薛浩偉

（益陽(yáng)市公路局，湖南 益陽(yáng) 413000）

1 工程概況

某大橋位于某河上，于1972年建成通車。主橋?yàn)?×50m（凈）等截面懸鏈線雙曲拱橋，矢高6.25m，全長(zhǎng) 178m；橋面寬度：凈 9m＋2×1.5m（人行道），墩臺(tái)為片石混凝土，見(jiàn)圖1。

原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)：汽－18，拖80。矢跨比：f/l= 1 /8。

圖1 某大橋示意圖（單位：m）

2 主要病害

經(jīng)過(guò)外觀檢測(cè)與評(píng)定，大橋主要病害見(jiàn)表1：

表1 大橋主要病害

綜合評(píng)定結(jié)論：該橋病害情況較嚴(yán)重，已不能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，為了保證該橋的安全運(yùn)營(yíng)，對(duì)該橋應(yīng)進(jìn)行全面的維修加固處理。

3 結(jié)構(gòu)承載力分析與加固方案設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算假定

結(jié)構(gòu)分析時(shí)，作如下假定：忽略橫系梁的重量；整體溫升考慮15℃，整體溫降考慮10℃；考慮拱頂上部為實(shí)腹；上部溫度升降速度比下部慢，取局部溫差為10℃；考慮活載布置，設(shè)置虛擬水平橋面，不計(jì)重量，與下部結(jié)構(gòu)鉸接，腹拱實(shí)際與下面的蓋梁連接為鉸接，按實(shí)際情況處理；橋墩與拱身剛度比較大，取三跨中的一跨進(jìn)行分析，不考慮連拱影響；主拱圈按無(wú)鉸拱處理，分為36個(gè)單元，單元?jiǎng)澐謺r(shí)考慮盡可能平均劃分并注意與立柱的連接點(diǎn)，具體單元、結(jié)點(diǎn)劃分見(jiàn)圖2。

圖2 有限元法單元?jiǎng)澐?/p>

3.2 加固方案設(shè)計(jì)

（1）加固維修方案一

①主拱圈

拱肋從底面加高10cm，側(cè)面兩側(cè)加寬8cm，錨噴C30混凝土；在拱背距拱腳約1/4跨內(nèi)固定一層鋼筋網(wǎng)，并現(xiàn)澆 10cm厚混凝土，以提高拱腳段抗負(fù)彎矩的能力；拱波底面外包鋼筋網(wǎng)，錨噴C30混凝土，厚8cm。

主拱圈加固結(jié)構(gòu)布置詳見(jiàn)圖3。

圖3 主拱圈加固示意圖

②橫向聯(lián)系

原橫系梁改為橫隔板，橫隔板的加強(qiáng)筋鋼筋網(wǎng)分別與拱波、拱肋焊接，并與原橫系梁通過(guò)錨筋連接，并且在薄弱部位相應(yīng)新增橫隔板；橫系梁加固構(gòu)造詳見(jiàn)圖4。

圖4 橫系梁加固構(gòu)造

③拱上立柱

采用鋼絲網(wǎng)套箍加強(qiáng)，抹3cm厚水泥砂漿。

④腹拱

采用6cm厚C30錨噴混凝土加固，對(duì)于裂縫部位注C40水泥漿加固。

⑤0號(hào)橋臺(tái)

采用15mm厚鋼板錨固粘貼胸墻，對(duì)于裂縫部位注C40水泥漿加固。

⑥橋面系：鏟除橋面鋪裝層19cm厚，對(duì)原橋填料進(jìn)行壓實(shí)，并鋪筑9cm厚瀝青混凝土橋面鋪裝。

（2）加固維修方案二

①拱波

對(duì)拱波的裂縫采用壁可法進(jìn)行封閉處理。

②主拱肋

加大主肋截面，即將原拱肋之間用 15cm厚的加勁底板連結(jié)起來(lái)，以滿足提高荷載等級(jí)的需要，具體方案見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 一般位置鋼筋橫斷面布置圖

圖6 拱腳鋼筋橫斷面布置圖

③腹拱

將原腹拱植筋，并噴射C30砼層6cm，以增強(qiáng)其截面剛度。

（3）加固方案確定

經(jīng)理論計(jì)算分析，方案二優(yōu)于方案一，加固效果明顯，加固后滿足公路二級(jí)要求。

（4）設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

①加固施工順序：加固橫系梁－橋面卸載－加固主拱圈－加固立柱、橫墻、腹拱圈（待主拱圈加固混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，再進(jìn)行拱上建筑的加固施工）。

②拱肋、拱波、腹拱圈采用外包鋼筋網(wǎng)，并用錨噴混凝土加大截面，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照下列錨噴混凝土施工工藝要求進(jìn)行。

③鑿毛并清洗被加固構(gòu)件表面，以使噴射混凝土表面與原結(jié)構(gòu)間有足夠的粘結(jié)力，保證兩種混凝土達(dá)到整體受力的設(shè)計(jì)要求；

④構(gòu)件表面鉆孔，錨桿設(shè)計(jì)直徑為 φ10mm（Ⅱ級(jí)螺紋鋼），選擇直徑為φ14.5mm的鉆頭，設(shè)計(jì)孔深度為8cm，孔中灰塵要沖洗干凈；

⑤插入錨桿。錨桿作用：掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、加強(qiáng)新舊混凝土結(jié)合和增大結(jié)合面抗剪能力。錨桿設(shè)計(jì)直徑為φ10mm，錨入深度為8cm，外露長(zhǎng)度為6cm。用水泥砂漿將錨固鋼筋嵌固在孔中；

⑥掛設(shè)鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)滿布于主拱圈腹面，最小網(wǎng)格尺寸為30cm×25cm，縱筋直徑為φ12mm及φ16mm（每拱肋下緣3根），橫向鋼筋直徑為φ8mm。掛設(shè)時(shí)，單根鋼筋緊靠錨桿就位，先綁扎后點(diǎn)焊于錨桿上，鋼筋接頭為搭接焊。

⑦噴射過(guò)程。噴射混凝土?xí)r，噴槍距離構(gòu)件表面約0.8m至1.5m左右，先在構(gòu)件表面噴一層水泥砂漿，再噴射混凝土，以利新舊混凝土更好地結(jié)合受力。噴射混凝土厚度每次 2cm～3cm，逐步加厚至設(shè)計(jì)厚度。

⑧隔板的施工

橫隔板的加強(qiáng)筋鋼筋網(wǎng)應(yīng)分別與拱波、拱肋焊接，并與原橫系梁通過(guò)錨筋連接。

⑨橋面施工

分層、分段對(duì)稱均衡地拆除橋面荷載；徹底清除伸縮縫并重新鋪設(shè)；原橋面鋪裝層剝離應(yīng)從跨中位置開(kāi)始分段對(duì)稱地向支座方向進(jìn)行，然后重新鋪裝瀝青混凝土。

加固施工過(guò)程中，要保證新舊混凝土的可靠連接，使新舊混凝土協(xié)同受力。

4 加固前后效果試驗(yàn)對(duì)比

4.1 靜載試驗(yàn)

大橋通過(guò)改變截面形式，加固前后，共動(dòng)用20t重車6輛，進(jìn)行了二種工況的靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下：

工況Ⅰ：拱頂截面最大正彎矩，各點(diǎn)變形見(jiàn)表2。

表2 撓度值

②工況Ⅱ：拱腳最大負(fù)彎矩，各點(diǎn)變形見(jiàn)表3。

表3 撓度值

從表2、表3可以看出，加固后的撓度實(shí)測(cè)值與加固前的撓度實(shí)測(cè)值相比，拱頂截面最大正彎矩最大撓度減少0.95mm，約占23.6%，拱腳最大負(fù)彎矩?fù)隙葴p少0.15mm，約占22.4%。加固效果明顯。

4.2 動(dòng)測(cè)試驗(yàn)

經(jīng)加固處理后全橋結(jié)構(gòu)剛度明顯增加，一階自振頻率加固前、后分別為2.93Hz、3.94Hz。表明一階自振頻率明顯提高，說(shuō)明結(jié)構(gòu)剛度提高改變截面法加固雙曲拱橋的方法切實(shí)可行。

5 結(jié)束語(yǔ)

某大橋?yàn)殡p曲拱，橋設(shè)計(jì)年份已久，經(jīng)檢測(cè)評(píng)定：主要存在設(shè)計(jì)荷載等級(jí)低，鋼筋保護(hù)層偏低，鋼筋銹蝕嚴(yán)重，拱肋、拱波開(kāi)裂嚴(yán)重等，大部分結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)老化趨勢(shì)，承載能力下降明顯。為提高公路橋梁通行能力，對(duì)該橋加固提質(zhì)研究顯得日益重要，并對(duì)其進(jìn)行了加固處理，經(jīng)加固方案綜合比較，該橋采用改變截面形式方案，通過(guò)加固處理完工后，最后進(jìn)行荷載試驗(yàn)評(píng)定了該橋加固效果，發(fā)現(xiàn)該橋加固前后結(jié)構(gòu)剛度與強(qiáng)度明顯提高，改變截面法加固雙曲拱橋的方法切實(shí)可行，收到了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效果。

[1]交通部公路科學(xué)研究院.《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)[S].中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，2011.

[2]中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院.《公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D61-2004)[S].中華人民共和國(guó)交通部, 2004.

[3]李建成.鋼筋混凝土雙曲拱橋的病害機(jī)理分析及加固策略研究[J].甘肅：蘭州交通大學(xué)報(bào).2009 (6)：39-42.

[4]諶潤(rùn)水, 周錦中.雙曲拱橋加固改造成套技術(shù)[M].北京：人民交通出版社, 2009：85-144.

[5]黃偉, 申波, 薛守寶等.多種加固方法應(yīng)用于雙曲拱橋主拱圈的提載加固[J].北京：工程抗震與加固改造.2012 (1)：82-88.

[6]周志祥, 賀鵬, 趙燦暉.大跨度雙曲拱橋維修加固研究[J].重慶交通學(xué)院報(bào), 2004 (3)：1-4.