双曲拱桥加固维修实例

双曲拱桥加固维修实例（精选11篇）

双曲拱桥加固维修实例 篇1

摘要：我国在60～70年代修建的双曲拱桥, 设计荷载标准较低, 已不适应交通量日益增长的需要。通过对京沈线敖汉桥各部位的病害分析, 介绍加固、提载方法和施工要点。

关键词：双曲拱桥,加固,施工要点

1 前言

近20多年来, 我国公路建设事业蓬勃发展, 公路的通行能力和服务水平进一步得到改善和提高, 尤其是“九五”以后, 国家进一步加大了基础设施建设投资, 公路面貌日新月异。但是, 我国在20世纪60～70年代修建的桥梁, 设计荷载标准较低, 而且大部分公路和桥梁仍在服役, 已不适应交通量日益增长的需要。而我国是一个发展中的国家, 不允许也不可能对所有此类桥梁全面重建, 因此对旧桥进行加固、维修或重建应进行认真分析, 科学决策, 使之更好地为国民经济服务。

2 敖汉桥的病害及原因分析

2.1 敖汉桥基本情况简介

敖汉桥位于G101线K716+487处, 全长44.2m, 上部结构由2孔15m双曲拱组成, 桥宽为净7+2×0.75m人行道, 矢跨比为1/6, 横向7肋6波, 拱肋混凝土强度为C25, 拱波的混凝土标号为C15;下部为重力式桥墩和U形桥台, 基础为污工沉井基础。

敖汉桥原设计荷载为汽车-13级, 拖车-60, 建于1967年

2.2 敖汉桥的病害状况

桥面纵向变形呈波浪形, 除桥两侧桥面沉陷达30cm外, 其余幅度不大, 但桥面铺装碾压破碎较为严重, 集中在墩顶伸缩缝附近处。安全带因受挤压而整体外移最大处达40cm。桥面栏杆损坏严重, 已残缺不全。伸缩缝也老化损坏。

主拱圈拱肋无明显破损, 在拱脚3m范围内发现纵向微小裂缝, 拱顶下沉10cm;拱波纵向裂缝严重, 尤其表现在桥梁横向跨中位置, 几乎贯通全拱, 且纵向裂缝较宽, 达4mm, 检查中两孔情况相似;在各孔拱波与拱肋连接处, 大部分都有裂缝, 有的还十分明显, 有不少水泥砂浆脱落现象, 用手就能抠下用于浆砌的砂浆。拱肋上有的地方有水迹, 说明拱板拱波有渗水的地方;有的横系梁破损露筋。

靠近桥台处腹拱拱圈有被压碎的现象, 混凝土有局部脱落, 腹拱拱脚及拱顶处有拱圈相对错开。立墙未发现明显鼓肚及裂缝。

桥墩墩身的浆砌片石被水冲刷严重, 无鼓肚裂缝现象。桥墩桥台没有严重下沉现象, 桥墩台承载力基本上能满足荷载的要求。

2.3 病害情况分析

拱上填料的透水性不好而造成拱上填料的含水量升高, 降低了填料的抗压强度。桥面铺装的破坏, 使降水更容易渗入拱上填料。重车作用下, 拱上填料向两侧挤压而将安全带推移。并且桥面结构缺乏基层, 桥面形成波浪。拱桥墩台处的变形缝在桥面处理不当。

主拱圈下沉有施工的原因, 也有后来几十年来混凝土受压徐变的因素等。现场观察结果表明, 主拱圈中的拱肋无明显破坏, 说明拱肋有一定的承载能力贮备。

拱波的纵向开裂主要原因是:拱肋间横向联系差, 变形不协调, 承载能力不足。说明主拱圈横向联系存在严重不足。

有的拱圈横系梁与拱肋接触位置的混凝土破碎, 也表明该桥在较大的荷载作用下抗扭刚度和横向刚度不够, 造成桥梁整体受力能力减弱, 也进一步证实了低设计荷载标准下的结构在承受较高的荷载作用时显示出来的破坏迹象。

总之, 造成桥梁破坏的原因有如下几个方面:

(1) 重车交通量的不断增长:重车的日益增加, 病害则日见严重, 且随着交通量的增加, 桥上会车的机会变多, 经常性的重车偏载对桥中心线附近拱圈进行反复交替的剪切。

(2) 设计原因:60年代, 设计荷载标准低, 结构设计不完善。

(3) 施工原因:限于历史原因和当时的施工管理方法, 在质量控制环节存在着一定的问题, 表现在施工工艺的先进性、建材的质量上及施工人员的整体素质上等。

(4) 自然条件原因:阜新地区昼夜温差较大, 温差的变化给结构带来很大内力, 对拱圈的影响是很不利的。除此之外桥梁主体受自然风化较为严重。

2.4 加固维修的目标

根据所分析情况, 针对性的对该桥各个部位进行病害处理与结构加固维修, 以充分发挥原桥潜在的承载力, 延长桥梁原有使用寿命, 并将桥梁的设计荷载标准由汽-13、拖-60, 提高至汽-20、挂-100, 以适应日益增长的交通量和车辆轴载, 为阜新地区的经济转型和经济振兴提供有利的保障。

3 针对各部位的病害加固方案

通过对该桥检查和分析的情况来看, 尚未发现墩台基础出现下沉病害。该桥目前使用多年, 墩台基础的沉降已完成并趋于稳定。桥墩台身除了表面冲刷和风化处, 也没有发现鼓肚、各种方向裂纹等结构性的破坏。所以对该桥的加固维修主要针对上部结构。

(1) 主拱圈的加固

拱桥的横跨比小于1/20时不需要验算桥梁的横向刚度, 但事实上原横系梁尺寸偏小, 而显示出提载后横向刚度相对小, 属薄弱构件, 针对这病害, 将横向拉杆改成横系梁, 即将全桥八根横系杆由104cm×9cm×9cm改成104cm×13cm×17cm横系梁, 以加强桥梁的横向整体性。

对于拱波较大的裂缝的处理, 可将其凿成深2cm的“∧”形, 再填塞12号砂浆。然后用钢扒钉卡紧, 钢扒钉的间距为30cm左右。拱波裂纹的处理如图1所示。

清除拱圈上部的填料, 加铺C30膨胀混凝土补强层, 增大主拱圈横截面积, 提高主拱圈的轴向力和弯矩抗力, 同时增强了全桥的横向刚度和纵向稳定性。加固结构如图2所示。

(2) 拆除腹拱立墙及实腹段侧墙, 按原结构尺寸以M7.5号砂浆砌块石重新安砌。更换腹拱圈中破坏的预制块, 按原结构尺寸和结构形式安装。拱上填料换上砂砾并分层夯实, 砂砾的回填松铺厚度每层控制在15cm内。拱上建筑拆除后的材料再应用, 要注意将原来附着的旧砂浆和混凝土清除干净。施工中注意砂浆的质量和浆砌圬工的施工工艺。

(3) 桥面

由于原桥面缺少稳定而坚实的基层, 缺少桥面铺装的整体性而造成现有的破坏现象。对桥面铺装的加固采用铺设20cm水泥稳定砂砾基层和10cm钢筋混凝土板、3cm沥青混凝土面层。桥面横坡2%。

钢筋混凝土桥面采用间距为15cm×15cm的构造配筋, 混凝土材料选用C40, 钢筋为Φ12 (Ⅱ级) 。

(4) 桥墩台

桥梁的桥墩, 除外观表现为浆砌片石的砌体外, 无法考证桥墩内部尺寸与构造, 给结构的验算带来了很大困难。从实际的运营情况来看, 桥墩台没有结构性损伤, 只是在水冲刷下, 浆砌墩身大部砂浆冲空。针对这种情况, 采用类比法, 即以同类工程中, 破坏程度更高, 提载幅度更大桥梁作为加固经验, 以保守的方式处理该桥墩台。

沿墩身下挖至沉井基础顶面, 采用预应力锚索喷射5cm喷混凝土的方法。预应力锚索用Φ20 (Ⅱ级) 的螺纹钢筋制做, 从基础顶部一直到拱脚位置每隔50cm设置一箍, 总共设置6道。

(5) 其它

重新安装栏杆底座, 重新预制桥梁栏杆。

4 建筑材料的使用

一般普通混凝土在硬化之后, 其体积是收缩的。膨胀混凝土的使用, 是为了补偿混凝土的这部分收缩, 才能使新旧混凝土更好结合。而且, 拱波下的水迹说明上部拱板有渗水的地方。使用膨胀混凝土也能够很好的防渗。普通混凝土本身抗拉强度低, 在硬化收缩时, 自身也会产生拉应力。在计算过程中可以看出, 补强的混凝土在一定程度上可完全抵消这两种拉应力。这就更降低了混凝土受拉破坏的可能性。《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50119中规定, 补偿收缩混凝土的应用范围为构件补强、渗漏修补等。所以, 在此类旧桥加固中在普通水泥里掺入膨胀剂是有必要的。

拱圈加固所使用的补强混凝土的标号是C30, 为了使得新旧混凝土更好的结合, 设计中在混凝土中掺入一定量的膨胀剂。混凝土的施工配合比和膨胀剂的掺量由辽宁工程技术大学土木建筑工程学院的建材试验室根据工地提供的材料和水泥反复试配得出。C30混凝土施工配合比是水泥∶砂子∶石子∶水=1∶1.578∶2.913∶0.4, 此时W/C+U=0.4, FDN减水剂掺量为1%。C30膨胀混凝土施工配合比 (kg/m3) 是水泥∶砂子∶石子∶水∶U型膨胀剂=370.8∶650∶1200∶165∶41.2, 膨胀剂为UFA-W膨胀剂, 掺量为10%, 等量替代水泥量。

墩台身的加固使用普通喷射混凝土。所有浆砌圬工采用M7.5砂浆, 石料的强度不低于30MPa, 拱上填料采用天然级配砂砾。

5 施工要点

5.1 膨胀混凝土的施工

5.1.1 原拱圈处理

挖除拱圈顶部的填料, 并清除原表面杂物、泥土等。检查挖除填料的拱板顶部是否有纵向裂纹, 如果有的话按照拱腹部处理裂缝的方法处理。

5.1.2 凿毛原拱板

为了使新旧混凝土结合密实有足够的粘结力, 更好的共同作用, 保证两种混凝土达到整体受力的设计要求。需要将原拱板凿毛或打成沟槽。凿毛拱板顶部时, 用铁锤和钢钎等工具, 用人工凿毛的方法凿成深度约5mm, 密度为9～12点/10cm2的小坑, 凿毛工具为钢钎, 可以用钢筋工地自制, 如果要形成沟槽, 则深度不小于6mm。

5.1.3 混凝土施工

(1) 混凝土施工用水泵喷水冲洗, 充分湿润拱板表面, 预先保证不少于12h的表面湿润。施工前刷水泥净浆进行处理表面, 以利新混凝土与原结构的粘结。

(2) 运输与贮存:膨胀剂在运输与保管中不得受潮。产品贮存期为六个月, 不得与水泥混放, 过期或受潮要重新进行物理性能试验。

(3) 膨胀剂与混凝土其他原材料一起投入搅拌机, 拌和时间较普通混凝土延长30s, 不得小于60s, 以保证拌和料的均匀性。膨胀剂按重量计, 称量偏差为±1%。

(4) 膨胀混凝土施工过程中, 在计划浇注区段内连续浇注, 不得中断;混凝土的振捣不得漏振、欠振和过振;混凝土终凝前, 采用人工多次抹平。

(5) 混凝土施工应该从拱脚向拱顶浇注, 两边同时施工, 目的在于主拱圈的受力均匀。

5.1.4 混凝土养护

膨胀混凝土要有充分湿养才能更好地发挥其膨胀效应, 必须重视混凝土的养护工作。混凝土浇注完毕后, 表面再抹平。混凝土硬化后, 采用湿麻袋覆盖, 保护混凝土表面潮湿, 养护时间不小于14d。

5.2 墩身预应力锚索喷射混凝土施工要点

(1) 受喷面清理与凿毛

处理方法同上。但浆砌片石的墩身中砂浆已经被水冲刷掉, 并且片石中夹杂了泥砂, 这不利于喷射混凝土与墩身的粘结。所以高压水冲洗干净。

(2) 喷射混凝土施工

喷射时, 尽可能使料束与受喷面垂直, 无法垂直时倾斜应小于30°。喷嘴与受喷面保持0.6～1.2m的距离, 施喷顺序为自下向上, 按30～50cm直径划圆成螺旋形前进。每次施喷层厚以3cm左右为宜, 两次喷层间隙20～30min。

(3) 喷射混凝土的养护

对新喷射混凝土喷水养护, 保持其表面湿润, 从喷射混凝土初凝后2h开始, 养护期不少于7d, 由于喷射混凝土中掺有一定量的速凝剂, 即能显著加快混凝土凝结, 提高早期强度, 也在一定程度上抑制了水泥的水化作用而易于产生较大的收缩变形。因此, 必须保持较长的养护日期, 以保证强度的正常增长, 减少和防止收缩开裂。

(4) 表面修整

喷射面修整平整, 对提高耐久性和强度均是有利的。在喷射混凝土初凝后 (即喷射后15～20min) , 直接在喷射面上抹一层砂浆。

5.3 浆砌圬工施工

腹拱立墙和实腹段侧墙采用M7.5号砂浆浆砌块石, 石料规则, 镶面平整, 砌体采用工字缝砌筑, 要求外观美观。

砌体中按结构留变形缝与伸缩缝, 要求做通, 里面用沥青麻丝填实处理。

5.4 钢筋混凝土桥面铺装施工

拱上填料的最后一层 (20cm) 做成水泥稳定砂砾层, 再进行桥面钢筋混凝土的施工。分块施工的钢筋混凝土桥面铺装的伸缩缝要尽量直顺, 填充的沥青麻丝要填实而不至于渗水。施工完毕后的表面用木抹抹平。混凝土硬化后, 覆盖湿麻袋或草帘浇水养护不小于7d。

6 加固效果分析

为了检验双曲拱桥的加固效果, 省公路局委托长安大学进行荷载试验验证。表明经过加固后, 可以使结构的整体刚度和承载能力得到明显提高, 满足了使用要求。

7 结束语

我国大部分双曲拱桥建于20世纪50～70年代, 已经运营数十年, 再加上超载、超限车辆的日益增多及结构本身的缺陷, 大批桥梁都有了不同程度的破坏, 急需维修与加固。伴随着经济增长的步伐, 各种桥梁包括双曲拱桥还要面临着承担超过原设计荷载标准很多的活载及各种偶然荷载, 因此旧桥的改造工作中还要有提高承载能力的意识。危、旧桥的整治、加固及提载已经成为当今我国公路养护的一项日益繁重而紧迫的工作。

通过对国道敖汉双曲拱桥的加固、提载的成功施工, 为我省双曲拱桥的提级改造提供了可借鉴的成功范例。但作为科研的试验性项目, 在该项目的实施过程中尚有许多不足之处, 望在以后的工程实践中予以完善。

双曲拱桥加固维修实例 篇2

既有双曲拱桥病害类型及加固技术研究

结合韩坊子桥病害检测数据,对双曲拱桥的`常见病害特征进行了分析.采用有限元软件,建立双曲拱桥实体模型,针对该桥的承载能力进行了检算,并对其技术状况进行了判定.由于该桥裂缝较多且承载能力不足,提出采用套拱加固技术进行维修,确定了合适的套拱厚度,并针对套拱后桥墩的稳定性进行了检算,提出了处理方法,可为同类加固构件的设计和计算提供参考.

作 者：弋晓明 张宏博 管延华 宋修广 作者单位：山东大学,土建与水利学院,山东,济南,250061刊 名：湖南交通科技英文刊名：HUNAN COMMUNICATION SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：35(3)分类号：U448.22+1关键词：双曲拱桥 病害分析 套拱 桥墩

双曲拱桥加固维修实例 篇3

【关键词】空腹拱；裂缝；维修加固

【Abstract】Fasting for disease investigation concrete arch bridge and analysis of the causes of the causes for the disease bridges， bridge maintenance and reinforcement of research conducted by this paper.

【Key words】Fasting arch；Crack；Repair and reinforcement

1. 桥梁概况

K187+190中桥位于河北某高速公路K187+190处，该桥行车方向与水流方向交角90°，上部结构为钢筋混凝土无铰拱，下部结构为浆砌块石空腹桥台，扩大基础。大同方向桥面铺装结构为4cm粗骨料纤维沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+25cm30号防水混凝土；宣化方向桥面铺装结构为4cm粗骨料纤维沥青混凝土+5cm粗粒式沥青混凝土+26cm30号防水混凝土。最大跨径30m，桥长46.635m。设计荷载汽车-超20，挂-120。主拱圈为等截面悬链线无铰拱 ，矢跨比为1/5，拱轴系数m=3.142，腹拱拱圈为圆弧拱，矢跨比1/4。桥梁位于R=10779.7m的凸曲线和R=2150m的平曲线上，纵坡（指竖交点与竖交点连线坡度）4.4%桥面右超高2%，主拱及腹拱均采用正拱斜置的做法，即以跨径中心为原点顺时针旋转2°17′26″，纵坡主要在拱脚调整，两拱脚连线纵坡4%。腹拱圈、腹拱墩在桥外侧两米采用现浇混凝土预制。原设计拱圈合拢温度为5～15℃，桥梁竣工时间为1999年10月。

2. 桥梁病害

2011年定期检查中该桥已被评定为三类桥。2012年春融后，特别是进入4月下旬，此桥病害发展迅速，其中表现最为严重的是宣化方向8号腹拱，该腹拱跨径2.198m，拱圈厚为30cm，腹拱顶出现1条横桥向贯通裂缝并伴有渗水碱蚀现象，缝旁混凝土脱落，缝宽约2mm，腹拱拱圈出现5条纵向贯通裂缝并伴有渗水碱蚀现象。同位置桥面病害表现明显，行车道下沉2cm并伴有多条裂缝，面积约4×2.2m。车辆过桥时病害处有明显错动，并伴有异响。

3. 病害原因分析

根据现场检测，发现该桥主要病害表现为：各腹拱拱圈均存在多条纵横裂缝，大部分横缝超限且伴有渗水；宣化方向8#腹拱上方桥面沉陷。经初步分析腹拱开裂的原因可能有以下几点：

（1）温度应力的影响。原设计在运营阶段所考虑的温度变化范围为±25℃。而当地的室外最高气温可达37℃左右，最低气温可达-32℃左右，年相对温差可达80℃左右，再考虑到桥梁处于深切的山丘间的冲沟处，会使温差进一步加大。显然设计所取得温度范围较小，从而影响到结构截面尺寸，板厚等参数的选取，造成实际的温度应力与理论计算结果存在较大的偏差。

（2）重车的影响。重型超载车是对该桥产生影响的另一个主要因素。比较轻重两半幅腹拱的裂缝情况，明显可以看出重型超载车的影响。

（3）坡桥的影响。由于该桥处于坡道上，在桥面上会产生一定的斜向力（沿桥面方向），另外在坡道上一般重车会减速或匀速行驶，即使是保持匀速行驶也会沿桥面产生一定的惯性力，由于重车吨位较大就使得重车沿桥面方向产生较大推力，使该桥腹拱出现裂缝等破坏的特征。

（4）冻融影响。裂缝位置存在渗水现象，裂缝中的水在冬季凝结成冰对裂缝起到一定的扩张作用，同时冻融作用侵蚀了裂缝界面的混凝土导致裂缝进一步扩大。

（5）腹拱拱脚损坏的影响。经检测发现该桥宣化方向8#腹拱拱脚存在一定程度的损坏，拱脚的损坏加剧了腹拱拱顶裂缝的扩张。

4. 维修加固措施

根据桥梁的检测评定结果及原因的初步分析，制定以下维修加固措施：

（1）处理腹拱裂缝：对缝宽小于0.3mm的裂缝采用环氧树脂胶封闭；缝宽大于0.3mm的采用低压压力灌浆修补。

（2）对其它部位的裂缝用灌缝胶进行封缝处理，对混凝土脱落的部位用聚合物砂浆进行修补。

（3）对宣化方向桥面沉陷部位进行局部挖补处理。

（4）对两铰腹拱进行套拱加固（3#、8#腹拱），在立墙上植筋锚固两个牛腿，在牛腿上垫设橡胶板，在腹拱下布置钢筋架立模版，通过桥面钻孔（每个腹拱拱顶断面均匀布置4个，共16个）浇筑灌浆料。

（5）将原桥TST伸缩缝及干砌式变形缝改为BJ200高弹式桥梁无缝伸缩缝。

5. 施工要点

5.1施工程序。

（1）封闭裂缝：对缝宽小于0.3mm的裂缝采用环氧树脂胶封闭；对缝宽大于0.3mm的裂缝采用低压灌浆修补。

（2）聚合物砂浆修补：混凝土脱落部位用聚合物砂浆修补。

（3）腹拱加固：对腹拱采用增设套拱的方式加固。

（4）桥面局部挖补：挖除桥面沉陷部位沥青层，并用热拌沥青混合料修补。

5.2腹拱加固。

施工顺序：桥面钻孔→构建表面处理→钻孔植筋→浇筑牛腿→浇筑套拱

（1）表面处理：混凝土表面要清除破碎部分，并凿平凿毛，使骨料露出，再用钢丝刷或压缩空气清除浮尘。

（2）钻孔植筋：具体施工工艺及注意详见第四项，植入混凝土的锚栓钢筋与牛腿横向钢筋焊接。

（3）浇筑牛腿：在腹拱两侧立墙上钻孔植筋后浇筑牛腿。

（4）设置橡胶垫：浇筑套拱前，在牛腿与套拱的接触面满铺1cm厚橡胶垫。

（5）浇筑套拱：在原腹拱拱圈上钻孔植筋后布设钢筋网，浇筑15cm厚混凝土套拱，套拱内钢筋与植筋焊接。架立底模后（模版应预留通气孔）通过桥面钻孔灌注灌浆料。endprint

5.3BJ200高弹式桥梁无缝伸缩缝。

（1）用切割机在伸缩缝位置进行切割，切割深度控制在12～17cm，宽度为30cm。用风镐清除旧料，注意不要损坏桥基面。

（2）用刷子对伸缩缝槽底及两侧进行清理并进行表面打磨，并清理和烘干。用快凝水泥将槽底修复平整并控制槽深为10cm。

（3）用耐高温泡沫垫衬条填实桥缝，不留空隙。

（4）将BJ200接缝料加热到170℃～190℃后覆盖槽底，用刮板刮平，在槽的两侧也涂刷一层。注意要将整个槽底完全密封。

（5）在槽底铺设1×0.1×0.08m的钢板并用钉子固定，固定间距0.3m。固定好钢板后，再铺一层BJ200接缝料并用刮板刮平。

（6）将强度及压碎值指标符合规范要求的单粒径碎石加入搅拌机，用热喷枪对准旋转着的敞口搅拌机的口，将石料加热到最少150℃，但石料的温度不得高于190℃。用手持红外线温度计监测温度。

（7）将加热的石料均匀摊铺在伸缩缝槽内，用耙子将石料刮成不低于20mm不高于40mm的厚度。用刮板将加热的BJ200密封胶均匀的覆盖在石料上，要使每个石头间没有空隙，石头不外露。等上几分种， BJ200会将石料间气泡排出.然后按一层石料一层BJ200的步骤层层铺盖。直 到倾倒的接缝料离路面只剩下20到30mm，进行下一步骤。

（8）将石料和加热的BJ200密封胶加入到旋转着的搅拌机里混合搅拌，密封胶和石料的比例约1：5。快速将混合料倾倒于伸缩缝槽内，用刮板刮平，混合料铺筑高度比相邻的路面高出约 10mm。

（9）在离切割线4到5cm的路面上覆盖两条胶带，用于表面防水、防污染物，保证接缝处与路面接合均匀。用V形桶装规定温度的BJ200密封胶通过刮板盒倾倒于槽面及两边胶带上，不要太 多，只要填充石料间的空隙就可以。用刮板刮平，确保路面平滑没有凹坑。

（10）为充分发挥密封胶的粘接性能，所有的操作都要具有连贯性。接缝料要实行分段施工，每段长度为3～3.5m，进行下一段的施工时应把两段的连接处加热至BJ200熔化，否则两段间会出 现连续性不好的情况，可能会导致裂痕的出现。

（11）BJ200混合料压实后，待混合料冷却后即可开放交通。

6. 结语

桥梁病害的维修加固设计应先对病害的形成原因进行细致、全面的分析，结合病害成因，因地制宜的制定维修加固方案。本文混凝土空腹拱桥的腹拱病害的维修设计进行了阐述，仅供同行交流参考。

参考文献

[1]《公路工程技术标准》JTG B01-2003.

[2]《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004.

[3]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004.

[4]《公路桥涵养护规范》JTG H11-2004.

[5]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000.

[6]《公路桥梁加固设计规范》JTG/T J22-2008.

[7]《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2004）.

[8]《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）.

旧石拱桥加固维修技术的应用 篇4

关键词：石拱桥,加固,维修技术,应用

目前,全山东省有石拱桥1 000余座,其中绝大部分修建于二十世纪七八十年代。随着近些年经济发展,车流量增加,车辆荷载不断提高,原有的旧石拱桥已无法承担如此大的荷载,出现了各种各样的病害。因此,切实解决好旧桥加固维修技术,不但有利于保障公路行车安全,并能节省一大笔修建新桥的工程费用,有着极其深远的意义。

案例:此项目为省公路局重点科研项目,旨在指导山东省其他旧石拱桥大规模加固维修施工应用。

1 桥梁概况及历史背景

烟台市界河桥,位于省国道206辅线烟汕线烟台市招远境内,中心桩号K131+780。桥梁全长为205.56 m,桥宽为净10.7 m+2×0.95 m人行道,桥面横坡为双向1.5%。该桥为两侧加宽桥梁。老桥部分宽7.6 m,双侧各加宽2.1 m,新老桥上部构造均为17孔净跨径为10 m的石砌拱:老桥矢跨比为1/8,主拱圈高度为0.4 m;新桥矢跨比为1/6,主拱圈厚度为0.5 m。下部构造:老桥部分桥墩为石砌重力式墩身,单排3颗钻孔灌注桩基础,石砌U形桥台;新桥部分为石砌重力式墩台及扩大基础。老桥设计荷载为汽—15,挂—80;新桥设计荷载为汽—20,挂—100。

界河桥老桥部分于1972年竣工通车;1986年左右两侧各加宽2.1 m。

2 桥梁病害情况分析

1)两端桥台台背路基沉陷,大面积网裂;桥面铺装在两侧新老桥结合部位0.8 m范围内出现多道纵桥向贯通开裂,形成网裂,局部凹陷;全桥80%面积网裂,其中左幅网裂尤为严重。

2)经检查发现老桥4号,5号,7号,9号,10号,14号孔主拱圈底面均出现纵向裂缝,缝长在7 m～10 m之间,裂缝最大缝宽在0.25 mm～2 mm之间,已超出《公路桥涵养护规范》规定限值0.5 mm,其中4号主拱圈底面出现4道纵裂,间距1.8 m～2 m,裂缝长度贯通整孔;4号孔主拱圈底面在拱顶附近出现横向贯通并超限的裂缝;最大缝宽为0.4 mm,已超出《公路桥涵养护规范》规定限值0.3 mm;新桥部分各孔拱底均有渗水现象,主要出现位置在拱脚向上3 m范围内,且局部伴随有泛白、流膏现象;多数新老桥拱底结合处出现勾缝砂浆脱落、开裂现象。

3)所有新老桥拱底结合处均出现勾缝砂浆脱落、开裂现象,其中尤以1号,4号,5号,7号,15号孔严重,勾缝砂浆完全脱落,开裂缝宽达3 cm～6 cm。

4)老桥5号,8号,9号,10号,11号,13号桥墩承台外露,混凝土表层砂浆脱落、骨料外露,局部受水冲刷,混凝土缺损。

3 加固设计原理

1)考虑到主拱圈厚度较小,故现浇C30聚丙烯钢筋混凝土加厚主拱圈截面,通过在主拱圈上加设剪力销,以提高两者之间的整体性,达到共同参与受力的目的;新增设钢筋混凝土拱圈与原拱圈共同作用,分担了桥梁活载,减小了原拱圈在活载作用下的应力;且在拱顶2.5 m范围内将主拱圈加固横向钢筋贯穿整个桥宽,加强新老桥之间的横向联系。2)对老桥桥墩外露承台进行防冲刷维护,保证桥梁下部构造的耐久性。

4 施工实施方案

4.1 裂缝封闭处治

4.1.1 清缝处理

剔除缝口表面的松散杂物,用气压为0.2 MPa以上的压缩空气清除缝内浮尘。

4.1.2 埋设灌浆嘴

骑缝用环氧胶泥封缝并埋设、粘贴灌浆嘴,灌浆嘴的间距沿缝长依据缝的宽窄以15 cm～30 cm左右为宜,原则上缝宽可稀、缝窄宜密。

4.1.3 封缝

对缝宽小于0.15 mm的裂缝,沿缝长先涂一层环氧树脂基液,待其初凝后再抹上一层环氧胶泥并排除气泡抹平。

4.1.4 密封检查(气检)

待封缝材料固化后,沿缝涂刷一层肥皂水,并从灌浆嘴中通入气压为0.2 MPa的压缩空气,检查缝的密封效果,对漏气部位应进行补封处理。

4.1.5 灌浆

1)灌浆采用水泥浆。2)灌浆工艺:灌浆顺序由一端向另一端依次连续进行。灌浆压力以0.2 MPa～0.4 MPa为宜,压力逐渐升高,防止骤然加压对管道造成破坏。灌注操作程序:a.接通管道;b.将配制好的水泥浆注入灌浆罐;c.打开储气瓶阀门,调节压力;d.打开灌浆罐通向灌浆嘴的阀门进行灌注;e.待相邻贴嘴冒浆时关闭阀门;f.用木塞封住灌浆嘴,移至下一灌浆嘴灌注,依此压灌至最后一个贴嘴冒浆,并用木塞塞紧,保持恒压继续压灌。当吸浆率小于0.1 L/min时,再续灌5 min～10 min后即可停止灌浆。

4.1.6 封口处理

灌浆后待缝内浆液初凝而不外流时,可拆除灌浆嘴,用环氧胶泥对灌浆孔进行封口抹平。进行灌浆封闭的缝要进行抽样开孔检查,以保证灌浆封闭质量。

4.2 主拱圈加固施工

第一步:在主拱圈的拱底面进行放样钻孔,此后用空压机把孔内杂物吹净,并用蘸有丙酮的棉纱擦洗一遍。

第二步:用胶枪注入孔深2/3的环氧类结构胶,插入锚固钢筋,使孔内结构胶外溢,此现象为最佳,主拱圈拱底植筋时,会遇到锚筋下滑现象,可以采用钢钉固定。

第三步:根据设计,从拱脚起纵桥向各2 m位置布设灌浆管,灌浆管上以梅花形钻有一定孔径大小的孔,带孔的一面朝主拱圈方向,与主拱圈的间距在1 cm左右,把灌浆管固定在锚筋上。

第四步:绑扎钢筋网,钢筋网与锚筋的垂钩衔接处进行焊接,并外加喷水降温。

第五步:主拱圈拱底支模前,应硬化桥下地面防止现浇混凝土下沉,根据拱形量现浇混凝土和竹胶板厚度,此后布设满堂脚手架,钢管根据拱形等进行预弯,预弯后钢筋下部采用多个不同长度钢管并能承受一定重量的螺旋状伸长丝,顶起预弯后放好的钢管,并加以绑扎固定,螺旋部位不必固定,以防浇筑混凝土时加以螺旋式预压,使现浇混凝土与老桥拱底表面结合较为紧密,减少结合处的间隙。

第六步:根据竹胶板的长度、宽度,计算出钢管各个方向的布设间距,搭设满堂支架。钢管上面布设竹胶板时,应遵循从两侧拱脚向拱顶及从左到右或从右到左的原则,两个边必须有一侧根据拱形支立边侧模板,在布设边底模板时应稍微向外伸出主拱圈10 cm～20 cm左右,使侧模与边底模垂直紧密衔接,以防漏浆。把侧模、底模用扎丝加以固定,模板与模板衔接处夹2 cm厚的海绵,防止漏浆。

第七步:根据现场的劳动力、材料、施工进度,可以适当的在横桥向分段浇筑,但必须远离纵向裂缝位置,且横向钢筋不可截断,否则就起不到整体受力的原则,失去了加固的效能。

第八步:在浇筑混凝土前,均匀喷洒一遍水,润湿待浇混凝土的表面,此后采用喷射机的原理,把喷射机连接到空气压缩机上,通过一定的气压,把混凝土输送到待浇筑部位,浇筑时应遵循竹胶板所遵循的原则,受外部环境及喷射机的影响,可以适当调整坍落度,防止喷射机使用时受堵。浇筑混凝土时,必不可少的是振捣,要在模板内外振捣,外侧可以采用附着或振动振捣模板内的混凝土。

第九步:全孔浇筑完毕之后,用预埋的泥浆管灌水泥浆,在灌浆前,应把预埋泥浆管一侧用木塞或橡胶塞封闭,然后采用带有一定气压的泥浆泵连接到外露一侧泥浆管内压浆。应从两侧拱脚起进行预埋灌浆管压浆,待相邻的泥浆管口冒浆时关闭阀门,用塞子封住灌浆管,移至下一个灌浆管灌注,中间间隔4 d～5 d,进行二次灌注。

第十步:7 d～10 d之后可以进行拆模,混凝土养生。

随后的监控测量资料表明,此次维修达到了桥梁的加固要求,整个维修加固程序是可靠的,可以在其他同类桥梁的加固维修过程中推广使用。

参考文献

[1]蒙云,卢波.桥梁加固与改造[M].北京:人民交通出版社,2005.

[2]肖建国,信志刚.公路桥梁施工质量监控[J].内蒙古科技与经济,2005(2):122-123.

[3]袁勇.混凝土结构早期裂缝控制[M].北京:科学出版社,2004.

[4]杨洪义.混凝土桥梁常见裂缝原因浅析[J].山西建筑,2007,33(34):326-327.

轻型肋板石拱桥加固方法初探 篇5

轻型肋板石拱桥加固方法初探

结合某拱桥的.加固改造工程,研究分析了该类桥的病害现象和病害原因,同时探讨了此类特殊拱桥的受力机理,提出了合理的加固改造措施,加固实践表明,该石拱桥加固效果很好,桥梁的承载能力得到了显著提高.

作 者：张建军 ZHANG Jian-jun 作者单位：中铁十二局集团第七工程有限公司,湖南,长沙,410004刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：200935(7)分类号：U448.22关键词：轻型肋板石拱桥 主拱圈 加固

双曲拱桥加固维修实例 篇6

关键词：石拱桥；病害原因；分析；加固措施

1 常见病害及成因分析

1.1 桥面破损

桥面破损对行驶车辆的舒适性和安全性造成一定影响，且可能加剧其他部位损坏。

分析成因如下：

对实腹式拱桥来说，与拱上填料有关，填料施工时未按设计和规范要求，容易在受力的情况下，发生不规则变形，或者台后排水没有处理好，渗入填料，使其变形，造成桥面破损。

空腹式拱桥腹由于拱铰的存在，这些部位往往是裂缝的起源，应在桥面或者与侧墙设置伸缩缝或变形缝。

1.2 防水层失效或破坏

防水层失效或破坏，无法起到防水功能，拱圈漏水，缩短了桥梁的使用寿命。原因分析如下：

实腹式拱桥易找到的一般亚粘土作为防水层，防水施工效果不佳；桥面有渗水，防水层易失效；空腹式拱桥施工时防水层采用油毛毡等易老化材，无法保证沥青麻絮密实。

1.3 拱圈开裂

主拱圈开裂按照拱圈开裂方向可以分为横向裂缝和纵向裂缝。

横向裂缝分析原因如下：

①主拱圈截面石料强度不够或太薄。对其进行内力分析可知，拱脚承受最大负弯矩，拱顶承受最大正弯矩，当荷载内力大于截面抗力时，拱脚上部或拱顶下部容易开裂。

②当主拱圈水平设置，坡桥坡度较大，造成拱圈受力不平衡，容易造成拱圈弯道外侧开裂。

③石拱桥基础均匀沉降、墩台移动，造成拱圈横向开裂，且多发生在L/4处。

④设计时拱轴系数选择不当。

⑤由于施工质量差，出现砌筑工艺不规范、砂浆不饱满等现象。

主拱圈的纵向裂缝成因分析如下：

①基础非均匀沉降；

②结构自身的受力特征影响，如弯桥受离心力作用；

③拱圈在施工时，环与环没有交错搭接，容易桥拱腹发生纵向开裂。

拱桥主拱圈横向裂缝使横向受力性能减弱，即使横向力不变，裂缝也将继续发展，继而导致拱桥承载能力的降低。

主拱圈横向裂缝如果发展到一定深度，开裂面的抗弯惯性矩将大大降低，如果出现开裂严重，结构将失稳破坏。

腹拱圈裂缝：腹拱圈由于开裂现象普遍严重，其主要成因分析如下：

①拱与拱上建筑的联合作用显著；

②铰缝施工不当。施工时，対铰石的选择应挑选质地坚硬强度高无裂缝的石料，并且在施工时对石料进行俢凿以增大接触面积，以防止因施工原因造成石料开裂。

2 主拱圈常用加固措施

石拱桥加固措施较多，主要是增强拱肋、增大拱圈截面、拱波之间的联系等几种基本方法。加固措施原理：

加固方法主要通过增大截面面积、减小截面应力或通过增大容许应力来提高桥梁的承载能力。

目前，常用的加固措施有锚喷混凝土加固、体外预应力加固及钢筋混凝土套箍加固。

2.1 锚喷混凝土加固的原理

用锚入原主拱圈内的锚杆挂设钢筋网，喷射速凝混凝土至结构面层，构成复合主拱圈，与原主拱圈共同作用，提高桥梁承载力。

工艺流程：处理原有裂缝→设置砂浆锚固→主拱圈凿毛、冲洗→挂设钢筋网→喷射混凝土→养生。

施工要点：每次喷护厚度不宜超过5～8cm。若需加厚，需反复多喷几次。

2.2 碳纤维粘贴加固的原理

用钢绞线或高强钢丝等钢材进行预应力施工，使其产生的弯矩和拉力抵销外荷载产生的内力，达到加强和提高桥梁使用性能及承载能力的目的。

①工艺流程：安装锚固板→安装箍圈或定位梢→布设钢丝束→张拉→进行必要的防护处理。

②施工要点：需重视钢材防锈处理。

③钢筋混凝土套箍加固

其原理在于：增大原主拱圈的截面尺寸，新增设钢筋混凝土层与原主拱圈共同作用，分担了桥梁荷载，该加固方法使原主拱圈环状封闭，结构三向受压，提高结构抗压强度，并使桥梁防水蚀、抗风化能力得到增强。

①工艺流程：拆除拱上建筑→冲洗干净→注浆加固→拱圈顶凿毛→拱圈铺设钢筋网→浇筑混凝土

②施工要点：a套箍封闭层采用移动架模现浇施工；b纵向钢筋在拱脚区段予以加密；c砼浇筑时，拱腹面和拱圈两侧面完成后，再进行拱背浇筑；然后由拱脚向拱顶方两侧对称浇筑。

3 结语

石拱桥加固是我国危旧桥梁改造的重要内容和重要课题，针对既有桥梁的损伤、缺陷及使用情况，掌握石拱桥病害形成的原因，并对症下药，制定合理的加固维修方案来提高石拱桥的耐久性、安全性及使用性具有重要意义。

参考文献：

[1]罗英，唐寰澄.中国石拱桥研究[M].北京：人民交通出版社，1993.

[2]蒙云.桥梁加固及改造[M].重庆：重庆大学出版社，1989.

[3]周建庭，刘思孟，李跃军.石拱桥加固改造技术[M].北京：人民交通出版社，2008.

双曲拱桥加固维修实例 篇7

双曲拱桥是我国于1964年自己创造设计的一种桥型结构, 主拱圈在纵向及横向均呈曲线形, 故称之为双曲拱桥。双曲拱桥主拱圈通常是由拱肋、拱波、拱板和横向联系等部分组成。其主要特点是将主拱圈以“化整为零”的方法按先后顺序施工, 再以“集零为整”的组合式整体结构承重。这种桥型的截面抵抗矩较相同材料用量的板拱大, 因而可以节省材料, 且在施工等方面比板拱有较多的优越性。双曲拱桥为我国公路桥梁事业的发展做出了重大贡献, 但是限于当时设计水平和荷载标准偏低, 结构钢材用量少, 双曲拱桥存在着先天不足, 特别是在长期重荷载、大交通量的运营情况下, 大部分双曲拱桥都出现了不同程度的病害, 许多已成为危桥。双曲拱桥的全部荷载都是通过主拱圈传递给墩台的, 主拱圈的承载力和应力水平也就反映了整座桥梁的承载力水平。针对双曲拱桥的特点和传统加固方法的不足点, 我们在加固湖北大悟县芳畈桥时采用了新的加固方法:钢箱拱底推加固法。

1 加固设计机理

预应力底推加固方法的优点主要有两个方面:首先通过预加力消除钢拱与原拱圈之间的空隙, 使外加力在增加很小的情况下钢拱就会发挥作用。其次是通过预加力产生的径向力给原结构卸载, 减少原主拱圈的应力水平;消除后加钢箱拱应力、应变滞后现象, 使钢拱的强度能充分发挥, 提高加固材料的使用效率。

为了说明预应力钢拱承托加固双曲拱桥的机理, 首先假设有一个不考虑自重影响的圆弧拱A, 承受均布静水压力荷载qa的作用。此时拱中内力只有轴力, 弯矩和剪力均为0, 处在理想轴压状态, 拱脚支座反力为FR=qaR。现于拱A的拱腹设置另一完全相同圆弧拱B, 两拱完全紧密贴合, 设其接触面为理想光滑状态。对圆弧拱B的拱脚沿拱轴线施加推力F, 则两圆弧拱共同承担外荷载qa和F。由于两拱之间为理想光滑, 所以两者之间的相互作用力q为轴线径向力。此时圆弧拱A的拱脚反力FR′可用下式表示:

FR′= (qa-q) R。

其中, q为两拱之间相互作用力;R为圆弧拱的半径。

当q=qa时, FR′=0。

设外荷载增加了Δq时, 由于原圆弧拱A和此时作用在圆弧拱B上的拱轴推力F为:

F=qR=qaR=FR。

设外荷载增加了Δq时, 由于原圆弧拱A和承托圆弧拱B具有完全相同的几何和力学特性, 所以:

$F{}_R=F=\frac{1}{2}qR$。

传统的粘钢加固法对主拱圈的刚度提高贡献不大, 而底推加固法却能使主拱圈的刚度提高很多, 使结构在荷载作用下挠度较小, 能大幅度降低原拱圈在荷载作用下的应力[2]。

2 加固设计的要点

2.1 底推力的确定

拱桥由于开裂、拱脚出现位移等原因使拱轴线发生变化, 这样在施加底推力时, 加固钢拱与原拱圈作用力十分复杂, 所以就用有限元模拟实际结构来确定底推力, 注意在建模时一定要用实测的拱轴线。从原理上讲, 在保证加固钢拱的自身强度和稳定的条件下, 加大加固钢拱内的预应力水平可以将原双曲拱桥主拱的应力降到很低。施加过大的底推力不仅造成钢箱拱失稳, 还会增加加固结构的造价, 更主要的是双整体性较差, 混凝土拱肋在长期压应力的作用下产生了不可恢复的徐变变形, 过大的钢拱顶推力会破坏原桥的整体性, 甚至会在拱肋中产生拉应力, 造成结构新的损伤。所以, 在设计加固钢拱的顶推力时应充分考虑原桥主拱肋的应力水平、原桥的损伤情况、加固提载的等级以及钢拱与原主拱肋之间摩擦力导致的预应力损失等因素。

2.2 新旧结构表面的处理

在施加底推力给原拱圈卸载时, 力是通过径向力传递给原拱圈的, 沿切向的摩擦力的存在, 使原拱圈受力不均匀, 如摩擦力过大不仅会造成底推力的损失还会造成原拱圈应力过大, 使其遭到破坏。所以在加固时应采取措施尽量选择早期流动性好、初凝时间长、后期强度高的粘结剂。由于混凝土主拱肋内存在弯矩, 所以在加固钢拱和混凝土拱肋的粘结面间还会产生拉应力。为防止粘结面抗拉强度不足, 造成钢箱拱在施加底推力时发生失稳破坏, 应在加固钢拱上设置吊耳板。在底推力未施加前, 吊耳板螺栓锚固时只限制其径向位移, 而不限制其切向位移, 在顶推结束后与主拱肋两侧可靠连接[3]。

3 工程实例

位于湖北大悟县芳畈镇的芳畈桥是243省道上的一座钢筋混凝土拱桥, 全桥长122 m, 修建于20世纪70年代, 桥梁上部构造为5孔净跨21 m的等截面悬链线空腹式拱, 主拱跨7肋6波7个横系梁, 下部构造为浆砌块石重力式桥墩, 桥面净宽度为:7.0 m行车道+2×0.75 m栏杆 (因设计图纸遗失, 桥梁几何尺寸为现场量测) 。原设计荷载为汽车—15级, 拖车—80级。加固后要求把荷载等级提高到汽车—20级。

经过检测病害主要表现在:横系梁与主拱肋之间的连接处混凝土脱落, 钢筋锈蚀普遍存在;部分腹拱拱顶有横桥向的裂缝, 裂缝宽度为2 mm～3 mm;尤其是两侧引桥腹拱, 拱顶裂缝宽达近10 mm, 而且基本都是贯穿裂缝, 严重威胁了桥梁行车的安全。

在外观检测后, 用两辆轴重为200 kN的汽车做了静载试验, 跨中断面在试验荷载作用下的最大挠度为0.92 mm, 远小于挠度的最大限值L/600, 满足规范对挠度的要求。各工况下, 荷载卸除后, 结构变形的残余值很小, 均未超过20%, 表明结构处于弹性工作状态。通过试验数据表明该桥梁具备一定加固提载潜力。针对其病害及加固要求我们采用了钢箱拱底推加固法。

3.1 主拱加固步骤及要点

主拱加固步骤为:1) 原拱肋混凝土表面处理, 凿除表面破损混凝土, 钢筋及混凝土表面清理干净;采用高标号环氧砂浆补平原损伤部位;2) 主拱轴线实测;3) 钢板及钢构件放样、加工制作 (见图1, 图2) ;4) 主拱根部植筋, 焊接固定加固支座, 浇灌支座混凝土;5) 钢骨架吊装、焊接;6) 焊接临时牛腿, 施加底推力, 浇筑锚固混凝土, 待混凝土凝固后撤除千斤顶;7) 钢骨架两侧用膨胀螺栓与主拱锚固。

主要注意如下几点:1) 在钻锚栓孔时, 要防止把原主拱圈钢筋截断;2) 钢拱要确保跟墩台锚固好;3) 在施加底推力时, 调节千斤顶使其沿轴线方向, 在施加力过程中不应过快, 要仔细观察钢拱及拱桥各部分的状况。

3.2 加固前后力学效应对比

跨中挠度最能反映加固的效果, 加固前后各汽车处于跨中时的跨中挠度如表1所示。

mm

加固前后荷载试验数据表明, 加固前最大挠度值为0.92 mm, 在试验荷载提高50%的情况下, 加固后结构的最大挠度值为0.67 mm, 挠度反而减少了18%, 即加固后承载力提高了68%。该桥加固后已达到公路Ⅱ级的运营要求。

4 结语

1) 底推加固法后加钢拱的重量完全由钢拱承担, 不会把后加荷载传递给桥梁。2) 施加底推力能给原拱圈卸载, 减少了原拱圈的应力水平, 消除了后加钢拱应力、应变滞后的现象, 提高了材料的利用率。3) 底推加固法在施工时对原拱圈基本上不会造成损伤, 不会降低原拱圈的承载力。4) 传统加固法主要靠新老结构接触面之间的剪力来发挥加固作用, 而底推法则主要是靠径向力来发挥作用。这就避免了新老结构粘结不好, 加固结构在使用中应力水平低下而不能发挥作用。5) 本加固结构不影响桥上交通, 也不影响桥下净空, 对原桥的影响较小。

摘要：以工程实例为依托, 介绍了底推加固法加固双曲拱桥的力学机理、加固的具体步骤及在加固过程中应注意的关键点, 并针对具体桥梁对加固前后的力学效果进行了比较, 以证明底推加固法的可行性。

关键词：钢箱拱,底推力,加固,双曲拱桥

参考文献

[1]徐家云, 袁海庆, 王吉.双曲拱桥加固新措施[J].武汉建筑学院学报, 2001 (12) :36.

[2]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社, 1989.

[3]徐历娟.钢筋混凝土结构粘钢加固新技术的研究及应用[J].山东冶金, 2002 (8) :79-80.

增大截面法加固双曲拱桥 篇8

1.1 敖汉桥简况

敖汉桥位于G101线上K420+487处,竣工于1967年,全长44.2m。

该桥原设计荷载等级汽-13,拖-60,桥面为净7.0+2×0.75m,上部构造为2孔15m双曲拱,矢跨比为1/6,拱轴系数1.167,横向7肋6波;下部构造为重力式实体桥墩和重力式U形桥台。桥墩台基础为薄壁沉井基础。桥梁主拱圈下边缘的坐标如表1所示。

主拱圈的拱肋为钢筋混凝土结构,拱波与拱板为标号较低的混凝土。在对桥梁的混凝土用ZC3-A型回弹仪进行检测时,整理出表2中的数据。根据数据推算,拱肋、腹拱混凝土标号为C25,拱波混凝土标号为C15。

1.2 敖汉桥当今使用情况

该桥位于G101国道上,交通一向繁忙。是阜新通向沈阳及周边郊县的主要通道。距该桥60km,建有阜新的主要几大煤矿,每天都有运煤重车途径该桥,随着阜新经济的转型,此桥的交通量日益增长。此外,外省大型集装箱及重型机械的运输车队也曾多次经过该桥。

桥位在汛期河床处有冲刷,但无明显变化,其孔径可满足泄洪要求。

该桥曾经进行过外观及桥面的修整,但拱圈及墩台等受力结构未做处理。此桥在荷载作用下的沉降已完成,地基趋于稳定。

2 敖汉桥的病害状况及原因分析

2.1 敖汉桥的病害状况

桥面纵向变形呈波浪形,除桥两侧桥面沉陷达30cm外,其余幅度不大,但桥面铺装碾压破碎较为严重,集中在墩顶附近。路缘石及安全带因受挤压而整体外移,最大处达40cm。桥面栏杆损坏严重,已残缺不全。

主拱圈拱肋无明显破损,在拱脚3m范围内发现纵向微小裂缝,拱顶下沉10cm;拱波纵向裂缝严重,尤其表现在桥梁跨中位置,几乎贯通全拱。且纵向裂缝较宽,达4mm,检查中两孔情况相似;在各孔拱波与拱肋连接处,大部分都有裂缝,拱肋上有的地方有水迹,说明拱板拱波有渗水的地方;有的横系梁破损露筋。

腹拱拱圈外侧有被压碎的现象,内侧混凝土有局部脱落,腹拱拱脚及拱顶处有拱圈石相对错开,立墙未发现明显鼓肚及裂缝。

桥墩墩身的浆砌片石被水冲刷严重,无鼓肚裂缝现象。桥台处沉降缝不均匀的开裂,表明桥台或桥墩有不均匀下沉现象。

2.2 病害原因分析

(1)重车交通量的不断增长:

重车的日益增加,病害则日见严重,且随着交通量的增加,桥上会车的机会变多,经常性的重车偏载对桥中心线附近拱圈进行反复交替的剪切。

(2)施工原因:

限于历史原因和当时的施工管理方法,在质量控制环节存在着一定问题,表现在施工工艺的先进性、建材的质量上及施工人员的整体素质上等。

(3)自然条件原因:

阜新地区昼夜温差较大,温差的变化给结构带来很大的内力,对拱圈的影响是很不利的。除此之外桥梁主体受自然风化较为严重。

2.3 加固维修的目标

根据所分析情况,针对性的对该桥各个部位进行病害处理与结构加固,在充分发挥原桥潜在的承载力,延长桥梁原有使用寿命,并将桥梁的设计荷载标准由汽-13、拖-60,提高至汽-20、挂-100,以适应日益增长的交通量和车辆轴载。

3 针对各部位的处理方案

通过对该桥的检查和分析的情况来看,尚未发现墩台基础出现病害,不管墩台是否在基岩上,都没有发现有位移的现象。虽然有迹象表明桥梁的墩台基础有不均匀下降的现象。但该桥在使用多年以来,墩台基础的沉降已完成并趋于稳定。桥墩台身除了表面冲刷和风化外,也没有发现鼓肚、各种方向裂纹等结构性的破坏。所以,对该桥的加固主要针对上部结构。

3.1 主拱圈加固

由于原横系梁尺寸偏小,提载后横向刚度相对较小,属薄弱构件。对此将全桥8根横系梁由104cm×9cm×9cm加大截面尺寸至104cm×13cm×17cm,以加强横向整体性,使全拱宽共同受力。

增大拱圈截面是拱桥加固一种偏于安全的方法,但如何使新旧混凝土很好结合并共同受力,是一个值得研究和探讨的课题,我们在敖汉桥的加固过程中,在拆除原拱上建筑后,在拱背上浇筑C30膨胀混凝土补强层,膨胀混凝土膨胀过程中产生的自应力,在抵消混凝土收缩徐变的同时与原拱圈很好地结合在一起,主拱圈加固断面如图1所示。

加固设计时,将拱肋、拱波、护拱的旧混凝土换算成等效面积的C30混凝土,按汽—20荷载标准计算,膨胀混凝土补强厚度为19cm。在桥梁的承载力检算时,拱脚截面出现了大偏心的受力情况,也就是说拱脚截面上边缘出现了拉应力。为了加强拱脚截面抵抗负弯矩的作用,在拱脚至1/4跨径处,配置了钢筋网,如图2所示。

3.2 腹拱和实腹段的处理

拆除后的腹拱立墙及实腹段侧墙按原结构尺寸以M7.5号砂浆砌块石重新砌筑。更换腹拱圈中破坏的预制块,按原结构尺寸和结构形式安装。拱上填料改为C10混凝土,以改善砂石填料不易夯实的情况发生。

3.3 桥面

由于原桥面没有桥面钢筋混凝土铺装,这很容易因桥面缺乏整体性而造成破坏,为增加全桥的整体刚度,对桥面铺装的加固采用铺设钢筋混凝土铺装层,路缘处厚10cm,桥中线上厚17cm,预留向两侧的2%横坡。然后在铺装层上修筑3cm厚沥青混凝土耐磨层。如图3所示。

钢筋混凝土桥面根据文克来地基板理论,采用间距为25cm的构造配筋,混凝土材料选用C30、钢筋为Φ12(II级)和Φ8(I级)。

3.4 桥墩台

桥墩除外观表现为浆砌片石的砌体外,无法考证桥墩内部尺寸与构造,对结构的验算带来很大困难。但从调查情况来看,桥墩台没有结构性损伤,只是在水冲刷下,浆砌墩身大部砂浆冲空。针对这种情况,所以采用类比法,即同类工程中,破坏程度更高,提载幅度更大的桥梁为加固经验,以保守的方式处理该桥墩台。

沿墩身下挖至沉井基础顶面,采用预应力锚索喷射5cm厚混凝土的方法。预应力锚索用Φ20的螺纹钢筋制造,从基础顶部一直到拱脚位置每隔50cm设置一箍,总共设置6道。桥墩的加固如图4所示。

4 膨胀混凝土在加固中的应用

一般普通混凝土在硬化之后,其体积是收缩的。膨胀混凝土的使用,是为了补偿混凝土的这部分收缩,使新旧混凝土更好结合。而且,拱波下的水迹说明上部拱板有渗水的地方,使用膨胀混凝土也能够很好的防渗。普通混凝土本身抗拉强度低,在硬化收缩时,自身也会产生拉应力。补强的混凝土在外侧产生不利于结构的拉应力。膨胀混凝土产生的自应力在一定程度上或完全抵消这两种拉应力。这就更降低了混凝土的受拉破坏的可能性。《混凝土外加剂应用技术规范》GBJ50119中规定,补偿收缩混凝土的应用范围为:构件补强、渗漏修补等。所以,在此类旧桥加固中在普通水泥里掺入膨胀剂是有必要的。

拱圈的加固所使用的补强混凝土的标号是C30,为了使新旧混凝土更好的结合,设计中在混凝土中掺入一定量的膨胀剂。根据试验结果,本次加固中膨胀剂的掺量确定为10%,膨胀剂型号为UEA—W。

5 结束语

本文介绍采用膨胀混凝土增大拱圈截面的方法,对双曲拱桥进行提载加固,为延长目前仍大量现役使用的双曲拱桥的使用寿命提供了一种现实可行的方法,经动静载检测实验,完全达到汽—20技术标准。

摘要：双曲拱桥是我国上世纪6080年代大量采用的一种桥梁结构形式,因其具有节省钢材,可无支架施工等特点而倍受推崇,但由于受当时经济、技术等多方条件限制,设计荷载普遍较低。目前普遍面临加固提载的问题,以国道G101线的敖汉桥为例,介绍对双曲拱桥进行了加固提载的实例。

某公路双曲拱桥加固方法分析 篇9

双曲拱桥自1964年在无锡首创以来, 由于具有造型美观、结构轻巧、节省钢材、能充分利用砖石材料的抗压性能施工周期短等优点, 在我国20世纪60年代至80年代得到了广泛的应用, 已修建的双曲拱桥达4 000余座, 占同期全国修建的公路桥梁总数的25%。这些桥梁的修建对当时的交通发展起到了积极作用, 但随着时间的推移, 一方面双曲拱桥会由于各种不利原因 (如桥面排水不畅、钢筋锈蚀、混凝土碳化等) 导致不同程度地存在缺陷、病害;另一方面限于当时设计水平和荷载标准偏低, 且双曲拱桥本身存在横向联结能力及整体结构性能差等缺点, 在长期重荷载、大交通量的运营情况下, 更加重了双曲拱桥的病害, 因此对双曲拱桥旧桥的加固改造是一项急需解决的问题。

本文针对某3孔20m跨径双曲拱桥存在的病害, 分别对桥面、主拱、腹拱等构件提出了相应的加固方法, 并采用MIDAS软件对加固设计方案进行了验算。结果表明:加固后的桥梁刚度及承载能力可以满足公路-Ⅱ级荷载等级的要求。

1 桥梁概况

某空腹式双曲拱桥上部结构的跨径为3~20 m, 主拱矢跨比为1/6, 拱轴系数m=2.814, 主拱圈由5肋4波组成, 中间拱肋截面为倒T型, 边拱肋截面为L型, 主拱肋间距为1.9 m。拱波净跨径为1.6 m, 净矢高为0.35 m。桥面宽度为净-7+2×0.5 m。桥墩为圆端形重力式桥墩, 桥台为U型桥台, 墩台基础为刚性扩大基础, 全桥立面布置见图1, 横断面布置见图2。

目前, 该桥的主要病害有:该桥桥面铺装层因常年失修, 原沥青混凝土路面已经完全磨损, 桥面局部沉降, 导致路面不平顺, 桥面渗水严重, 致使拱上填料含水量增大发生膨胀, 从而导致桥面变形, 拱腹侧墙发生明显外移, 栏杆也随之发生外移。因桥面防水层失效, 拱圈及拱波上有渗水现象, 腹拱个别拱圈顶部出现明显裂缝, 主拱拱脚局部有裂缝。

该桥建成于1980年, 当时设计荷载为汽车-15级, 挂车-80级。由于该桥目前病害严重, 如桥面不平顺、渗水严重、腹拱圈顶部裂缝发育以及主拱拱脚产生裂缝, 导致该桥承载能力已经严重下降。同时该桥目前的车辆通行情况也超出了汽车-15级的荷载等级。依据桥梁目前的病害以及车辆通行状况, 桥梁养护部门决定对该桥进行加固改造, 确定加固后该桥的设计荷载应满足公路-Ⅱ级的荷载通行要求。

2 加固设计

2.1 主拱加固方法

由于该桥主拱拱脚存在裂缝, 需对主拱进行加固。加固措施为:在主拱顶面粘贴长度为12 m厚为6 mm的钢板。拱肋粘贴加固补强钢板采用16号锰钢, 钢板除锈应彻底, 粘贴面要求有一定粗糙度, 以便于旧拱肋较好的粘结, 对钢板外露表面涂一层环氧涂层, 每层厚度在2.0 mm以上, 拱顶加固设计见图3。在对拱脚拱背处浇筑15 cm钢筋混凝土加大拱背截面, 纵向钢筋应伸入拱座内, 以承受拱脚上缘的拉力, 见图4。

2.2 腹拱加固方法

为防止腹拱圈裂缝的进一步开展, 首先对缺损破坏混凝土凿除后用M12水泥砂浆修补平整, 对腹拱圈产生的裂缝进行灌浆处理, 然后采用碳纤维布粘贴加固。碳纤维布轻而薄, 施工时不需要大型设备, 粘贴后占用的空间很小, 基本不增加结构自重及截面尺寸。这在旧桥改造工程空间受限制的情况下, 显示出了极大的优越性。

2.3 桥面加固方法

原桥面为柔性桥面, 整体性较差, 容易产生横向位移, 本次加固设计拆除旧桥面板, 换为钢筋混凝土连续桥面板, 提高桥面的整体受力性能, 桥面采用C40防水混凝土。

2.4 更换主拱填料

更换主拱填料为C10贫混凝土, 防止桥面及侧墙再次变形。修复已经损坏的侧墙。

2.5 更换栏杆

拆除以前的栏杆, 按照设计重新预制安装栏杆。在墩台处的桥面设置伸缩缝, 在接缝处设置传力杆, 改善桥面行车状况和加强拱的整体受力。在桥面设置横坡, 同时两侧设置泄水管。

3 加固后桥梁承载能力验算

采用有限元软件Midas软件, 取出其中一片主拱圈 (最不利) 进行建模。主拱、立柱、腹孔圈、桥面以及桥墩均采用空间梁单元模拟, 墩底进行固结, 计算模型见图5。采用偏心受压法计算结构横向分布系数。加固设计荷载等级为公路-Ⅱ级。控制截面选取拱脚截面、L/4拱截面及拱顶截面分别进行了承载能力验算。主各控制截面按偏心钢筋混凝土受压构件验算, 验算结果见表1

从表1可见, 加固后主拱各控制截面的承载能力均满足规范要求, 说明加固设计方案是可行的, 加固后的桥梁能可以满足公路-Ⅱ级的通行能力。

4 结束语

我国大部分双曲拱桥已经运营数十年, 大多桥梁病害较重, 需维修与加固。寻求经济、实用、便捷的加固整治方法, 以提高原桥的使用寿命和承载能力, 是一项十分重要的工作。对在役小跨度公路双曲拱桥的拱顶正弯矩区主拱肋底面粘贴钢板进行加固, 同时在拱脚负弯矩区增大混凝土截面, 可显著提高桥梁的承载能力。粘贴钢板加固施工周期短、工艺简便、投资少、对环境和交通影响小。若桥面排水不畅, 桥面渗水, 应同时更换主拱填料, 并现浇桥面板, 可提高桥梁的整体刚度。因此对旧桥的加固改造应充分利用既有的设计手段、高强材料和成熟的施工工艺, 使旧桥的加固改造技术更合理经济、更完善。[ID:001044]

摘要：针对某20m公路双曲拱桥的实际病害, 提出了在主拱顶拱肋底面粘贴钢板, 同时在拱脚现浇混凝土增大截面的加固设计方法。应用Midas软件建立有限元计算模型, 对加固后桥梁的承载能力进行了验算。结果表明:加固后该桥能够满足公路-II级荷载通行的要求, 加固方法实用、有效。

关键词：双曲拱桥,承载能力,加固,设计

参考文献

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[3]宋健.粘钢法在双曲拱桥加固中的应用[J].内蒙古公路与运输, 2006, 31 (4) :48-51.

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[5]解东亮.碳纤维布在双曲拱桥改造加固中的应用[J].建筑技术与应用, 2005, 26 (6) :33-34.

双曲拱桥的病害检测及加固措施 篇10

某双曲拱桥, 主跨结构2×50m空腹式混凝土双曲拱桥, 修建于70年代, 设计荷载为汽-13级, 拖-60。该桥净跨L0=50m, 拱矢高F0=5.6m, F0/L0=1/9, 拱轴系数为4, 为悬链线结构形式。桥面宽为6.5+2×0.45m, 主拱圈厚度为0.93m, 主拱圈全宽为7.00m。拱上建筑由石砌横墙和石砌腹拱圈组成, 腹拱圈为圆弧拱, 跨径为2.5 m, 净矢跨比为1/3, 拱圈厚度为0.30m, 横墙厚度为0.5m。

2 桥梁病害

2.1 桥面系

桥面部分栏杆构件出现松动、栏杆柱接头露筋、混凝土剥落现象。

2.2 主拱圈

2.2.1 第1跨

(1) 距1#墩4m处7#肋腹板出现掉块、钢筋锈蚀, 面积:0.15m×1m;

(2) 第7#横系梁 (5#～6#肋间) , 出现1条竖向通长裂缝, 缝宽0.12mm;

(3) 第7#拱肋下游侧腹板, 拱顶1m范围内出现3条径向微裂缝, 缝宽0.1mm, 缝长10cm;

(4) 第1#拱肋上游侧腹板, 拱顶1m范围内出现1条径向微裂缝, 缝宽0.1mm, 缝长10cm;

(5) 18#横系梁 (5#～6#肋间) 出现竖向通长裂缝, 缝宽0.16mm;

(6) 21#横系梁 (6#～7#肋间) 出现2处掉块, 面积分别为0.1m×0.06m和0.05m×0.05m;

(7) 20#、22#横系梁 (6#～7#肋间) 出现1处掉块, 面积0.1m×0.05m;

(8) 23#横系梁 (5#～6#肋间) 出现2处掉块、钢筋锈蚀, 面积均为0.15m×0.05m。

2.2.2 第2跨

(1) 第2跨靠2#台拱脚拱背距上游侧4.1m处出现1条纵向裂缝, 缝宽0.1mm, 缝长1.20m;

(2) 2#台第3#横系梁 (5#～6#肋间) 掉块露筋, 体积0.1m×0.05m×0.03m;

(3) 2#台3#横系梁 (4#～5#肋间) 掉块露筋, 体积0.08m×0.03m×0.3m;

(4) 2#台8#横系梁 (5#～6#肋间) 靠5#肋端部出现竖向通长裂缝, 缝宽0.4mm;

(5) 第2跨靠1#墩侧腹拱圈渗水、流白灰。

2.3 拱上建筑

(1) 0#台2#腹拱圈上下游侧1条砌缝开裂, 腹拱圈与拱上填料出现剥离、开裂;

(2) 0#台4#腹拱处拱肋拱背中部出现一条纵向裂缝, 缝宽0.2mm, 缝长2.2m;

(3) 0#台上游侧5#腹拱与实腹段结合处出现一处渗水痕迹, 面积1.5m×1.0m;

(4) 1#墩10#腹拱圈有3处竖向砌缝开裂、掉浆, 腹拱圈与填料剥离、开裂;

(5) 1#墩9#腹拱圈靠10#腹拱侧与填料剥离、开裂;

(6) 1#墩8#腹拱圈出现3处竖向砌缝开裂, 拱上填料出现1处块体压碎, 面积10cm×20cm;

(7) 0#台、1#墩和2#台拱脚附近拱背上长有杂草。

2.4 墩台

(1) 0#台拱座出现2条竖向裂缝, 缝宽0.16mm, 缝长0.6m;

(2) 1#墩第一跨侧拱座出现5条竖向通长裂缝, 缝宽0.3mm;

(3) 第2跨2#台拱座出现4条竖向裂缝, 缝宽0.4mm, 缝长0.5m;

2.5 水下探摸

2.5.1 1#墩的检查结果

(1) 墩身水上部分由20层的浆砌条块石组成, 每层高为25cm。

(2) 墩身水下部分由2～7层的浆砌条块石组成, 每层高为25cm。

(3) 墩身上游侧与河床交界处有一圈基础混凝土沿, 沿宽20cm, 沿高25cm, 其他3个侧面没有发现基础混凝土沿。

(4) 墩身的各个侧面表体相对干净。

(5) 墩身与河床交界处的四周为泥砂夹带鹅卵石。

(7) 平面图中的a、b、c、d、e、f、g、h的八个检测点的水深分别为1.63m、1.7m、1.7m、1.15m、0.4m、0.4m、1.14m、1.44m。

(8) 本墩无发现缺陷或病害。

2.5.2 2#台的检查结果

(1) 整个桥台干出, 桥台基础座落在干出的礁盘上。

(2) 桥台底部有5个小台阶, 每个台阶高度为25cm, 宽13cm。小台阶上再垂直浆砌块石, 垂直浆砌块石有18层, 每层30cm。

(3) 桥台正面宽8.2m, 下游侧宽2.6m, 上游侧宽9.85m。

(4) 本桥台无发现缺陷或病害。

2.6 拱肋混凝土强度检测

根据《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》 (JGJ/T 23-2001) 一般规定, 在相同的生产工艺条件下, 混凝土强度等级相同, 原材料、配合比、成型工艺、养护条件基本一致且龄期相近的同类结构或构件可以按批进行检测。全桥共14片拱肋, 随机抽取其中2片拱肋进行回弹试验。每片拱肋各取10个混凝土回弹测区, 混凝土回弹测区均为20cm×20cm正方形, 每个测区测试16个测点。碳化深度实测结果大于6mm, 检测结果详见表1。

3 病害原因分析

(1) 上部结构双曲拱拱肋基本完好, 第1跨跨中截面附近有垂直于拱轴方向的径向裂缝, 最大缝宽为0.1mm, 缝宽小于限值0.3mm。主要原因在于所在路线等级较低, 通行的超载车辆使拱肋短期内遭受过大的弯矩, 导致拱肋出现径向裂缝。

(2) 第1跨1#拱肋拱脚附近混凝土剥落、露筋。主要原因是该桥为7肋6波结构, 边肋与侧墙齐平, 雨水容易沿边肋汇流到拱脚位置, 拱脚处混凝土长期潮湿, 易引起钢筋锈蚀、体积膨胀, 导致混凝土剥落。

(3) 0#台和1#墩上的腹拱圈与拱上填料剥离、开裂, 这是由于第1跨的主拱圈出现下沉, 腹拱圈和拱上填料两者的变形不一致, 从而导致前者的剥离、开裂。

(4) 桥面部分栏杆构件出现松动、栏杆柱接头露筋、混凝土剥落现象;部分栏杆整体外倾、栏杆柱接头混凝土脱落、露筋。这是由于该桥人行道和栏杆为预制拼装结构, 长期行车冲击导致人行道和栏杆构件松动, 特别是铺装层出现局部碎裂和坑槽后, 更加重了冲击振动现象。

4 加固措施

该桥自建成通车以来, 由于营运时间较长, 交通量的快速增长, 又原桥设计荷载偏低, 加之维修养护的欠缺, 故出现了较严重的病害。通过采用粘钢和粘碳纤维布加固主拱肋, 粘钢加固拱上立柱, 套拱加固腹拱, 以及改造桥面铺装层和人行道系, 达到提高主拱圈承载能力、改善桥梁荷载横向分布性能、提高整桥承载能力的目的。具体方式:

(1) 主拱圈加固

为改善拱顶、拱脚的受力性能, 使大桥能够继续安全地使用, 采用了粘贴碳纤维布及现浇混凝土的加固主拱措施。

第一、二跨拱肋拱顶腹缘10m长范围 (弧长) 粘贴1层碳纤维布;第二跨拱肋拱顶腹缘13m长范围 (弧长) 粘贴1层碳纤维布, 拱顶腹缘30m长范围 (弧长) 粘贴1层碳纤维布, 共粘贴两层碳纤维布, 达到增强拱肋的抗弯能力和整体刚度。全桥两跨主拱圈拱脚附近拱背上缘 (2个边腹孔内) 设置锚固短钢筋和一层钢筋网, 并现浇10cm厚混凝土层 (要求先将拱板间凹槽浇平后再设置钢筋网) , 显著增大拱脚区段的截面刚度, 使大桥在受力上由等截面无铰拱转变为变截面无铰拱, 变截面无铰拱的负弯矩随拱脚刚度的增加而增大, 从而对拱顶的正弯矩有“卸载”作用, 使拱顶正弯矩减小, 有利于改善拱脚、拱顶的受力状态, 提高大桥的承载能力。第二孔第1#、2#两根拱肋采取粘钢加固, 提高其承载能力。

同时对所有拱肋、横向联系、及其腹拱圈与填料之间的裂缝, 以及拱波出现的裂缝进行压浆封闭处理, 涂刷阻锈剂。

(2) 拱上立柱的加固

对没有出现病害的拱上立柱采取涂刷阻锈剂处理, 延长使用寿命;对出现病害的立柱, 先对病害部位进行清理修复, 再对立柱涂刷阻锈剂, 并粘帖钢板加固。

(3) 腹拱加固

在各腹拱的拱腹设置一层钢筋网, 并锚喷10cm厚混凝土, 以提高腹拱的承载能力和抗风化能力。在施工过程中, 应注意的是:设计锚喷混凝土厚度为10cm, 若一次性喷射容易因喷射混凝土的自重大于腹拱拱顶受喷面的粘结强度, 而下垂或脱落, 因此必须采用分层喷射, 每层厚度宜为2～3cm。

(4) 桥面系改造

先凿除原破损桥面铺装层, 按原铺装层20cm厚度重新铺设成钢筋混凝土铺装层, 提高桥面系的整体性, 改善桥梁受力情况。同时, 按原桥面系设置伸缩的位置重新设置“三防式”伸缩缝。

(5) 人行道系改造

拆除原破损人行道系, 重新进行预制和安装。栏杆全部拆除, 重新安装, 对于脱落破损部分进行更换, 刷饰面漆。

实践证明, 采用碳纤维增强和粘钢技术对桥梁的承载能力提高明显, 并能达到缩短工期、节省工程造价的目的。经过整治加固后的双曲拱桥, 桥跨结构表现出较大的刚度和强度, 提高到新的荷载等级汽-20、挂-100后, 在正常使用极限状态, 主拱圈竖向正负挠度最大绝对值之和小于《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》规定的L /1000限值。在承载能力极限状态, 在荷载组合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下, 拱顶截面、L/4截面和拱脚截面的应力, 强度都能满足规范要求。

5 结 语

双曲拱桥是我国在特定历史时期的桥梁形式, 由于它具有造价低、材料省、设备少、施工快、工艺简便、结构轻巧美观等优点, 在我国桥梁建设中得到了广泛应用。我国大部分双曲拱桥建成于20世纪50至70年代, 已经运营数十年, 随着通行重型施工车辆和运输大件设备, 已不适应目前运营荷载和将来交通发展的要求, 大批桥梁需检测维修与加固。危、旧桥整治与加固已经成为当今我国公路养护的一项日益繁重而紧迫的工作。在这种情况下, 寻求经济实用而便捷的加固整治方法和施工工艺, 对原桥梁进行整治加固, 以提高其寿命和承载能力, 是一项十分必要的工作。

摘要：结合某双曲拱桥外观检查结果对其病害产生原因进行分析总结, 提出加固措施。

关键词：双曲拱桥,检测,病害分析,加固

参考文献

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钢筋混凝土双曲拱桥加固计算研究 篇11

新中国建立以来, 桥梁建设突飞猛进, 但随着经济的发展及时间的推移, 许多50年代, 甚至70年代修建的桥梁, 已经运营30~50年, 各种病害及交通量的猛增, 使得这些桥梁无法承受现在的需要[1]。但是交通运输的承载能力和安全运行都需要桥梁及时地提升质量, 以满足现代社会发展的需求。对于数量众多的旧桥, 其主体结构其实并没有多大的破坏, 推到重建会造成重大的浪费。因此, 旧桥的加固就有重大的社会意义与经济效益。

2 钢筋混凝土拱桥的加固方法

针对不同的桥梁, 加固的方法也不尽相同, 根据桥梁加固规范, 现行的桥梁加固方法主要有增大截面加固法, 粘贴钢板及纤维复合材料法, 体外预应力加固法等[2], 对于钢筋混凝土拱桥, 加固方法如表1[3]。

3 工程概况

中环大桥桥梁全长196.00m, 桥面总宽12.00m。该桥桥面布置为1.50m (左侧人行道) +9.00m (行车道) +1.50m (右侧人行道) 。中环大桥主桥上部结构采用跨径100.0m钢筋混凝土双曲拱, 主拱圈净矢高度为20.0m, 矢跨比1/5。引桥上部结构采用3×10.0m钢筋混凝土简支T梁。主桥、引桥下部结构均采用浆砌片石U型桥台, 引桥桥墩采用柱式墩, 墩台均采用扩大基础。全桥在桥台两侧设置钢筋防撞护栏, 桥面铺装采用沥青表面。

该桥于1978年5月竣工, 设计荷载为“汽-15, 挂-80”。加固设计荷载等级为“公路-Ⅱ级”, 加固设计桥面净宽维持原设计不变:1.50m (左侧人行道) +9.00m (行车道) +1.50m (右侧人行道) 。

据中环大桥检测发现, 大桥主桥腹拱存在21条裂缝, 其中存在10条纵向裂缝, 可测总长为10.1m, 最大缝宽为1.40mm, 存在10条横、竖裂缝, 总长4m, 最大缝宽0.70mm, 存在1条斜向裂缝;存在4处破损, 2处渗水, 7处开裂, 2处蜂窝, 6处露筋, 全桥泄水孔处均有锈蚀。主桥主拱肋、拱背存在14处露筋, 1处锈蚀, 1处锈胀;3处渗水, 1处破损, 3处蜂窝, 2处泛白, 11处侵蚀。因此, 为了提高桥梁承载能力, 保证桥梁的安全运营, 满足交通运输的发展, 对该桥进行加固施工设计。

4 加固措施及计算

中环大桥主要加固措施:主拱肋拱底和拱侧分别增加厚度为20cm和12cm的自密实钢筋混凝土套拱;腹拱拱腹板底增加厚度为15cm的C30自密实钢筋混凝土套拱;环江大桥引桥主要为梁底粘贴钢板加固。加固后桥梁设计荷载等级为公路-Ⅱ级。

大桥加固立面图及平面图见下图;桥梁主拱圈、腹拱圈横断面分别见图1、图2。

采用Midas/civil结构计算软件, 建立空间梁单元模型进行内力计算, 拱上填料加固前和加固后均用梯形线荷载模拟, 车道荷载作用于桥面梁单元, 通过填料传递至主拱与腹拱。主拱按无铰拱计算。

4.1 加固前后计算结果对比

由表中验算结果知:加固后主拱圈和腹拱在各主要控制截面强度在承载能力极限状态下均满足公路-II级荷载等级要求。

注:计算过程中材料的轴心抗压强度fcd取11.5Mpa, 弯曲抗拉强度ftd取1.23Mpa。

4.2 主拱整体验算

拱的轴向力设计值计算如下:

满足规范要求。对于L/4截面:荷载短期效应下最大的负挠度 (向上) 为:-14.6mm, 最大的正挠度 (向下) 为:35.1mm, 绝对值之和为:20.5mm, 小于L/1000=100.0mm。对于拱顶截面:荷载短期效应组合作用下最大的负挠度 (向上) 为:-18.2mm, 最大的正挠度 (向下) 为:61.4mm, 绝对值之和为:43.2mm, 小于L/1000=100.0mm。由上述验算可判定:加固后主拱圈挠度验算满足规范要求。

5 结论

根据计算, 中环大桥加固前主拱、腹拱均不满足规范规定的“公路-Ⅱ级”强度及稳定性验算要求, 加固后主拱、腹拱均满足“公路-Ⅱ级”强度、稳定性、挠度的规范要求;且加固后拱脚水平推力及竖向力增幅均较小。证明采用这种增大截面的方法加固是可行的, 为同类型桥梁加固提供一个参考。

参考文献

[1]吴俊.桥梁的维修与加固[J].山西交通科技, 2012, 6.[1]吴俊.桥梁的维修与加固[J].山西交通科技, 2012, 6.

[2]中交公路规划设计院.JTG D60) 2004公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.[2]中交公路规划设计院.JTG D60) 2004公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.