1.引言
橋梁與其它人工構(gòu)造物一樣，同時經(jīng)歷著建造—使用一老化這樣一個生命周期。公路橋梁造價是非常昂貴的，一座四車道的橋每平方米造價近0.3萬元。朝陽地區(qū)大部分橋梁多是60～70年代建造的，已經(jīng)運營近40年，出現(xiàn)了許多危(險)橋(現(xiàn)我市共有險橋3347.19m/25座)。暫沒有構(gòu)成危(險)橋的，也已不適應目前現(xiàn)代交通運輸發(fā)展的需要。很多橋梁都處在超限和帶病運行中，不知什么時候會出問題，帶來很多事故隱患。早在70年代，我國就著手對舊、危橋加固改造技術(shù)進行研究。“七五”期間交通部就把“舊橋檢測的評價、加固技術(shù)的應用”列為1989-1990年科技進步“通達計劃項目”。近年來，遼寧省也加大了對舊、危橋加固改造力度，僅朝陽就在2002-2003年完成了忙牛河大橋和南大橋等6座橋梁的加固改造，取得了較好的效果。
2.危(險)橋原因分析及加固方法
2.1 橋梁加固原因分析
在國民經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，對公路基礎(chǔ)設(shè)施的服務水平有了更高的要求，不僅危(險)橋需要加固處理，一些不適應現(xiàn)代化交通發(fā)展需要的橋梁從技術(shù)安全、經(jīng)濟的角度也有加固的必要。決定橋梁加固主要有以下六個方面的因素：
(1)自然環(huán)境侵蝕
包括：風一使橋振動；水—使鋼材銹蝕加快、沖刷橋基；冰凍一使結(jié)構(gòu)退化、老化；大氣污染—使結(jié)構(gòu)腐化；雨、霜凍、海水等。
(2)結(jié)構(gòu)缺陷
先天方面有：
規(guī)劃設(shè)計一橋位選擇不當、構(gòu)件截面不合理、配筋不足、結(jié)構(gòu)不適、計算方法不妥等。施工缺陷—施工工藝不當、程序不當、質(zhì)量隱患等。
后天方面有：
管理缺陷一養(yǎng)護維修不當、年久失修(養(yǎng)路不養(yǎng)橋)、意外事故等。
(3)超載
重型車輛增多，超載車輛過橋，橋面損傷使得車輛振動沖擊力加強。
(4)自然災害
地震產(chǎn)生損傷（壞）、結(jié)構(gòu)構(gòu)件失效、部分功能失效（如伸縮縫、滑動支座、鉸縫等）；撞擊導致功能失效；洪災引起基礎(chǔ)脫空、傾斜等。
(5)結(jié)構(gòu)退化
隨時間推移，在大自然和車輛荷載長期作用下，結(jié)構(gòu)老化、退化，從而導致結(jié)構(gòu)疲勞陛破壞。
(6)特殊情況要求
特種（重）車輛過橋（這種隋況多為臨時性加固）。
2.2 危(險)橋梁的界定與評價
2.2.1 危(險)橋梁的界定
危(險)橋梁是指橋梁已發(fā)生結(jié)構(gòu)性損傷(如同病人發(fā)生器質(zhì)性病變一樣)，主要承重構(gòu)件——梁、板、肋、錨、索、拉（系）桿或橋梁基礎(chǔ)(墩、臺、樁、柱、支座等)在使用中由于各種原因造成損傷（壞），已不能保證正常安全運營。
2.2.2 舊、危橋檢測
舊、危橋檢測主要包括兩方面內(nèi)容：即橋梁檢查及荷載試驗評定技術(shù)。前者是宏觀的定性分析，通過對橋梁技術(shù)狀況、缺陷和損傷情況進行全面、細致的現(xiàn)場檢查、檢測、觀測等，查明損傷的性質(zhì)、所在部位、損傷程度及發(fā)展趨勢，情況嚴重的要設(shè)置限載限速標志或及時封閉交通。
通過實橋荷載試驗的方法對舊橋進行定量分析，判定其承載能力和安全危險度，并以此確定是新建還是加固改造。在檢查、檢測基礎(chǔ)上，對舊危橋現(xiàn)狀承載能力進行評估是舊、危橋加固改造的重要環(huán)節(jié)之一。
2.2.3 舊、危橋評價
舊、危橋評價一般包括使用功能、承載和利用價值等三個方面：
(1)使用功能評價
在橋梁有效使用期內(nèi)，對舊、危橋的評價首先是功能評價。
①可否具備滿足運營要求的功能；
?、谠斐捎绊憳蛄赫w使用功能的因素。
(2)承載能力評價
通過實際靜、動載分析，對橋梁結(jié)構(gòu)承載能力做定量分析，做出科學的評價。
(3)使用價值的評價
在使用功能、承載能力評價基礎(chǔ)上，從技術(shù)可行、經(jīng)濟合理角度出發(fā)進行造價分析，當分析結(jié)果認為對舊、危橋加固改造的效益大于建一座新橋，則應考慮實施加固改造技術(shù)方案，否則應堅持拆除重建。
隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，加之計算機網(wǎng)絡技術(shù)的普及應用，今后完全可以借鑒醫(yī)學上的專家診
斷系統(tǒng)建立全國的舊、危橋梁專家診斷系統(tǒng)，將舊、危橋梁的情況在網(wǎng)上發(fā)布，請全國的橋梁專家“會診”，求得最佳的治療方案(加固、改造方案)。
2.3 常用的危(險)橋加固改造方法
2.3.1 上部
(1)橋面補強加固法；
(2)增大截面和配筋加固法；
(3)錨噴混凝土加固法；
(4)粘貼鋼板(筋)加固法；
(5)改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法；
(6)體外預應力加固法；
(7)增設(shè)縱梁加固法；
(8)拱圈增設(shè)套箍加固法。
2.3.2 下部
(1)擴大基礎(chǔ)加固法；
(2)增設(shè)樁基加固法；
(3)鋼筋混凝土套箍或護套(穿褲子)加固法；
(4)橋臺新建擋土墻加固法；
(5)墩臺拓寬加固法。
3.牡牛河大橋加固實例
3.1 概況
牤牛河大橋建于1967年，位于國道101線。橋梁上部結(jié)構(gòu)為裝配式鋼筋混凝土無橫梁T形梁橋，單孔跨徑為22．2m，全橋共3l孔，全長689.04m。下部為雙柱墩，基礎(chǔ)為兩種形式：鉆孔樁與淺基礎(chǔ)。
上部構(gòu)造：主梁中距1.6m，梁高1.35m，腹板寬0.18m，T梁翼緣厚度為8-14cm，原設(shè)計橋面鋪裝10cm計入主梁強度驗算。
大橋建成至今，已經(jīng)進行過三次較大維修。大橋施工中使用材料存在先天不足， 昆凝土梁采用二種不同品質(zhì)水泥澆注，混凝土骨料為頁巖，強度較低；混凝土梁采用蒸氣養(yǎng)生、工藝不合理，多數(shù)主梁出現(xiàn)裂縫，主梁鋼筋在使用中受大氣、雨雪侵蝕較為嚴重?，F(xiàn)場檢查主梁混凝土開裂、剝落、鋼筋外露、銹蝕情況嚴重。由于該橋無中橫隔梁，橋梁整體性不好，荷載橫向分布不均勻。2001年4月發(fā)現(xiàn)第26孔3號中梁在l—L/4處發(fā)生混凝土斷裂，混凝土梁在梁高中部基本呈豆腐渣狀，無強度可言。
3.2 現(xiàn)場調(diào)查與承載能力評價
2001年4月30日，市公路管理部門會同大通公司對忙牛河大橋進行了現(xiàn)場調(diào)查并分別做了動靜載試驗測試。
3.2.1 混凝土裂縫
(1)橋面板T梁濕接縫處存在兩條2em寬、24cm長的縱向裂縫。
(2)行車道梁底部均有開裂，裂縫一般間距15-20cm，縫寬大于0.25mm的較多。
(3)全橋共有28處T梁之問沿接縫處出現(xiàn)二條縱向平行長縱縫，間距50cm，部分孔如第28孔已有斷裂征兆，多數(shù)縱縫由于長年受大氣、雨(雪)水侵蝕，縱縫處已呈碳化，為此T梁橫向連接剛度降低。
(4)有12片梁混凝土表面剝皮，有7片混凝土梁下緣劈裂，鋼筋銹蝕。
(5)根據(jù)《橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，對于鋼筋混凝土梁，主盤附近豎向裂縫應不大干0.25mm，腹板豎向裂縫不應大于0.3mm。確定裂縫是否需要修補，除依據(jù)規(guī)范規(guī)定外，還可根據(jù)下面幾個方面進行考慮：
(1)發(fā)展裂縫的寬度在6個月期間增大0.1mm以上；
(2)裂縫寬度雖未增大，但裂縫數(shù)量增多時；
(3)裂縫寬度在0.3mm以上時；
(4)裂縫寬度在0.2mm左右，但認為對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危險時。
3.2.2 混凝土強度
1-12孔、30-31孔計14孔，混凝土梁用的是普通水泥；13-29孔計17孔，內(nèi)梁采用的是火山灰水泥，外梁均采用的是普通水泥(可能當初考慮到原橋整體色調(diào)因素)。普通水泥混凝土強度一般可達到25級，火山灰水泥混凝土表面已風化，強度一般為20級左右。
3.2.3 恒載撓度特征
(1)恒載撓度較大，據(jù)1977年9月調(diào)查，12孔主梁最大撓度已達8cm。2001年4月調(diào)查，在梁自重及橋面鋪裝恒載作用下，第2孔下?lián)?.45cm，第26孔下?lián)?cm，加上施工時預留反拱度2.1 cm。在長期荷載作用下，混凝土梁實際已下沉7.55-11.1cm。在大噸位載重車輛通過橋梁時，主梁腹板發(fā)生明顯橫向振動，其振動頻率與振幅隨載重車輛噸位加大而加大。
(2)跨中恒載撓度偏大，形成橋面縱向起伏，加大了車輛對橋梁的沖擊，可謂雪上加霜。
3.2.4 下部構(gòu)造
該橋下部蓋梁、柱、承臺混凝土強度均大于25級，且外觀質(zhì)量較好。
3.3 動靜載試驗
針對第2孔該橋質(zhì)量較好的一孔（宏觀看），第26孔是險情較重的一孔（已局部進行加固過），故對第2、第26孔進行了動靜載試驗。
3.3.1 動靜載試驗
表1中數(shù)據(jù)表明，火山灰水泥混凝土梁動靜載特性比普通水泥混凝土梁要差得多。
3.3.2 撓度校驗
(1)荷載與撓度關(guān)系呈非線性，混凝土梁裂縫開展較多，混凝土存在塑性變形等。撓度校驗系數(shù)為0.39—0.7。
(2)實測橫向分布系數(shù)為0.534～0.496，計算為0.52～0.34，校驗系數(shù)為2.51～0.88。
校驗系數(shù)是橋梁檢定試驗所得數(shù)據(jù)(應力、撓度)與理論計算值(應力、撓度)之比。它是評判橋梁承載能力和工作狀態(tài)的一個重要指標。若校驗系數(shù)>1，則說明結(jié)構(gòu)設(shè)計強度不足而不安全；在大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)的校驗系數(shù)<1，其值過大或過小都應認真分析其原因。綜合多年運營經(jīng)驗和檢定實測資料表明：普通鋼筋混凝土應力校驗系數(shù)在0.45～0.65之間，撓度校驗系數(shù)在0．55～0．65之間。
(3)實測最大撓度為10mm，小于規(guī)范1/600L的要求。
3.3.3 裂縫檢測
對第1-3孔、23-31孔勘察，該橋裂縫開展較多，且較寬；最大裂縫寬達到0.80mm，全橋裂縫大于0.25mm的約630m。第2、26孔3號梁在未加載時裂縫寬度為0.25-0.2mm，加載后分別達到0.29- 0.242mm，卸載后基本恢復到初始值。
3.3.4 基本結(jié)論
(1)該橋主梁}昆凝土強度低，橫向剛度差，在動荷載作用下沖擊系數(shù)偏大，主梁梁肋豎、橫向擺動幅度較大。要提高到汽-20、掛-l00荷載，需對上部構(gòu)造進行加固。
(2)橋面板已形成二條縱縫，消除縱縫擬應加強接縫處結(jié)構(gòu)剛度。
(3)對于裂縫開展較寬、撓度較大、混凝土強度較低的梁，無利用價值，應予以更換新梁。
3.4 加固方案
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、動靜載試驗情況，省廳組織專家對牛亡牛河大橋加固方案進行了論證，確定了橋梁加固、同時加寬該橋。
3.4.1 加固(寬)標準
橋面凈寬由原來凈-7m改為凈-10．5m，兩側(cè)設(shè)防撞墻，荷載標準由原汽-13、掛-60提高到汽-20、掛-100。
3.4.2 加固項目
(1)取消人行道、改設(shè)二側(cè)輕型防撞墻。
(2)更換橋面鋪裝，改用鋼纖維混凝土橋面。加強橋面鋪裝混凝土與主梁連接，使之共同受力。由于主梁恒載撓度過大，應減薄橋面鋪裝厚度，擬采用高強鋼纖維混凝土橋面。
(3)在主梁跨中增加一道橫隔梁，提高整體剛度，改善荷載橫向分布狀況。
(4)對主梁混凝土缺陷及裂縫采用高標號混凝土及環(huán)氧膠液灌注裂縫進行補強。
(5)T梁之間接縫鑿除舊翼板間50em×8cm(寬×高)一段混凝土，設(shè)50cm X8cm(寬×高)濕接縫，加強主梁間力的傳遞。
(6)加強橋面鋪裝防水、設(shè)防水涂層。
(7)增設(shè)二片大邊梁，對原T梁加固以提高主梁承載力。
3.4.3 主梁加固措施
(1)對混凝土標準過低，受力裂縫大于0.8mm，裂縫較多的梁予以更換。
(2)對有利用價值的主梁采用粘貼兩層碳纖維素(CFRP)進行加固。粘CFRP加固時，應在橋面系拆除后，即恒載卸除一部分以后再行粘貼。
(3)對主梁梁體大于0.25 mm的裂縫均采用灌膠補強方法予以補強。通過牤牛河大橋加固改造實例我們可以看到，由于舊、危橋的成因很復雜，分析其破壞的真正原因、判定其破壞程度、確定是否有加固再利用價值、提出合理的加固方案就構(gòu)成了舊、危橋加固改造的核心。另外，國內(nèi)關(guān)于橋梁加固有不同的說法，有叫危橋加固的，也有叫險橋加固的，但實際上兩種說法都不盡合理。因為有些橋梁雖然構(gòu)不成危(險)橋梁，但由于原設(shè)計標準較低，在長期大自然侵蝕和車輛荷載作用下，盡管結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生構(gòu)造性損傷(壞)，但已不能適應現(xiàn)行交通荷載標準，繼續(xù)使用下去，會加速橋梁的損壞，存在較大的潛在危險，這樣的橋梁同樣有一個加固的問題，而且占現(xiàn)有橋梁總數(shù)的比例也較大。所以筆者認為無論舊橋加固還是危（險）橋加固統(tǒng)稱為橋梁加固比較科學一些。
4.結(jié)束語
牤牛河大橋全長689.04m，按現(xiàn)行市場價格建一座同等長度的新橋約1800萬元，采用加固方案總計花費978萬元，節(jié)省造價近900萬元，經(jīng)濟效益是非常明顯的。通過加固不僅消除了隱患，而且提高了荷載標準。2000年以來我市已對境內(nèi)6座大橋進行了加固維修，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
舊、危橋加固、維修是一項技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的舉措。據(jù)統(tǒng)計我國干線公路上危橋總的約占橋梁總數(shù)的1/3。交通部《公路科學養(yǎng)護與規(guī)范化管理綱要》(1991～2000年)中提出：“到本世紀末，基本消滅國省干線公路上的危橋，并初步達到通行國際標準集裝箱車輛的標準。”這就說明不僅一部分危橋需要加固改造，而且現(xiàn)有一些橋梁也面臨如何適應現(xiàn)代化運輸需要的問題，從這個角度講，舊、危橋加固改造不僅意義重大，同時也是公路建設(shè)可持續(xù)性發(fā)展的重大課題。目前，我省公路管理部門已充分認識到這一點，著手加大舊、危橋加固改造、維修力度，加之舊、危橋加固、改造的先進技術(shù)不斷出現(xiàn)，新材料、新工藝的推廣應用，必將給我省舊、危橋加固改造帶來新的局面，使橋梁建設(shè)與養(yǎng)護步人“建養(yǎng)并重”的可持續(xù)發(fā)展階段。
參考文獻
【1】公路舊橋加固技術(shù)與實例[M]，北京：人民交通出版社。
【2】遼寧省交通廳公路管理局，通江口、朝陽南大橋、牤牛河大橋加固改造方案會審會議紀要。
【3】遼寧省交通勘測設(shè)計院，牤牛河大橋加固加寬設(shè)計文件。
【4】朝陽市公路管理處，朝陽市危險橋梁資料。
【5】沈陽建筑工程學院道路工程研究院，牤牛河大橋荷載試驗報告。
