市政路桥加固改造设计要点分析

市政路桥加固改造设计要点分析

李成营

（广东睿博建筑设计研究有限公司    511500 ）

摘要：如今，城市化水平逐步提高，人民群众生活条件得到了明显改善，大量市政路桥工程开始投入建设，旨在为人民群众出行提供便利。但随着市政路桥工程建设年代日渐久远，一些路桥老化、损坏情况严重，加之交通荷载比较大，严重影响路桥结构稳定性和安全性。为此，应将市政路桥工程加固改造作为工作要点，本文也主要对此进行分析论述，以期为相关工作开展提供科学依据。

关键词：市政路桥；加固改造；设计要点

随着经济高速发展，城市中交通流量逐渐增大，在此背景下，为确保交通运输安全，要求路桥工程达到较高质量水平。随着车辆载重量提高、行驶数量增加，为保证市政路桥工程建设更加安全稳定，必须要做好加固改造设计，科学处理和应对诸多病害，确保工程整体质量，及时修正易破损和存在缺陷的位置，使路桥使用性得到保证，更好地为经济发展服务。

一、市政路桥常见病害

1、混凝土碳化与钢筋锈蚀

在市政路桥病害中，混凝土碳化与钢筋锈蚀十分常见。混凝土碳化是因为实际操作中，二氧化碳进入到混凝土中，与其中碱性物质产生化学反应，降低混凝土碱性，导致碳化问题发生。钢筋锈蚀也是常见问题，如果出现锈蚀，钢筋的有效截面就会明显缩小，体积增大，混凝土容易出现膨胀、剥落的情况。出现以上问题后，钢筋和混凝土的承载能力就会降低，不利于混凝土结构整体安全与稳定，容易产生裂缝，路桥安全性、耐久性必然受到影响。

2、裂缝

对于市政路桥而言，裂缝受到内、外双重因素影响，如混凝土结构承载能力、耐久性、防水性等下降，比较严重的是横穿路桥截面的长且宽的裂缝[1]，有很大危害。裂缝还会导致混凝土断裂、钢筋锈蚀等，不利于市政路桥寿命延长，威胁交通安全。如图1.

图1 桥梁裂缝

3、路面塌陷与剥蚀

对于路桥工程路面，通常利用粉碎、松散的土与工业废渣、石灰、水一起搅拌，形成混合料，通过压实、养护构成半刚性材料。其相对稳定，抗冻能力强，结构能够自己形成板体，但不耐磨，一般被应用到路面结构基层、底基层中。对于半刚性材料，其质量、厚度将影响路面承载能力。若路基铺设不到位，结构层就会分散。同时在外部因素作用下，沥青路面就容易发生破损。一般在车轮轮迹带上出现裂缝，逐渐形成严重的病害、形变。此外，由于长期受到车辆负载、外力损伤、雨水侵蚀等[2]，路面容易出现剥蚀病害,如图2。常见的是路面蜂窝孔、露石以及脱落等，若不能及时处理，病害会进一步扩大，使得路桥表面、结构等受到影响。

图2 路面剥蚀

4、桥墩与地基沉降

市政路桥中，桥墩、地基除了要承受自重以及上部结构重量，还会被自然因素影响，并且受到车辆运载、碰撞等因素影响。在外力因素下，建筑物不同荷载，桥墩基础、路面路堤会出现不均匀沉降，路桥结构会出现变形。若地基不均匀沉降超过合理范围，就会产生开裂、倾斜等问题，导致路桥无法正常运行。

二、市政路桥病害出现的原因

以上市政路桥病害的出现是受到很多因素影响的，为更好地推进路桥加固改造工作，应认真对路桥病害出现的原因进行分析研究，确保加固改造设计工作达到较高水平。

1、内部原因

市政路桥在浇筑混凝土结构时，如果搅拌不到位，就容易在混凝土内部出现气泡、孔隙等，加之混凝土自身凝固，会出现比较细小的管道、气孔等。加之雨水、腐蚀性物质等因素，可以通过这些空隙进入到结构内。时间久了，内部结构就会被破坏，使得混凝土出现破损、开裂，钢筋受到腐蚀，桥梁、路面强度、耐久性就会降低，严重影响路桥整体寿命。

2、外部原因

    对于市政路桥而言，其自身荷载能力是有限制的，若长期超荷载运行，路桥表面疲劳程度就会加重，使得结构出现破损或裂缝。同时，施工工艺存在问题、外部温差大也会让混凝土在收缩上出现不均匀的情况。此外，市政路桥短时间内出现基础性损坏、裂缝、结构变形等也是影响原因[3]。

三、市政路桥加固改造设计要点

1、路桥桥面加固改造设计

首先，局部修复加固。在市政路桥加固改造过程中，局部修复加固是常用方法。若路桥表面损伤轻微，可以利用专业设备将表面松散混凝土层进行清除，并使用水泥修补；若路桥面存在损坏，但严重性不强，需要将松动混凝土层去除掉，待钢筋露出后利用水泥修补[4]；如果路桥损坏情况十分严重，需通过托松结构，清理松动混凝土，露出钢筋后通过水泥修补。在使用水泥时需要保证标号相同。

其次，重新浇筑混凝土。对于这种方法，通常用在路桥桥面破损面比较大，破损情况严重且混凝土质量不佳、施工不到位等危害中。若无法通过科学方法修补，就要重新浇筑混凝土。在修复过程中，必须要先彻底拆除和清理有损坏和问题的桥面，并铺设钢筋网，然后进行混凝土浇筑。设计时，应了解路桥原有强度，选择的钢筋、水泥标号必须与原有路桥使用的标号相同，以便使修复后的路桥强度、承载能力达到原有标准。

最后，桥面补强层加固。对于长期运行的桥面而言，无法避免裂缝、剥离等问题，遇到这种问题无法开展局部修复，也不能重新浇筑混凝土。对此，就要运用桥面补强层加固方法进行处理，在存在问题的桥面上铺设一层混凝土、钢筋混凝土补强层

[5]。最大限度地修补危害，提高桥面整体强度，也使其承载能力得到提升。

2、预应力加固

市政路桥由于长期应用，其结构承载力会降低，从而出现裂缝、下沉等情况。对于市政路桥加固改造设计，开展预应力加固可以进一步优化结构内受力分布情况，让路桥结构稳固性得到提高。预应力加固设计时，工作人员应利用预应力钢拉杆等调整路桥内部结构，使预应力分散到拉杆中，让路面承重能力得以减小，提高其承载能力，保证路桥更加稳固，让路桥整体刚度提高。但在设计中，设计人员要认识到这一方法不能应用到湿度比较高的路桥结构加固中。应全面分析市政路桥情况，认真考察周边环境，细致分析市政路桥结构，做好加固改造设计工作，提高设计效果，使市政路桥可以长期稳定运行。

3、路基沉降处理

路基沉降可能是因为使用时间比较长，建设时存在不足。通常情况下，在路桥新旧交界处容易出现沉降问题。因此在加固改造设计过程中，应进行针对性处理，尤其是新旧路桥交接位置，确保加固改造设计达到理想效果。在具体设计过程中，设计人员从原有路基出发，设置土工格栅，分离新旧路基，在土工格栅中填入细砂石，通过这种方法新旧路基交接位置改造会获得良好效果。如图3.与此同时，在对其他部位路基沉降问题进行处理时，设计人员可以使用土工格栅[6]，这种材料重量小、有很好地耐腐蚀性，同时操作简便，因此在路基沉降处理中有很好地应用。对于桥头这种基础，设计人员可以通过砂桩形式限制路基沉降，将市政路桥路基更加稳定，确保路桥有良好使用效果。

图3 铺设土工格栅

4、截面加固法

    若路桥结构承载能力、强度等不到位，必须要加固钢筋混凝土结构。增加截面，让桥面板厚度、主梁宽度以及高度得以提高，截面加固法的操作比较简单，一般在小跨度市政路桥中有很好应用。使用截面加固法进行路桥工程加固改造，能够提高工程强度、承载能力。但要注意，运用该方法时应认真分析单体支撑桥墩承载作用力的标准，了解工程主梁跨度、厚度。此外，分析桥梁设计承载力具体情况，科学增加截面厚度、宽度，如果增加不合理、不科学，就会出现桥梁恒载增加，导致桥梁承载力强度减小。如广州番禺区蕉门大桥为简支梁桥，主桥梁下沿出现很多裂缝，通过截面加固法，加固后跨中截面抗弯承载力由原来的1676KN·m提高到2363KN·m，斜截面抗剪承载力从623KN提高到1035KN。

5、粘贴纤维复合材料加固

如今城市交通量逐渐增多，市政路桥超载情况时常出现，路桥承载力面临巨大挑战。为提高路桥稳定性，使其具有良好承载力，应在受力主要部位、关键节点以及薄弱位置粘贴纤维复合材料，以达到加固补强的效果。对于这种方法而言，碳纤维加固耐腐蚀性更强，质地也比较轻，强度高，同时耐久性、抗冲击能力比较强，此外施工时间短、操作简便、成本低，不需要大型机械设备[7]。但由于原构件会受到补强材料强度影响，其原有设计强度不能展现出来。为此在加固设计时要认真分析这一因素，不能对补强材料产生较大依赖性。如325国道佛山大沥段某桥采用碳纤维粘贴加固方法，，修复后挠度由原先的22mm减小为9mm，效果良好。

6、抗震加固技术

抗震加固就是在地震出现前加固改造路桥工程，可以避免整体构造出现液化、脱落等情况。地震灾害情况不同，加固技术也不同。对于路桥上部结构、桥梁脱落情况，可利用消减震害、隔离的方法，使支座、桥梁主体与墩台连接部位的结构柔性、阻尼得到提升，减少桥梁工程受到地震的影响，通过地震的作用力，使桥墩弹塑性出现形变，降低地震能量，减少地震灾害。与此同时，将连梁、拉杆等安装在梁端、伸缩缝上部连接位置，减少落梁震害出现的几率。此外，针对支座与支撑连接位置的震害，处理时需要将支撑宽度扩大，同时在相邻支梁间设置具有限制竖向作用的设备。针对下部结构位置震害，应认真开展延性设计，强化桥梁结构抗弯延性、抗剪强度，防止桥墩发生震害。当前，桥墩加固主要通过截面、钢板、碳纤维加固等方式进行操作，若混凝土路桥结构中没有钢筋，脆性破坏率就会升高，因此必须要对路桥进行科学抗震加固，合理使用混凝土衬套、钢板衬套等，让衬套和桥墩构成统一整体。桥墩加固如图4.

图4 桥墩加固

结束语：

总而言之，如今市政路桥工程建设数量、规模逐渐扩大，由于交通运输量增多，市政路桥常会出现诸多病害，导致路桥整体质量水平受到影响，不利于交通运输以及出行安全稳定。为此必须要做好市政路桥加固改造设计工作，让市政路桥更加安全、更具耐久性，维护人民群众财产和生命安全。

参考文献：

[1]吴秉林.城市路桥加固改造设计要点分析[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2022(5):0052-0054.

[2]黄少文.市政路桥加固改造的设计要点分析[J].工程技术研究,2021,6(22):273-274.

[3]黄志刚.市政路桥加固与改造设计要点[J].工程建设与设计,2021(1):93-95.

[4]谭志波.市政路桥加固改造的设计要点探析[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术,2021(10):0134-0135.

[5]叶容明.市政路桥加固改造的设计要点研究[J].工程技术研究,2020,5(23):192-193.

[6]李海芹.市政路桥加固改造的设计要点研究[J].建材与装饰,2020(6):254-255.

[7]韩富强.市政路桥加固与改造设计要点[J].工程技术研究,2020(13):222-223.