【摘要】根據(jù)雙曲拱橋的特點，通過對雙曲拱橋的主要病害進行成因分析，提出相應(yīng)的加固方案及加固工藝，并通過對案例的結(jié)構(gòu)驗算、分析，對比加固方案的可行性。

【關(guān)鍵詞】雙曲拱橋；病害分析；加固；方案可行性

雙曲拱橋以其施工便捷、造價低、造型美觀等優(yōu)點，六七十年代出現(xiàn)后即得到了迅速的推廣應(yīng)用。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，交通運輸量的增加，重載車增多，雙曲拱橋上部結(jié)構(gòu)的主要病害（拱波縱向開裂；拱肋橫向開裂；橫系梁（橫隔板）開裂或脫落；拱頂下沉開裂；側(cè)墻鼓脹外傾及腹拱縱裂；腹拱圈縱橫向開裂等）也不斷表現(xiàn)出來。所以，有必要根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀況，存在的病害情況，車輛通行的需要，以及將來交通發(fā)展的趨勢，對病害雙曲拱橋進行結(jié)構(gòu)驗算分析，提出既經(jīng)濟又施工可行，且能滿足加固后承載力要求的加固方法。

1.主拱圈加固主要方法：

1.1 擴大拱肋截面加固法

外包鋼筋混凝土加大拱肋，從而擴大拱肋的截面尺寸，增加拱肋斷面的含筋率，以提高拱肋的抗彎剛度。采用增大截面法進行舊橋加固改造時，由于新舊結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)或混凝土之間收縮率的不同，引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力的重分布，在新舊材料或新舊結(jié)合面處將出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，極易出現(xiàn)裂縫而影響結(jié)構(gòu)的整體性。因此，必要時應(yīng)該進行收縮應(yīng)力的計算；在新舊材料或者新舊結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合面處采用增加纖維和采用性能相近的材料進行補強。

1.2 粘貼法加固主拱圈

通過在主拱肋受拉區(qū)底緣或受力薄弱部位粘貼鋼板或碳纖維布等材料，本法要求卸載之后再粘貼，才會產(chǎn)生作用，不然僅承擔活載。

2.工程案例：

現(xiàn)以某3*50m雙曲拱橋為例， 橋梁全長182m，行車道寬8.5m，橋面采用水泥混凝土鋪裝。橋梁每跨均由6片拱肋、15道橫系梁組成，拱圈矢跨比為1/6，組合式U型橋臺及雙柱式橋墩，立柱直徑為2.5m。原橋設(shè)計荷載標準是汽—15級，掛—80，計算荷載標準提高為公路Ⅱ級；原橋拱上填料為素混凝土，容重按25 kN/m3計（2004年舊橋加固將填料由砂礫更換為素混凝土）

2.1 原橋結(jié)構(gòu)驗算：

病害情況：墩頂處腹拱圈縱向貫通裂縫，對應(yīng)橫墻開裂，裂縫寬度約20mm；第三跨拱頂處拱肋橫向開裂，裂縫寬度約5mm；第二第三跨邊拱波縱向開裂，裂縫寬度約5mm；

驗算條件：主拱圈的橫斷面中，由于拱肋、拱波及拱板均存在開裂現(xiàn)象，所以斷面的承載能力等性能指標相比整體現(xiàn)澆的斷面有所下降。因此，本計算對拱肋等主要構(gòu)件的斷面承載能力等性能指標打8折進行考慮。

原橋結(jié)構(gòu)計算結(jié)果：

主拱圈拱頂處裂縫寬度不滿足要求；腹拱圈縱橋向及橫橋向正應(yīng)力均不滿足要求；主拱圈壓彎承載能力，主拱圈抗剪承載能力、主拱圈面內(nèi)穩(wěn)定性均滿足要求。原橋主拱圈及腹拱圈的計算裂縫寬度指標超限（腹拱圈現(xiàn)狀開裂嚴重）；另外，由于橋面板整體連續(xù)，在基礎(chǔ)的不均勻沉降、汽車效應(yīng)、溫度效應(yīng)等工況作用下，造成橋墩處的橋面板的變形、內(nèi)力均較大，計算裂縫寬度指標超限。

2.2 舊橋加固處治方案：

2.2.1 加固方案一：外包混凝土方案

加固措施：主拱肋外包15cm厚鋼筋混凝土； 橫墻外包15cm厚鋼筋混凝土，腹拱圈內(nèi)襯25cm鋼筋混凝土；

計算條件：主拱肋外包鋼筋混凝土時，拱肋橫斷面中，外包的凹形斷面作為疊合截面進行考慮，凹形疊合組件的混凝土濕重由原主拱圈結(jié)構(gòu)承受，凹形疊合組件只承受部分新施工的二期恒載及部分活載的效應(yīng)。

2.2.2 加固方案一計算結(jié)果：

主拱圈裂縫寬度、抗彎承載力、抗剪承載能力、主拱圈面內(nèi)穩(wěn)定性、腹拱圈縱橋向及橫橋向正應(yīng)力等主要參數(shù)均滿足公路Ⅱ級荷載標準要求。

2.2.3 加固方案二：卸載，更換拱上填料為輕質(zhì)混凝土（泡沫混凝土）

加固措施：更換全橋橋面系及腹拱圈，包括腹拱拱座、腹拱、側(cè)墻、拱上建筑，保留主拱圈及橫墻，拱上填料采用輕質(zhì)混凝土，腹拱圈及拱座采用整體性更好的鋼筋砼；

計算條件：拱上填料采用輕質(zhì)混凝土，容重調(diào)整為8 kN/m3進行計算（減載）。

2.2.4 加固方案二計算結(jié)果：

由于加固方案二的減載效果，改造后橋梁各構(gòu)件的承載能力及裂縫寬度指標比較容易控制。各構(gòu)件均滿足公路Ⅱ級荷載標準要求。

3.總結(jié)：

加固方案一增載明顯，原橋墩承載力及橋臺基礎(chǔ)面臨滑移的風險（基礎(chǔ)的抗滑移安全系數(shù)不足的可能）尚應(yīng)作進一步驗證。

加固方案二由于較明顯地減輕了拱上建筑重量，受力情況分析較為合理，各主要構(gòu)件基本能滿足要求。原橋結(jié)構(gòu)拱上填料為素混凝土，厚度約為0.8～1m，而拱橋側(cè)墻保持為原有的漿砌片石結(jié)構(gòu)，此方案需要鑿除拱頂素混凝土填料，由于素混凝土填料強度較高，且厚度較大，而拱板配筋較少，存在局部開裂的情況，鑿除填料過程難以保證拱板及拱圈的完整性，不確定因素較多，施工過程存在較大風險。

以上兩個加固方案均以公路-Ⅱ級荷載標準進行驗算，荷載標準偏低，不滿足本橋作為主干道的荷載要求，另外，方案一估算建安費為532萬，方案二估算建安費為496萬，筆者認為本橋維修加固的效益不明顯，應(yīng)考慮拆除重建。

若舊橋拱上填料為砂礫等松散結(jié)構(gòu)，且主體結(jié)構(gòu)無明顯病害、交通量不大的情況下則可考慮采用減輕拱上填料的方法對舊橋進行加固處理。

目前，正在服役的公路鋼筋混凝土雙曲拱橋數(shù)量還比較多，其中的大多數(shù)都存在不同程度的病害，給橋梁的安全性、耐久性和可靠性帶來了不利影響。正確分析和總結(jié)既有雙曲拱橋的病害及其成因，以及對加固方案的分析計算，對于橋梁的維修加固或改建的選擇有著重要意義。