市政桥梁加宽加固设计的研究
【摘要】我国车辆荷载等级随着我国经济的不断增长而高速增长。原有桥梁由于建设日久以及经受自然条件侵害等，逐渐不能满足当前的交通需要。因此，为了保证我国交事业的顺利发展，我们需要对原有的市政进行加宽加固处理。本文就市政桥梁的加宽加固设计进行了简要的阐述。
【关键词】市政桥梁；横向分布系数；加固；拓宽
1.前言
当前，我国的交通量随着经济的快速发展而不断膨胀,城市车辆不断增多以及载重不断增加，都给市政桥梁带来了极大的压力。此外，由于建设日久的原因，市政桥梁一直经受暴风骤雨、冬寒夏暑等自然条件的侵害，产生了破损老化等情况，也得当前的交通带来了极大的不便。因此，为了满足我国交通事业发展的需要，很有必要对原有的市政桥梁采取拓宽、加固等处理措施。近些年来，针对市政桥梁的加宽加固设计在很大程度上缓解了交通的压力，极大地方便了人们的交通出行等。我们队市政桥梁的加宽加固设计进行系统的研究，有着极为重要的现实意义。
2.市政桥梁加宽加固设计的特点和原则
我们对原有的市政桥梁进行加宽加固处理，目的是为了缓解当前的交通压力。为了不中断日常交通,我们在对市政桥梁进行加宽加固施工时主要采用的施工方式半封闭施工。市政桥梁的加宽加固施工的工期紧张。另外，在城市内部，地下管道、线路比较多,多数管道和线路都随桥而过,因此，市政桥梁的加宽加固处理施工牵涉面广,影响面积大。所以，“就简”原则是市政桥梁加宽加固设计的原则之一。为了在施工过程中避免迁移管道和线路带来的难题,缩短施工工期,在对市政桥梁进行加宽加固处理时，在满足预期要求的前提下宜尽量不改动原桥结构,仅对原桥的梁板进行加固以及原桥的两侧进行拼宽处理,这样不仅能保障交通的畅通无阻,同时也降低了加宽加固施工的整体费用。
3.市政桥梁的加固加固设计
3.1市政桥梁加固的技术途径
市政桥梁加固的技术途径主要有以下几种：（1）加强薄弱构件；（2）增加辅
助构件；（3）改变结构体系；（4）减轻恒载；（5）加固墩台及基础等。市政桥梁加固的技术原理是：对桥梁构件进行补强处理，以达到提高构件的承载能力以及改善桥梁的结构性能等,进而使市政桥梁的加宽加固设计满足预期要求。
3.2常用的上部结构加固方法
针对市政桥梁的上部结构，加固处理的方法主要有粘贴钢板加固法、粘贴FRP加固法、增加构件加固法、体外预应力加固法、加大截面加固法以及改变结构受力体系加固法等几种。其中目前普遍应用的加固方法是粘贴钢板加固法,其加固原理是：将具有高抗拉(压)强度的钢板采用粘结剂粘贴在钢筋混凝土结构物的表面,使两者形成一个整体，共同受力能够提高梁承载能力[1]。此外，使用粘贴钢板加固的方法还能够在一定程度上改善原桥梁的结构受力,进而使桥梁结构的承载能力有所提高。
4.工程实例
4.1工程状况
原市政桥梁结构建于1996年,整体宽度34-40m，现在对此工程要进行拓宽加固处理。图1为原市政桥梁的典型横剖面。桥梁为15m+25m+15m三跨构成的简支梁桥。其中15m跨为宽0.99m、高0.80m的钢筋混凝土空心板；25m跨为宽0.99m、高1.10m的预应力钢筋混凝土空心板。原市政桥梁的设计荷载为汽-20、挂-100。
图1 原市政桥梁的典型横断面
原市政桥梁的整体宽度为36m，其中含有宽度为8.5m的快车道(两车道)宽度。对该桥梁进行拓宽加固处理的预期目标是桥面宽为53m,其中含有宽度为12m 快车道（三车道，其中一个车道由原先的机非隔离带改建而成）。在对桥梁进行改建钱，原有桥梁的南侧机非隔离带和北侧机非隔离带下分别有DN220煤气管道和12孔电信干管[2]。新改造桥梁的机非隔离带下梁板均为悬臂长度为0.3m的边板，其中悬臂端之间实际距离为0.45m。
在确定对该市政桥梁进行拓宽方案前，相关单位曾对该桥梁严格的质量检测,确定原桥梁原的荷载能够满足要求,只需对其进行拓宽改造即可。确定的拓宽方案为：在保留原有桥梁结构和位置的前提下，在其两侧进行拓宽设计，以达到预期目标。
原有桥梁经过拓宽改建后,其荷载变为城-A，与原来的汽-20相比荷载值增加较大。因此，为了使原有桥梁改建完成后能够保持安全性，需要对原桥梁的梁板通过调整横向分布系数的方法进行加固处理。
4.2梁板的加固方案
（1）联结原市政桥梁机非隔离带下两块边板的悬臂部分。其具体做法为：将悬臂部分的混凝土凿开, 露出钢筋，将其与新设计的φ14结构的钢筋焊接在一起,然后在其上面浇筑C50混凝土湿接缝[3]；
（2）采用粘贴钢板法对原桥梁的全幅梁板进行加固处理。采用A3钢板，其中钢板的厚度1.5cm,宽度为40cm的。将A3钢板按间距20 cm沿桥横向布置,然后采用C50环氧砂浆将空心板和A3钢板进行牢固粘结；
（3）将C50(掺钢纤维1% )混凝土铺装在桥梁表面。如下，图2为梁板的加固布置。
图2 梁板加固布置图
4.3桥梁改造前的横向分布系数和承载能力
工作人员在对桥梁（双向4车道）进行加固前，对桥梁梁板的横向分布系数
作了计算与实测,并对桥梁梁板的承载能力进行了验算。其中图3为原桥的梁板布置及横向加载受力图。
图3 改造前的梁板布置及横向加载受力图
4.3.1桥梁改造前横向分布系数计算
工作人员对原桥梁主车道下编号为1-9的桥梁梁板的横向分布系数采用“铰接板梁法”进行计算,并计算出对编号为1号的梁板最不利的工况下每个桥梁梁板的横向分布系数[4]。其中表1为横向分布系数的计算结果。
表1 改造前编号为1-9的梁板横向分布系数计算结果
4.3.2桥梁改造前横向分布系数实测
在对横向分布系数进行实测前,通过计算首先找出对编号为1号梁板最为不利工况下的横向加载受力图,如图3所示，实际测量在这种工况下各个桥梁梁板的横向分布系数。其中表2为横向分布系数的实测结果。
表2 改造前编号为1-9的梁板横向分布系数实测结果
从表1以及表2我们可以看出,计算1号桥板的横向分布系数结果大于实测值,因此可以认为，在对原桥梁进行拓宽设计时，无需对铰缝重新进行浇筑即能达到预期结果。
4.3.3桥梁改造前梁板承载能力验算
根据桥梁改造前横向分布系数的计算结果，可以验算主车道下梁板承载能力(汽车-20)。其中表3为桥梁改造前梁板承载能力验算结果。
表3 改造前梁板承载能力验算结果
4.4桥梁改造后的横向分布系数和承载能力
桥梁经过改建完成后，由原来的双向4车道变为现在的双向6车道,工作人员重新计算了新桥梁板的横向分布系数，并对改建后的桥梁承载能力进行了检验。其中图4为改造完成后的桥梁横剖图。
图4 改造后的桥梁横剖图
4.4.1桥梁改造后横向分布系数
在桥梁改造完成后，工作人员采用有限元建模方法对新桥的梁板进行分析,计算出对编号为1号的梁板最不利的工况下每个桥梁梁板的横向分布系数。其中表4为横向分布系数的计算结果。
表4 改造后1-9号梁板的横向分布系数计算结果
4.4.2桥梁改造后的承载能力分析
桥梁改造后，根据桥梁改造后横向分布系数的计算结果，可以验算主车道下梁板承载能力(城-A)。其中表5为桥梁改造后梁板承载能力验算结果。
表5 桥梁改造后梁板承载能力计算结果
4.4.3桥梁改造后承载能力检验
在桥梁改造完成后，工作人员对实地采用理论分析时的加载模式(如图4所示)进行加载,得到对编号为1号梁板的实测活载最不利弯矩值,结果如表6所示。
表6 桥梁改造后承载能力实测结果
将表6与表5对比可发现，编号为1号的梁板承担的活载基本一致,能够满足承载能力的需要。
4.5桥梁改造的效果
对原有桥梁进行拓宽处理后，效果如下：1)在对桥梁进行拓宽设计时,通过加贴钢板法等加强桥板横向联系能够使桥梁横向分布系数趋于均衡,从而有效分散载荷分布,保证梁板的安全性[5]；2)加贴钢板后, 能约束梁板沿桥横向位移, 紧密联系了梁板和铰缝；3)加贴钢板后, 提高了桥梁梁板的含钢率,因此改善了梁板延性，提升了其截面抗弯能力；4)该工程完成于2004年9月,当前桥梁总体运行情况良好。
5结语
随着我国建设事业的高速发展，城市的交通量日益增加。原有的旧桥梁由于自然条件或者人为的因素不断破损或者老化，日益不能满足当前交通事业发展的需要。因此，我们有必要对一些旧桥梁进行加宽加固处理，这具有非常重要的现实意义。
【参考文献】
[1]范丙臣、王淑涛.简支空心板梁桥采用湿接法拼宽及设计初探[J].城市道桥与防洪,2008,(07):64-66.
[2]关土华.市政桥梁整体加宽中的新旧桥协调问题浅析[J].科技资讯,2008,(16):86-89.
[3]孟广文.关于公路旧桥拓宽设计问题的思考[J].公路交通技术,2010,(16):72-75.
[4]唐铁繁、蒋鹰冲、蔡军.市政桥梁拼宽加固设计初探[J].浙江建筑,2009,(11):77-79.
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