方 案

泾洋河大桥位于陕西省西乡县古城镇，跨越泾洋河，为国道316线连接甘肃兰州-福建福州国道主干线，是连接西部地区与东部沿海的一条重要交通枢纽，也是陕西省最南的一条主要交通要道，交通流量大，对甘肃、陕西、湖北、江西、福建五省的经济发展和人民生活起着极其重要的作用。该桥于1964年10月动工兴建，1966年10月建成通车，至今已使用37年。随着改革开放的深入，中国加入世贸组织和国民经济的不断发展，交通量逐年增加，且车辆吨位越来越大，交通流量日益增多，桥面宽度不能满足行车要求，旧桥桥面铺装及伸缩缝多处出现破碎及其它损坏现象。2002年10月经陕西省公路局同意对泾洋河大桥旧桥进行改造加固和拓宽施工。
工程概况：
316国道泾洋河大桥为旧有桥梁改造加固、加宽工程全长270.4m，旧桥为12×22.2m简支T梁，0#台为扩大基础重力式桥台，12#台为挖孔灌注桩轻型桥台，柱式墩，挖孔灌注桩基础，桥面净宽7m+2×1m人行道，对旧桥桥面两侧护栏拆除重新施工，旧桥梁宽8m，并在桥面及护栏处设置伸缩缝。新加宽部分上部构造为12×22.2m预应力空心板，采用3孔一联桥面连续，下部结构为柱式墩台，钻孔灌注桩基础，新桥净宽9m，新建后桥面净宽7.5m（旧）+8.5m（新）+2×0.5m防撞护栏。设计荷载:汽-20级，挂-100级；设计洪水频率：1/100，地震烈度7度。
旧桥改造加固的原因：
1、桥面铺装
泾洋河大桥桥面铺装层裂纹及破碎现象甚为严重，在墩顶伸缩缝处裂纹尤其发达，以致破碎脱落，沥青砼铺装层老化，在重车及冲击荷载作用下易产生这种破裂现象，伸缩缝隙全部破坏，缝壁破碎，以致使部份T梁端部被破坏。特别是两桥台后无搭板，砼路面与桥面接缝处出现跳车严重现象。
2、伸缩缝
泾洋河大桥伸缩缝原是采用填充式沥青麻絮这种类型，现已完全破坏无存，其主要原因是该种复合材料复季发软，梁的热胀伸长会使伸缩缝内材料部分隆出缝处，桥上高速行驶的车辆易将其带走，并将桥面上砂石等硬物带至缝处，使其嵌入缝内，因而也改变了原伸缩缝材料及性能，冬天到来时，因梁收缩又易引起伸缩缝材料与侧壁混凝土脱裂而漏水，并进一步使缝内的镀锌铁皮因水而锈蚀，当汽车行经伸缩缝上方时嵌入缝内，但仍突出缝外的小石子等硬物会使车辆对缝的材料有过大的局部压力使伸缩缝全面破坏，而车辆的冲击会使缝两侧砼被啃边。
旧桥改造加固的目的：
旧桥改造加固法是在桥面经过一定处理后（一般先凿除原桥的沥青砼和普通砼）重新浇筑一层钢筋砼补强层，使其与原桥跨结构形成组合结构，利用梁体截面的加高，达到增加主梁有效荷载能力的目的，从而提高桥梁的承载能力。
桥面板及加固补强层的作用：
公路桥梁的桥面行车道板与铺装层都直接承受车辆荷载的作用，应力集中显著，加上行车道板计算跨径较小，所受的应力变化和冲击影响也较大。
由于桥梁承载力不可避免地取决于横向分布荷载的能力，而桥面沿宽度分布荷载的能力取决于纵、横向的相对抗弯刚度和抗扭强度，泾洋河大桥旧桥的桥面板设计为独立承受部分车辆荷载的构件，且采用小的横隔梁，使之存大固有的强度缺陷。由于横向刚度差，当桥梁超荷载时，桥面板由于挠曲开裂而首先损坏。另外，对桥梁的承载力来说，荷载的位置也是重要的，最佳的分布通常发生在荷载对称于纵向中心线，然而，由于横向体系不是无限刚性的，直接位于车辆下的纵向杆件较边杆件承受较大比例的荷载。
桥面板是桥梁的主要构件中承受荷载和应力最大的构件之一，因而也是最早和最易出现破坏的结构。泾洋河大桥旧桥的桥面板常见的病害有：磨耗、裂缝、露筋、剥离，严重时出现碎裂、脱落，洞穴和沉陷等。
在凿除了原旧桥面铺装层后，重新加铺一层钢筋砼补强层，既能修补已出现的裂缝，碎裂等病害，又能增强梁板的抗弯能力，改善铰接梁板的荷载横向分布，从而提高桥梁的承载能力。
加固设计：
桥面补强层加固常用方法有：加铺①、钢筋网与砼，②、钢筋网与膨胀砼，③、钢筋网与钢钎维砼等，泾洋河大桥旧桥面加固采用先拆除桥面后加铺钢筋网与砼的方法。加固设计时还应考虑下列因素可能产生梁底应力的增大，①、补强层作为新增力的恒载，②、新老砼引起的收缩差。
补强层的施工：
桥面补强层加固法能否到达预期效果，关键取决于新旧砼能否牢固形成一个整体。所以补强层施工关键就是从施工工艺和采取一定有效措施来确保新旧结构层共同受力的可靠性和耐久性。旧桥桥面改造首先凿除旧桥6cm沥青砼和10cm厚Φ6钢筋砼，清理干净后再重行布置间距为:15×15cm(Φ12)钢筋网并浇筑40#砼桥面补强层。凿除时尽量避免不损坏T梁，减少振动，T梁连接处加强筋保护好不要破坏，对个别T梁端部出现缺角掉落的，要用50#砼进行T梁端部处理。加铺层的厚度与配筋视加固需要而定，补强层的厚度采用旧桥左侧8cm右侧20cm，加固设计计算的前提是补强层能与旧桥面板结合良好，能成为一个牢固的整体。
保证梁上新铺装层砼与梁体紧密结合的措施有：①桥梁顶面充分打毛,然后清除尘屑,后在其上浇筑铺装层砼。②在梁顶上设锚筋，并将增设在铺装层厚度范围内的钢筋，焊在其上，然后浇筑铺装层砼。
旧桥台后背墙无牛腿设计，为避免路基路面与桥面连接处沉降不均将原背墙凿除增设牛腿设计，与桥台背搭板相接。桥台牛腿是该类桥梁的关键部位，它损坏与否涉及桥梁能否安全营运。对于新增设的牛腿，首先凿除原背墙砼，将松散砼碎屑、粉尘，清除并用水冲洗干净后，重新布置牛腿钢筋，然后浇筑高标号砼。
旧桥伸缩缝采用SDII-40型，旧桥支座为钢板支座，桥面设置伸缩缝13道并贯穿整个防撞护栏，为了让新旧桥美观、协条一致，旧桥左侧栏杆拆除后变为与新桥相同的防撞护栏。
1、旧桥防撞护栏桥面泄水管确定与新桥布置相同、
2、砼桥面在桥墩中心处及桥台处均增设SDII-40型伸缩缝
3、因原旧桥资料不齐在桥墩6#墩处为一变坡点设置R=10053m竖曲线能满足旧桥桥面铺装层的要求
4、栏杆对旧桥栏杆立柱及扶手凿除掉重新布置钢筋施工防撞护栏同时在每孔防撞护栏上设置SDII-40型伸缩缝并在防撞护栏上安置钢管扶手。
桥面补强层加固法的适用性：
桥面补强层加固法具有施工简便、加固效果明显的特点，适用于中、小跨径的梁式桥和拱式桥，对较大跨度桥梁加固效果则不明显，必须与其他加固方法配合使用。另外，在单车道桥梁采用本方法时要封闭交通，或者增设临时便桥，可能使桥面标高增大，引道坡度增大，以及恒载增加，这些都应事先充分考虑到。