浅谈旧桥加固设计方案及优化
详细描述
一、工程概况
（一）旧桥加固概况
远安鸣凤沮河一桥位于远安县鸣凤镇（县城中心），与省道荷当公路相交，该桥是县道远烟公路（远安至烟集）中的一部分，是远安县座横跨沮河的大型公路桥梁，对连接沮河两岸交通和促进地方经济发展起着重要的“纽带”作用。该桥建于1970年，下部结构为双柱式墩、埋置式桥台，上部构造为钢筋砼工型梁配少筋微弯板，单孔跨径16.8米，共24跨，**桥长414米，桥面宽8.5米(净7+2×0.75)，设计荷载为汽13、拖60。2005年1月经检测，主梁出现露筋、砼碳化疏松并有裂缝，确定为四类病害桥梁。为了保障桥梁安**和正常运营，省、市业务主管部门和地方**决定对该桥进行维修加固。
（二）桥梁主要病害
根据检测单位出具的《桥梁检测报告》，本桥主要病害情况为：1、人行道及栏杆有露筋、锈蚀、裂缝、破损、脱落等现象；2、桥面铺装层有30%以上表面出现纵横向裂缝，间距大于1.5米，有浅坑槽、波浪，桥面板接缝处防水层断裂渗水；3、有10%的工字梁发现裂缝，砼出现碳化疏松，且有75%以上的裂缝出现在梁体下端，整个上部结构表面有5%存在各种缺损、裂缝宽度超限、风化、剥落、露筋、锈蚀等现象；4、支座有10%腐蚀，钢支座固定螺栓松动、锈蚀严重；5、墩台基本完好，有3%以内的墩台表面有风化、麻面、短细裂缝、砌体灰缝脱落，各跨墩台之间没有不均匀沉降，砼强度能达到设计标准。
二、加固设计方案及优化
鉴于旧桥改造的特殊性，对旧桥设计的难度和考虑的因素远远多于新桥，特别是旧桥建设年代久远，当时的技术条件、隐蔽工程资料等已经无从查起。因此，从桥梁的安**性、经济性、使用寿命、施工便利、远景交通量和桥梁美观等方面综合考虑，结合旧桥现状、因地制宜的进行优化设计就显得尤为关键。
（一）上部构造设计方案的优化
从《桥梁荷载试验报告》、《桥梁检测报告》及计算复核结果等方面综合分析，本桥改造设计的重点在于上部构造，因此，本桥从两种方案进行了比选：
方案一：采用旧桥加固处理方案，即维持原有桥型不变，将栏杆、人行道板、桥面铺装、伸缩缝及支座拆除后重新修筑、更换，并对桥梁梁体及墩台进行碳纤维加固处理。
方案二：采用拆除上部构造（工字梁及微弯板等），新建上部构造（预制、安装普通钢筋砼空心板，先简支后结构连续），下部结构沿用旧桥，其加固措施同方案一。
在设计评审中，建设业主认真听取了**意见，认为方案一虽然施工简单、投资相对较低，但属于“打补丁”的做法，桥梁荷载等级得不到提升，不利于改造后交通量增长的需要，且耐久性差、后期维护费用较大、桥型仍为陈旧。相反，方案二从根本上解决了未来交通发展的需要，更加符合城市美化、人车通行双重功能需求，桥型更加美观，可以达到“一次改造、一劳永逸”的社会经济效益。经反复比较和论证，方案二相比方案一更为优化、合理，终本桥改造选择了方案二。
（二）墩台帽加固设计的优化
根据改造设计指标要求，需将原荷载等级（汽13、拖60）提高为城B级（相当于公路等级汽20、挂100），经设计验算，旧桥墩台帽跨中正弯矩承载能力不够，为此，必须对旧桥墩台帽进行加固处理。
在施工图设计中，对墩台帽加固，设计单位初采用的是传统的设计方法，即“在旧墩台帽下缘及侧面**包5厘米厚钢筋砼”。这种方法虽能符合加固要求，但施工极不方便、难于操作，且本桥墩台相对较多，必须在汛期以前完成下部施工；鉴于施工难度大、数量多、工期紧等因素，在设计单位进行技术交底时，建设单位、施工单位提出对墩台帽的加固须进一步优化，建议在墩台帽顶部进行加固处理（即：在顶部植筋、布设钢筋网，现浇高标号砼，与旧墩台帽形成整体受力）。
经过认真验算和复核，设计单位采纳了以上意见，认为优化后的加固措施更为科学、合理，即符合加固设计的理念，又便于施工，还同时增加了桥跨净空高度、提高了抗洪等级，与本桥桥型和建设原则相得益彰。
（一）旧桥加固概况
远安鸣凤沮河一桥位于远安县鸣凤镇（县城中心），与省道荷当公路相交，该桥是县道远烟公路（远安至烟集）中的一部分，是远安县座横跨沮河的大型公路桥梁，对连接沮河两岸交通和促进地方经济发展起着重要的“纽带”作用。该桥建于1970年，下部结构为双柱式墩、埋置式桥台，上部构造为钢筋砼工型梁配少筋微弯板，单孔跨径16.8米，共24跨，**桥长414米，桥面宽8.5米(净7+2×0.75)，设计荷载为汽13、拖60。2005年1月经检测，主梁出现露筋、砼碳化疏松并有裂缝，确定为四类病害桥梁。为了保障桥梁安**和正常运营，省、市业务主管部门和地方**决定对该桥进行维修加固。
（二）桥梁主要病害
根据检测单位出具的《桥梁检测报告》，本桥主要病害情况为：1、人行道及栏杆有露筋、锈蚀、裂缝、破损、脱落等现象；2、桥面铺装层有30%以上表面出现纵横向裂缝，间距大于1.5米，有浅坑槽、波浪，桥面板接缝处防水层断裂渗水；3、有10%的工字梁发现裂缝，砼出现碳化疏松，且有75%以上的裂缝出现在梁体下端，整个上部结构表面有5%存在各种缺损、裂缝宽度超限、风化、剥落、露筋、锈蚀等现象；4、支座有10%腐蚀，钢支座固定螺栓松动、锈蚀严重；5、墩台基本完好，有3%以内的墩台表面有风化、麻面、短细裂缝、砌体灰缝脱落，各跨墩台之间没有不均匀沉降，砼强度能达到设计标准。
二、加固设计方案及优化
鉴于旧桥改造的特殊性，对旧桥设计的难度和考虑的因素远远多于新桥，特别是旧桥建设年代久远，当时的技术条件、隐蔽工程资料等已经无从查起。因此，从桥梁的安**性、经济性、使用寿命、施工便利、远景交通量和桥梁美观等方面综合考虑，结合旧桥现状、因地制宜的进行优化设计就显得尤为关键。
（一）上部构造设计方案的优化
从《桥梁荷载试验报告》、《桥梁检测报告》及计算复核结果等方面综合分析，本桥改造设计的重点在于上部构造，因此，本桥从两种方案进行了比选：
方案一：采用旧桥加固处理方案，即维持原有桥型不变，将栏杆、人行道板、桥面铺装、伸缩缝及支座拆除后重新修筑、更换，并对桥梁梁体及墩台进行碳纤维加固处理。
方案二：采用拆除上部构造（工字梁及微弯板等），新建上部构造（预制、安装普通钢筋砼空心板，先简支后结构连续），下部结构沿用旧桥，其加固措施同方案一。
在设计评审中，建设业主认真听取了**意见，认为方案一虽然施工简单、投资相对较低，但属于“打补丁”的做法，桥梁荷载等级得不到提升，不利于改造后交通量增长的需要，且耐久性差、后期维护费用较大、桥型仍为陈旧。相反，方案二从根本上解决了未来交通发展的需要，更加符合城市美化、人车通行双重功能需求，桥型更加美观，可以达到“一次改造、一劳永逸”的社会经济效益。经反复比较和论证，方案二相比方案一更为优化、合理，终本桥改造选择了方案二。
（二）墩台帽加固设计的优化
根据改造设计指标要求，需将原荷载等级（汽13、拖60）提高为城B级（相当于公路等级汽20、挂100），经设计验算，旧桥墩台帽跨中正弯矩承载能力不够，为此，必须对旧桥墩台帽进行加固处理。
在施工图设计中，对墩台帽加固，设计单位初采用的是传统的设计方法，即“在旧墩台帽下缘及侧面**包5厘米厚钢筋砼”。这种方法虽能符合加固要求，但施工极不方便、难于操作，且本桥墩台相对较多，必须在汛期以前完成下部施工；鉴于施工难度大、数量多、工期紧等因素，在设计单位进行技术交底时，建设单位、施工单位提出对墩台帽的加固须进一步优化，建议在墩台帽顶部进行加固处理（即：在顶部植筋、布设钢筋网，现浇高标号砼，与旧墩台帽形成整体受力）。
经过认真验算和复核，设计单位采纳了以上意见，认为优化后的加固措施更为科学、合理，即符合加固设计的理念，又便于施工，还同时增加了桥跨净空高度、提高了抗洪等级，与本桥桥型和建设原则相得益彰。