寬設(shè)計(jì)
3．3.1 大橋概況
走馬崗大橋位于江西省修（水）武（寧）公路，該橋建成于1974年。大橋全長(zhǎng)105.7m，上部構(gòu)造為2跨40米等截面懸鏈線空腹式鋼筋混凝土雙曲拱及兩岸各一孔凈跨徑4m的半圓弧拱副孔（設(shè)置在橋臺(tái)上）。橋面凈空為：凈－7＋2×0.35m欄桿。根據(jù)同年代類似橋梁推定該橋原設(shè)計(jì)荷載為：汽車－13級(jí)，拖車－60；通航等級(jí)為不通航。雙曲主拱的凈矢跨比為fo/Lo＝1/10，拱軸系數(shù)（推算）為m＝2.514。
上部構(gòu)造：每跨主拱圈由4肋3波及2個(gè)懸半波組成，拱肋中距為185cm，主拱圈全寬7.4m。主拱圈截面由基肋、拱波和現(xiàn)澆混凝土填平層組成；其中拱肋寬為25cm、高50cm。每跨拱肋各按等弧長(zhǎng)設(shè)置11道橫隔板聯(lián)接。每跨各設(shè)8個(gè)腹拱，腹拱跨徑為250cm左右。
下部構(gòu)造：橋臺(tái)為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)配U型橋臺(tái)與重力式橋墩
3．3.2 加固拓寬設(shè)計(jì)要點(diǎn)
通過(guò)將空腹式雙曲拱橋的拱式腹拱及拱頂實(shí)腹段等拱上建筑拆除后，重建為連續(xù)板式拱式建筑，從而達(dá)到減輕恒載、調(diào)整主拱圈受力狀態(tài)，以及改善橋梁荷載橫向分布性能，提高橋梁承載能力之目的；并在利用和加高腹拱墩的同時(shí)，將墩帽外懸加長(zhǎng)，達(dá)到拓寬橋面的目的。
4．舊橋加固的關(guān)鍵工作：加固施工
4．1 選擇施工單位
由于舊橋加固施工不同于建新橋，工程量雖不大，但工序較繁雜，且涉及到諸多隱蔽工程，施工工藝多具特殊性和復(fù)雜性，因此應(yīng)選擇具有相應(yīng)資質(zhì)與類似加固工程施工經(jīng)驗(yàn)的施工單位進(jìn)行施工，并聘請(qǐng)具有舊橋加固工程施工經(jīng)驗(yàn)的工程師進(jìn)行監(jiān)理。這是保證加固目的實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，再好的加固方案和設(shè)計(jì)，也要通過(guò)施工單位去做出來(lái)。加固施工質(zhì)量不好，不僅起不到加固補(bǔ)強(qiáng)作用，甚至對(duì)原有橋梁結(jié)構(gòu)造成新的傷害。
4．2 設(shè)計(jì)單位要切實(shí)配合
設(shè)計(jì)人員通過(guò)對(duì)橋梁的檢測(cè)和分析，已了解了橋梁的病害和產(chǎn)生原因，也針對(duì)性地提出處治措施，并繪制了加固設(shè)計(jì)圖，但還是要通過(guò)施工單位的加固施工去體現(xiàn)其意圖和達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的目的。因此，設(shè)計(jì)人員要切實(shí)配合好施工全過(guò)程，尤其是施工前的技術(shù)交底，要詳細(xì)講解，以求施工人員明白設(shè)計(jì)意圖和工程質(zhì)量要求。同時(shí)，要充分調(diào)動(dòng)施工人員的積極性和創(chuàng)造性，從而補(bǔ)充和完善加固設(shè)計(jì)的不足。目的就是共同搞好加固施工，使加固設(shè)計(jì)意圖和目的完全達(dá)到。
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