7.4 交通桥加固工程
7.4.1 交通桥现状及存在问题
林辛公路桥分为两部分，第一部分与桥头堡相结合；第二部分为标准的公路桥。第一部分采用了宽度为143cm的实心桥板进行铺装，共计6块桥板，桥梁总宽8.63m，净宽7.75m；第二部分采用宽为99cm的实心桥板进行铺装，共计8块桥板，桥梁总宽为8m，净宽为7.5m。第一部分跨径为6.9，第二部分跨径为7m。
原设计标准为汽—13，本次按照新的公路桥梁设计规范进行复核，设计标准为公路Ⅱ级，相当于原汽—20，挂—100。本桥的1号、2号桥板为二次改建时预制的桥板，混凝土标号为250，3号、5号为最初修建水闸预制的桥板。
公路桥伸缩缝处铺装层普遍破坏，交通桥桥板跨中部位混凝土剥蚀严重，钢筋锈蚀裸露。工作桥护栏混凝土老化剥落、露筋及桥面板断裂现象。本次安全鉴定发现的问题：公路桥结构配筋不满足现行规范要求。
7.4.2 交通桥计算复核
7.4.2.1 桥面板计算复核
计算工况取正常运用工况和地震作用。
本桥设计安全等级采用公路Ⅱ级，永久作用为结构自重，可变作用为人群荷载和汽车荷载，偶然作用为地震惯性力，荷载组合见表7.4-1。
表7.4-1 荷载组合表
跨径：标准跨径 lk=6+0.5×2=7m，计算跨径l=1.05×6=6.3m。
桥面宽度：1m+6m+1m。
设计荷载：汽车荷载：公路—Ⅱ级荷载；人群荷载：3kN/m。
实心板混凝土采用C25。
（1）计算刚度参数γ：
式中 I——截面抗弯惯性矩；
b——截面宽度；
IT——截面抗扭惯性矩；
l——计算跨度。
（2）计算跨中荷载横向分布影响线（见表7.4-2、表7.4-3、图7.4-1）。
表7.4-2 1号、2号板横向分布影响线竖标表
表7.4-3 3号、4号板横向分布影响线竖标表
图7.4-1 1～4号板荷载横向分布影响线图（单位：m）
（3）作用效应计算。包括自重荷载效应和车道荷载效应计算，计算车道荷载效应引起的板跨中截面效应时，均布荷载满布于使板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载只作用于影响线中一个最大影响线峰值处（见图7.4-2）。
图7.4-2 简支板跨中内力影响线及加载图
经计算，跨中弯矩M=217.69kN·m。
跨中剪力V=96.47kN。
现配钢筋面积As=4620mm2，实配钢筋面积As=3490mm2；不满足规范要求。
7.4.2.2 盖梁与墩柱计算
（1）设计标准及上部构造。
设计荷载：公路—Ⅱ级荷载；人群荷载：3kN/m2。
桥面净空：净6m+2×1m，标准跨径：6.3m。
柱：700mm×800mm，梁：800mm×700mm。
（2）材料。混凝土：C20，钢筋HRB335。
（3）可变荷载横向分布系数计算。荷载对称布置时用杠杆法，非对称布置时用偏心受压法。
（4）顺桥向可变荷载移动情况，求得支座可变荷载反力最大值。
（5）计算成果。计算结果表明，原公路桥排架配筋不满足现行规范要求，承载能力不够，需要采取加固措施，公路桥排架柱及盖梁配筋成果见表7.4-4。
表7.4-4 公路桥排架柱及盖梁配筋成果表
（6）复核结论。交通桥承载能力不能满足规范要求，需要采取加固设计。
7.4.3 交通桥加固设计
7.4.3.1 公路桥上部结构设计
简支梁桥是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其构造简单，架设方便，结构内力不受地基变形，温度改变的影响。
装配式板桥是目前采用最广泛的板桥形式之一。按其横截面形式主要分为实心板和空心板。根据我国交通部颁布的装配式板桥标准图，通常每块预制板宽为1.0m，实心板的跨径范围为1.5～8.0m，主要采用钢筋混凝土材料；钢筋混凝土空心板的跨径范围为6～13m；而预应力混凝土空心板的跨径范围为8～16m。
改造后的交通桥荷载设计标准按公路Ⅱ级，采用交通部公路桥涵标准图《装配式钢筋混凝土简支板梁上部构造（1m板宽）》，选用标准为：公路Ⅱ级，跨径8m的装配式空心板桥。整个板面由6块中板（99cm×42cm）和2块边板（99cm×42cm）组成。桥面铺装结构由下而上采用10cm厚C40防水混凝土厚6～11cm沥青混凝土桥面铺装。
7.4.3.2 公路桥排架加固设计
（1）拆除重建方案。
1）工程布置。交通桥排架结构因承载能力不满足现行规范，对其进行拆除重建。柱700mm×800mm改为800mm×800mm，梁800mm×700mm保持不变。
2）植筋计算。公路桥排架以闸墩为基础，闸墩在本次加固中未拆除，新建的排架钢筋需要采用植筋方式与闸墩进行锚固联结。由于原闸墩混凝土标号为150号，相当于C14混凝土，不符合《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367—2006）中12.1.2条“当新增构件为其他结构构件时，其原构件混凝土强度等级不得低于C20”的要求。但由于该闸建于20世纪70年代，随着混凝土龄期的增长，混凝土结构强度增加。根据《山东黄河东平湖林辛分洪闸工程现场安全检测报告》，抽检的5个闸墩的混凝土抗压强度见表7.4-5，实际混凝土强度满足植筋要求。
表7.4-5 闸墩混凝土抗压强度检测结果表（回弹法）
《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367—2006）中植筋的基本锚固深度ls应按下列公式确定：
式中 αspt——防止混凝土劈裂引用的计算系数，取值1.0；
d——植筋公称直径；
fy——钢筋抗拉强度设计值，取值300N/mm2；
fbd——植筋用胶黏剂的强度设计值，取值2.3。
根据计算，当采用不同植筋直径为20mm、22mm、25mm，基本锚固深度分别为522mm、574mm、652mm。
植筋锚固深度设计值按下式确定
ld≥ψNψaels
式中 ψN——考虑各种因素对植筋受拉承载力影响而需加大锚固深度修正系数，取值1.1；
ψae——考虑植筋位移延性要求的修正系数，取值1.25。
根据计算，当采用不同植筋直径为20mm、22mm、25mm，设计锚固深度分别为720mm、790mm、900mm，可以选用HRB直径25mm钢筋进行植筋。
（2）原排架加固方案。根据以上计算可知，排架结构存在排架柱承载力不足，排架柱受力特点为小偏心受压构件，可以外黏型钢加固方法进行加固。
采用外黏型钢加固钢筋混凝土偏心受压构件时，其矩形截面正截面承载力应按下列公式确定［式中参数说明见《混凝土结构设计规范》（GB 50367—2006）］：
经计算选Q235型钢L75×5，缀板选用40mm×4mm，间距为300mm，柱端为200mm。
（3）方案比选。对公路桥排架加固进行了综合比选，见表7.4-6，选定排架拆除重建方案为推荐方案。
表7.4-6 公路桥排架加固方案比选表
