土木工程結構加固、改造設計淺談

蔣 維 張 涵

昆明煤炭設計研究院

土木工程結構加固、改造設計淺談

蔣 維 張 涵

昆明煤炭設計研究院

隨著經濟的快速迅猛發展以及建筑物經年累月受到自然因素和人為因素的影響，一些現有的建筑物已經不能滿足人們新的使用需求，為了保證建筑結構的穩定性，就需要設計人員根據不同的結構和使用功能，采用科學、合理、經濟、安全的結構加固方案，為人們的生產和生活創造良好的條件。本文通過云南小龍潭礦務局工業場地公路橋梁的改造加固實列對土木工程結構加固設計做出了探究。

工民建工程；結構加固設計；橋梁加固

隨著社會的發展，建筑物或原有結構因出現功能性改變，對這些現有的建筑結構采取措施進行加固及改造來滿足發展的城鎮經濟和社會發展的需要，是對建筑業的持續健康發展的重要措施。

1 工程概況

小龍潭M301公路橋位于布沼壩礦礦坑一側，是連接礦區與集鎮的重要橋梁。橋梁建于80年代初期，上部結構為鋼筋混凝土T梁結構，兩跨橋，設計跨徑16m，由5片現澆鋼筋混凝土T梁橫向連接后組成，車行道寬9米，設計荷載為汽-20，掛-100?；炷猎O計強度等級200#，鋼筋為16#錳鋼，主筋直徑25。

因為原橋運行年代較久，橋梁出現一定肉眼可見的損傷，而且隨著小龍潭煤礦的發展，原橋的承載能力已經不能適應現在的使用要求，所以建設方要求在將原橋翻新加固的同時，通過改造，將原橋的荷載等級提高到公路—1級。(見圖1)

2 改造方案的初定

首先暫時不考慮舊橋的病害程度，以原有的材料及橋梁尺寸進行建模，再以需要提高到的荷載進行加載計算。計算后得知，現有的橋臺、橋墩均滿足要求，但是主梁抗彎抗剪鋼筋及主梁橫截面面積均不足。通過此次計算就可初步確定改造方向：對加固原橋梁、減小跨度、更換原橋梁等方案進行比較。

方案一：結合橋梁的各項檢測報告，確定出原橋的病害位置，及病害程度，結合實際情況與經驗，建立病害橋模型，通過計算并與前一個模型進行比較。根據計算在將原橋進行修復處理(裂縫灌漿、更換支座、面層更換等)后，在主梁下部現澆混凝土，并植筋。從而加大主梁的橫截面積并補強了鋼筋，達到加固改造的目的。

方案二：在原橋跨中分別增加一個橋墩，將原來兩跨16米/跨的簡支橋，變為四跨8米跨連續橋。這個方案雖然減小了原橋的跨度，但改變了原橋的結構方式。通過結合原橋的各項檢測報告重新建模計算后，原橋主梁底筋能夠滿足改造要求，但新增支點處的負彎矩較大，原主梁上部鋼筋嚴重不足，在修復原橋的基礎上還需要通過植筋或粘鋼的方式進行補強。而且因為原橋使用混凝土標號較低，根據檢測報告顯示經歷三十年風吹雨打后，原橋混凝土強度還有一些降低，未避免在粘鋼后造成超筋破壞，還需要增加原主梁的橫截面積。

圖1 M301橋平立面布置示意圖

若考慮將原橋在新橋墩處截斷，還是變為簡支橋計算，結合原橋的各項檢測報告重新建模計算，和原橋配筋進行對比，因為原橋部分底筋起彎，所以在修復原橋的基礎上，還是要補強一些下部鋼筋。

方案三：保留原橋墩、橋臺。重新更換橋梁上部結構。根據檢測報告，原橋梁病害主要出現在橋梁上部結構，而且根據計算，原橋的橋墩、橋臺潛力較好，完全滿足新的荷載等級要求。

3 分析各方案優缺點并確定最終方案

列出可行的初步方案后，還要經驗結合實際，分析是否有施工條件及投資意義，從而挑選出最終的方案。

上述方案中，每個方案都有一定的可行性，但方案一需要大量的粘鋼、植筋，施工工藝比較復雜，在改造后還需要定期的檢查，短期內還可能產生一定的維修費用，投資較高，方案二施工難度較高，而且若要將原橋截斷，施工要求較高，施工不善就很可能對原橋造成破壞。方案三施工比較簡單，承載力及穩定性能滿足要求，且投資適中，后期維護簡單。

通過與建設方的討論溝通后，最終選擇方案三，保留原橋臺、橋墩，根據新的荷載等級，重新設計更換原橋上部結構。

4 結語

對建筑結構進行加固改造的目的，就是為了增強它的穩定性，提高承載力，以適應新的使用要求。

1在進行建筑加固之前，首先要對建筑進行考核鑒定，確定加固的位置，以及范圍，然后提出多個加固方案。

2加固改造方式多種多樣，在設計研究加固方案的時候，要考慮到施工的可行性，盡量選擇施工工藝較簡單的方式。并充分結合實際情況，選擇出符合實際的方案。

3在保證施工質量的同時，還要考慮到經濟效益，才能充分發揮出結構加固改造的意義。

總而言之，建筑物在使用過程中難以避免出現老化及損害的現象，因此建筑結構的加固、改造設計具有重要的意義，只有不斷優化加固方法，針對不同的建筑類型制定合理的加固設計方案，才能實現對建筑物整體結構的穩固與維護，促進建筑行業的穩定發展。

[1]楊小芹.建筑結構改造設計和加固技術綜合分析[D].河北工程大學，2013.

[2]林元培主編.橋梁設計工程師手冊.人民交通出版社，ISBN978-7-114-06233-9

[3]中國建筑科學研究院.建筑結構荷載規范.GB 50009-2012

[4]中國建筑科學研究院.混凝土結構設計規范.GB 50010-2010

[5]中國公路規劃設計院有限公司.公路橋涵設計通用規范.JTG D60-2015

[6]中國公路規劃設計院.公路橋涵地基與基礎設計規范.JTG D63-2007

[7]中交第一公路勘察設計院.公路橋梁加固施工技術規范.JTG/T J22-2008