成都经开城投企业信用资产交易

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对桥梁拼接加宽前期准备工作、加宽连接方式等方面进行了研究

      　　关键词：公路桥梁；设计；探讨  　　中图分类号：TU2文献标识码：A 文章编号： 　　  　　1 桥梁改扩建的设计原则  　　1.1 首先，选择合理可行的建设方案，收集旧桥的设计、竣工资料和地质资料，进行研究和论证原有桥梁全线构造物，并进行归类分析和现场调查

    现行研究成果和工程实践, 结合勘查桥梁周围环境因素和地质条件，确定合理的、可靠的加宽方案

      　　1.2 要提高旧桥的承载能力，就要对现有桥逐一进行检测、验算、分析归类，合理确定加固利用方案，并确保能够满足现行规范承载能力和正常使用要求

      　　1.3 本着“安全、适用、美观和有利环保”的原则，对桥涵构造物进行改扩建，尽量利用原有构造物，因地制宜，灵活运用新、旧桥梁设计规范

    在标准化、装配化、外观一致性的前提下，宜采用与原桥同跨径、同结构型式对桥梁的拼接加宽

    确定合理的结构形式, 新旧桥上部结构形式应尽量一致，才能避免运营期间新旧桥因为变形而引起新旧桥之间形成裂缝

    在施工过程中应当认真选择下部结构及基础形式，避免对旧桥造  　　成不良影响

      　　1.4 在确定桥涵构造物加宽加固方案的过程中，应充分考虑施工的可实施性和方便性，注重结构的耐久性和可靠性要求，严格按规定进行施工降低加宽后的日常养护工作

      　　1.5 在研究桥梁改、扩建方案时，应降低施工期对现有交通的影响程度，应统筹考虑拟实施的技术方案和施工期的交通组织，努力实现“施工过程不中断交通”的目标，使协调统一技术方案与交通组织方案相统一

      　　1.6 部分路段沿线城镇化水平较高，做好桥梁改扩建方案的比选论证，以减少拆迁占地、降低工程造价和可持续发展理念为出发点，充分注重提升土地和城市空间利用率

      　　1.7 桥梁的扩建时应了解沿线城镇发展和交通规划情况，充分考虑沿线群众对通行的净空要求，做好沟通协调工作，通过顶升、下挖、拆除重建等方式，努力降低改扩建的实施难度，方便群众生活和促进地方经济发展，努力提高人民群众的满意度，促进社会、经济的和谐发展

      　　1.8 桥梁扩建还应当强调美学和环保要求，注意桥梁结构型式与周围景观的协调性和与原桥的外观一致性，距居民区较近的路段，尽量采取相应的降噪、隔音措施，降低施工对原交通的影响

      　　2 前期准备工作  　　旧桥加宽的前期准备主要的工作在于旧桥本身的测量和检测，其它还有地形测量、地质钻探、水文调查等项目，主要的工作包括以下几个方面：  　　2.1 测量桥面的各控制点坐标和标高，在桥梁墩台处沿着伸缩缝的位置按2m一个点进行测量，沿着内外侧护栏座边缘按5m一个点进行测量，为新旧桥面和伸缩缝的相接提供准确的信息

      　　2.2 测出墩台各边缘点的标高和坐标和旧桥上下部的结构尺寸，旧桥一般构造的平面位置和标高要能在图中能准确地反映出来

      　　2.3 为了能够了解现场调查不到的旧桥的设计标准、配筋模式等，需要收集旧桥的施工图设计或者旧桥的竣工文件，为评价构造物在新的荷载体系下的承载能力提供依据

      　　2.4 调查桥头通讯管线和电缆，对其埋置的具体情况了解清楚

      　　2.5 检测并评价旧桥的受力性能

      　　3 新旧桥梁加宽连接方式  　　加宽桥梁新旧桥梁上、下部结构的连接关键是结构形式的选择, 连接形式不仅影响施工的难度和后期的维护费用，而且直接关系到桥梁结构的安全性和可靠性

    目前工程主要有三种连接形式：  　　3.1 上下均连接  　　首先在上部构造先凿去一部分现浇桥面, 把加强钢筋放置在新老桥接缝处, 再连同新桥的桥面现浇层一起浇筑，通过植筋技术将钢筋和加宽部分新桥相应部位用钢筋连接老桥下部构造的桥墩、桥台盖梁及系梁通,然后浇筑混凝土,形成相互连接的一体

    缺点:由于新桥的基础沉降大于旧桥的基础沉降，两者上部结构混凝土梁的形变不一致，裂缝很容易在下部结构的盖梁、系梁、墩台连接处产生，而且下部结构施工繁琐，采用植筋技术成本过高；并且新旧桥间混凝土接缝的浇筑质量还要考虑在不封闭交通的情况下得到保证

    优点:各种荷载作用下新老桥连接处的不均衡变形减少了，加宽桥与原桥形成了完整的一体

      　　3.2 上下均不连接  　　在新老结构之间留工作缝，原桥的上、下部构造与加宽部分不连接

    缺点:在汽车活荷载作用下,新旧桥基础之间的不均匀沉降, 加上两桥主梁产生不均衡挠度,将可能破坏连接部位沥青铺装层,容易造成纵向裂缝和横桥向错台

    优点:加宽的新桥与旧桥独自受力, 互不影响,可以减小连接的施工难度, 简化施工程序,原路的正常使用不受施工期间的影响

      　　3.3 上部构造连接,下部构造不连接  　　拆除桥梁外侧护栏, 把桥面现浇板凿除边缘1米左右,设置加强钢筋在新老桥接缝处,再一起浇筑新桥的桥面现浇层,而下部结构不连接

    优点:有利于下部各自受力,内力互不影响, 上部结构受力,下部结构不连接,并且便于施工,降低了造价, 能较好地控制桥面纵向裂缝的产生，并保证了新老桥之间连为整体

    缺点:如果新旧桥基础不均匀沉降可能会导致桥梁上部结构连接处出现裂缝,对原路交通造成影响,并且通过现浇一定宽度的混凝土接缝来实现新旧桥上部结构连接的,因此施工的关键是保证在养护中不出现过大的变形和开裂

    第三种连接方式相对运用较为广泛,其上部结构的主梁通过各种方式进行比较强的连接,下部结构相互独立,既有比较好的耐久能力，又能适应比较大的新旧桥不均匀沉降

    但是,在加宽桥梁时要减小基础沉降,尽可能增加桩长、加强地基处理等措施采用桩基，而采用连接部位增大配筋改善构造可以解决上部结构自身产生的附加内力

    目前, 预应力混凝土简支T梁、空心板梁和连续箱梁多为高速公路的上部结构

    对于T梁桥是加宽在新旧T梁间设置隔板，多采用刚性连接,通常有两种设置方式:一种是连接新桥预留横隔板与旧桥采用角钢及高强螺栓将,新旧结构翼缘板分离,连接处桥面重做

    另一种是凿除旧桥边梁悬臂部分混凝土, 采用植筋和加预应力筋的方法在新旧桥两边梁之间新做横隔板，并将露出的钢筋与加宽T梁悬臂部分的钢筋绑扎在一起

    箱梁的连接方式没有统一, 连接方式随不同的公路桥梁加宽也有差异

    有高速公路加宽工程中采用的是“半刚性连接”,有的高速公路箱梁翼缘连接采用的是“铰接”的拼宽式，还有一种“刚性连接”,连接部位不留缝

      　　4 下部结构加宽  　　4.1 盖梁  　　盖梁的主要作用是支撑、分布和传递上部结构的荷载,新老盖梁的受力体系随着盖梁的连接方式不同有所将改变

    对于盖梁的连接方式有以下两种：  　　4.1.1 盖梁连接时可分为角钢连接和植筋连接两种

    植筋连接可以减少各种荷载作用下新旧桥连接处产生过大的变形，使新桥和旧桥形成一个完整的整体

    角钢连接是施工时新旧盖梁打入两根角钢,用环氧砂浆黏结角钢与盖梁接触面, 然后通过螺栓连接, 施工完毕后防护措施也很有必要

      　　4.1.2 盖梁不连接时新旧盖梁单独进行施工,旧桥盖梁受力简单明确,不改变受力形式,不必改变旧桥盖梁内钢筋布置, 可以通过上部梁板来对新桥发生沉降进行相应调整,以满足新旧桥桥面顺接要求

      　　4.2 基桩  　　新桥结构的不均匀沉降问题是旧桥加宽比较难解决的问题

    由不能给出定量分析于拼宽新建部分的桥梁将发生的沉降量,因此在设计施工时要参考旧桥桩长, 适当增长及桩径适当的加粗新建拼宽部分桥梁的下部基桩

    同时对新建桥梁进行堆载预压2～3个月,进行必要的堆载预压程序,待完成大部分沉降后再进行上部结构的刚性连接

      　　5 结束语  　　我国自高速公路修建以来，总里程已经居世界第二位

    在我国高速公路为经济事业发展和缓解交通运输的压力做出了很大的贡献

    然而随着我国公路交通量的不断增长，早期修建的高速公路通行能力日趋饱和，不少先期建成的路段由于设计标准、车道宽度己不能满足目前大交通量在使用上的要求

    为了提高高速公路通行能力，就需要对公路上旧桥梁改建、扩建、进行加宽改造，而桥梁加宽存在技术复杂、实施难度高、对现状交通影响大的特点，这些桥梁能否成功加宽，将影响到整个道路加宽工程和高速公路通行的安全

      　　参考文献：  　　【1】 王学军,杜进生,吴沛林.高速公路桥梁拓宽中几个问题的讨论【J】.公路,2008(7)  　　【2】 王宏民.临汾市平阳汾河大桥加宽工程设计【J】.山西交通科技，2010(3)  　　【3】 程红,许颖强.高速公路桥梁拓宽技术的探讨【J】.河南科技，2009(9)  混凝土桥梁易受盐害、冻害、中性化等多种腐蚀作用，严重影响了桥梁的使用性能，增加了桥梁的维护成本

    本文简单介绍了滨海地区混凝土桥梁常见的病害形成机理，以及必要的防护措施，达到降低桥梁服役期间的维护成本，节约资源的目的

     　　关键词：桥梁；病害；耐久性；防腐 　　1.引言 　　天津滨海新区位于天津东部临海地区，地质属盐碱滩涂地带，很多地区浅表地下水中的氯盐、硫酸盐、镁盐含量都高于海水，又属于北方寒冷地区

    在这种环境中，混凝土构件如果只考虑强度而忽略混凝土耐久性问题，很难达到设计寿命

    特别是桥梁混凝土构件，除受上述环境因素外，还要承受静载、活载的作用，一般服役5-8年就会出现破坏【1】，而我国在《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004)中强制规定，桥梁设计基准期为100年

    因此分析研究影响混凝土桥梁耐久性的因素，并有针对性地采取措施，已成当务之急

     　　2.津滨地区桥梁混凝土构件破坏类型及形成机理分析 　　津滨地区桥梁混凝土构件常见的破坏类型主要有：碳化，氯化物侵蚀破坏，冻融破坏，硫酸盐侵蚀破坏，碱—骨料反应，荷载作用等

     　　2.1.混凝土碳化破坏 　　混凝土属于多孔结构，内部存在着大小不同的毛细管、孔隙、气泡，甚至缺陷

    二氧化碳不断地透过混凝土中未完全充水的粗毛细孔道，气相扩散到混凝土中部分充水的毛细孔中，与水泥水化过程中产生的氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙等水化产物相互作用，形成碳酸钙

    使孔隙液的pH值降为8.5~9.0，其反应可以用以下化学式表示： 　　CO2+H2O→H2CO3 　　Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3↓+H2O 　　3CaO•2SiO2•3H2O+3H2CO3→3CaCO3↓+2SiO2+6H2O 　　2CaO•SiO2•4H2O+2H2CO3→2CaCO3↓+SiO2+6H2O 　　钢筋在PH>12.5的环境中，表面生成一层氧化膜，阻止阳极的铁溶解

    由于碳化混凝土的PH<10，保护层破坏，如果此时供给氧和水，就会发生钢筋锈蚀

    钢筋一旦生锈，因钢筋生成物与混凝土的粘结力很低，同时因为铁锈的膨胀压力而使混凝土保护层产生龟裂，通过这些裂缝又迅速加快锈蚀的速度，引起钢筋混凝土构件的耐久性降低

     　　2.2.氯化物侵蚀破坏 　　混凝土碳化会降低碱度，但碳化过程进展慢，在沿海地区碳化引起的钢筋锈蚀远不如氯离子引起的锈蚀普遍，氯离子是混凝土中钢筋过早锈蚀的主要原因

    当混凝土处于氯盐环境(如近海地区、使用氯盐化冰盐)时，氯离子含量较高，由于氯离子的穿透力非常强，当钢筋周围混凝土孔隙液中氯离子达到一定浓度时，氯离子容易渗入氧化膜，激活钢筋表面的铁原子，使钢筋锈蚀

    在钢筋锈蚀过程中氯离子仅起到催化作用，并不改变锈蚀产物的组成，混凝土中氯离子的含量也不会因腐蚀反应而减少

    所以，当氯离子的含量超过临界值时，如果不进行处理，腐蚀将会不断进行下去

     　　津滨地区属近海地区，而且冬季下雪后喷洒的化冰盐都含有氯离子，一旦氯离子在渗透作用下到达钢筋并聚集到临界浓度，就会破坏钢筋的钝化膜，造成钢筋锈蚀

    盐水不仅能侵蚀桥面及主梁，当顺排水管流下时，如果桥梁排水损坏，则除冰盐水直接可以冲刷到盖梁及墩柱上，造成桥梁这些部位因钢筋锈蚀而损坏

     　　2.3.冻融破坏 　　我国北方寒冷地区由于冻融使混凝土破坏是工程结构损坏的主要原因【2】

    混凝土在拌制时，为了得到必要的和易性，加入的拌和水总要多于水泥的水化所需要的水，多余的水便以游离水的形式滞留于混凝土中，形成连通的毛细孔，并占有一定的体积

    这种毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素

    当混凝土处于饱水状态时，毛细孔中水结冰，胶凝孔中的水处于过冷状态

    因为混凝土孔隙中水的冰点随孔径的减小而降低，胶凝孔中形成冰核的温度在-78℃以下

    胶凝孔中处于过冷状态的水分子因为其蒸汽压高于同温度下冰的蒸汽压而向毛细孔中冰的界面处渗透，于是在毛细孔中又产生一种渗透压力

    此外，由于水向毛细孔的渗透作用，必然使毛细孔中的冰体积进一步膨胀

    所以，毛细孔壁同时承受膨胀压和渗透压两种压力

    当这两种压力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就的微观结构就会受到损伤

    当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大，发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失

     　　2.4.硫酸盐侵蚀破坏 　　硫酸盐侵蚀主要是在混凝土硬化后由水泥中的铝酸三钙和周围环境中的硫酸盐之间的反应引起的，铝酸三钙与硫酸盐反应生成硫铝三钙（钙钒石），钙钒石生长需要空间，在固体材料内的封闭环境中，钙钒石晶体生长可以产生240MPa的压力，引起混凝土的膨胀、开裂、剥落和解体，另一方面由于硬化水泥石Ca(OH)2和C-S-H等组分溶解或分解而导致混凝土强度、硬度和粘结性丧失

    桥梁的承台、墩柱在含盐量高的地下水、含盐碱量高的地表水、土壤中，由于毛细管作用，水分不断向上吸附并蒸发，使混凝土孔隙中盐溶液浓缩，这也加快了对混凝土构件的腐蚀破坏

     　　2.5.碱—骨料反应 　　碱-骨料反应是指混凝土空隙中含有碱金属（Na、K）的石灰饱和溶液、Na2O、K2O等碱性溶液和骨料中活性成分在混凝土硬化后逐渐发生的一种化学反应

    碱一骨料反应产物硅胶体遇水膨胀，体积可增大3~4倍，破坏混凝土结构，是影响混凝土耐久性的主要原因之一

    碱—骨料反应的主要特征是：外观上主要是表面裂缝、变形和渗出物；而内部特征主要有内部凝胶、反应环、活性碱骨料、内部裂缝、碱含量等

    碱—骨料反应不同于其他混凝土病害，它的开裂破坏是整体性的，而且目前还没有有效的修补方法，因此被学术界称为混凝土的“癌症”

     　　2.6.荷载作用 　　随着天津滨海地区的高速发展，交通量及重载交通所占的比重显著增长，在经济利益的驱动下，超载程度日益严重，对公路桥梁造成的直接损害是钢筋混凝土受力构件变形加大，超出设计范围，在超重车辆荷载频繁作用下，促使混凝土构件裂缝的宽度和数量极度增加，甚至直接造成破坏，是造成桥梁受力构件破坏的直接原因

     　　混凝土构件的病害往往是由多因素共同作用的结果，在多种劣化环境条件下，混凝土构件一旦出现裂缝、破损等病害，在几种破坏模式的共同作用下，混凝土的病害会迅速发展，耐久性急剧降低

    为此，在桥梁设计和施工的过程中应增加桥梁病害的防护措施

     　　3.津滨地区桥梁混凝土病害防护措施 　　3.1.混凝土结构采用耐久性设计 　　在混凝土达到强度要求的基础上进行耐久性设计，配制高性能混凝土是提高混凝土防腐蚀能力的必要措施

    混凝土的耐久性设计是一个系统的工程，涉及到原材料和外加剂、配合比设计、施工管理、养护等各个方面

     　　（1）原材料和外加剂 　　配制高性能混凝土所用的水泥一般选用低碱水泥，碱含量小于<0.6%，以避免碱-骨料反应的发生

    同时氯离子含量应低于0.03%，降低混凝土中氯离子总量

    胶凝材料除水泥之外，还要掺加矿物掺合料（如矿渣、粉煤灰和硅灰等）和外加剂

    矿物掺合料主要是为了降低混凝土的水化热，改善混凝土的工作性，增加混凝土的密实度

    外加剂主要是聚羧酸类高性能减水剂，具有一定的引气性，较高的减水率和良好的塌落度保持性能

    与其他的减水剂相比具有明显的技术优势和较高的性价比

    骨料不得采用可能发生碱—骨料反应的活性骨料

    砂应使用河砂，细度模数应大于2.5，细度模数约等于3.0时，混凝土的工作性最好，抗压强度最高【3】

    砂的含泥量应小于1.5%

     　　（2）配合比设计 　　高性能混凝土的配合比参数主要是水灰比、砂率

    水灰比不仅极大的影响混凝土的强度，同时也会极大的影响混凝土的耐久性，水灰比增大，渗透性增加，耐久性降低，对于高性能混凝土，水灰比不宜大于0.35

    在水泥浆量一定的情况下，砂率主要影响混凝土的工作性

    高性能混凝土由于用水量很低，砂浆量要由增加砂率来补充，砂率宜较大

     　　（3）施工管理 　　高性能混凝土或普通混凝土的耐久性在很大程度上决定于施工质量是否优良

    高性能混凝土的施工质量控制比普通混凝土更加严格，配料计算误差在允许的范围内，原材料质量变化的检验次数要增加，混凝土的拌合要彻底均匀，要保证新拌混凝土的良好的施工性能

    塌落度通常作为混凝土施工的初步控制，高性能混凝土胶凝材料用量大，水灰比小，混凝土拌和物比较粘稠，塌落度损失较快

    要特别做好施工安排，要做好混凝土浇注前的准备工作

    搅拌充分的混凝土拌和物运到现场后要立即浇筑，铺筑后迅速对混凝土进行捣实

    高性能混凝土宜在施工现场加入高性能减水剂，以减少塌落度损失

    同时要注意新拌混凝土的拌合和供应要配合现场浇筑速度，以免由于新拌混凝土供应过快，拌合车在等待浇筑时，损失塌落度和含气量

     　　（4）养护 　　混凝土养护是否充分将直接影响其耐久性

    混凝土潮湿养护的最低期限如表1所示　　 　　3.2.特殊防护措施 　　针对桥梁的不同部位所处的环境不同，如桥墩这样所处环境比较恶劣,或对耐久性有更高的部位，可根据工程实际情况,增加特殊防腐蚀措施,如在混凝土表面用涂层保护,采用环氧涂层钢筋或使用钢筋阻锈剂等

     　　（1）混凝土表面用涂层保护 　　表面用涂层保护是常用的结构防腐蚀措施之一，尤其对于新建工程，表面用涂层保护较为方便，且成本相对较低

    但涂料涂层因其老化的原因使得耐久年限较短，在海洋环境中，一般涂料的涂层的有效防护年限为8—10年

    因此使用表面涂层保护，需要定期进行涂层检测，一旦发现涂层老化，必须重新进行涂装

     　　（2）环氧涂层钢筋 　　环氧涂层钢筋理论上具有良好的防腐蚀效果，即使氯离子已渗入到钢筋表层，其环氧涂层也能保护钢筋不致生锈

    但其实际操作的可靠性往往受工艺过程和施工过程的影响，容易留下锈蚀隐患，从而无法预测涂层钢筋的实际使用寿命

    所以环氧涂层应在严格控制的工厂流水线上涂覆，厚度为180~280μm，不得有孔洞、空隙或裂缝，并经得起弯曲试验的检验

     　　（3）使用钢筋阻锈剂 　　当混凝土构件所处环境十分恶劣，或混凝土原材料氯离子含量超标时，可在混凝土中掺入钢筋阻锈剂

    常用的阻锈剂是亚硝酸钙类阻锈剂，具有较好的阻止氯离子对钢筋钝化膜破坏的作用

    在高性能混凝土中掺入阻锈剂，可以达到事半功倍的效果

    但阻锈剂的掺量要达到要求的最小掺量，如果掺量不足，可能会加速钢筋锈蚀【4】

     　　除上述防护措施外，阴极保护、提高混凝土保护层厚度等方法也可以起到很好的防腐蚀作用

    但综合上述分析，简单而又可靠的首选混凝土本身的耐久性设计

     　　4.结论 　　为了满足津滨地区的高速发展，修建的混凝土桥梁会越来越多，对桥梁混凝土构件进行耐久性设计，并采取适当的特殊防腐措施，可以大幅度减少混凝土桥梁病害的发生，既可以降低桥梁服役期间的维护成本，又可以节约能源，具有重大的经济效益和社会效益

    　 　　参考文献 　　【1】王蕾沿海地区桥梁混凝土耐久性研究【D】东南大学P2 　　【2】刘秉京混凝土技术【M】人民交通出版社P442 　　【3】ACI363Committee.StateoftheArtsonHighStrengthConcrete,1994 　　【4】ThierryChaussadent.Effectivenessconditionsofsodiummonofluorophosphateasacorrosioninhibitorforconcretereinforcements【J】.CementandConcreteResearch,2006,(36):556～561.