薛浩偉

（益陽市公路局，湖南 益陽 413000）

1 工程概況

某大橋位于某河上，于1972年建成通車。主橋為3×50m（凈）等截面懸鏈線雙曲拱橋，矢高6.25m，全長 178m；橋面寬度：凈 9m＋2×1.5m（人行道），墩臺為片石混凝土，見圖1。

原設計荷載等級：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)過外觀檢測與評定，大橋主要病害見表1：

表1 大橋主要病害

綜合評定結論：該橋病害情況較嚴重，已不能滿足設計和規(guī)范要求，為了保證該橋的安全運營，對該橋應進行全面的維修加固處理。

3 結構承載力分析與加固方案設計

3.1 計算假定

結構分析時，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，設置虛擬水平橋面，不計重量，與下部結構鉸接，腹拱實際與下面的蓋梁連接為鉸接，按實際情況處理；橋墩與拱身剛度比較大，取三跨中的一跨進行分析，不考慮連拱影響；主拱圈按無鉸拱處理，分為36個單元，單元劃分時考慮盡可能平均劃分并注意與立柱的連接點，具體單元、結點劃分見圖2。

圖2 有限元法單元劃分

3.2 加固方案設計

（1）加固維修方案一

①主拱圈

拱肋從底面加高10cm，側面兩側加寬8cm，錨噴C30混凝土；在拱背距拱腳約1/4跨內固定一層鋼筋網(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。

主拱圈加固結構布置詳見圖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，橫隔板的加強筋鋼筋網(wǎng)分別與拱波、拱肋焊接，并與原橫系梁通過錨筋連接，并且在薄弱部位相應新增橫隔板；橫系梁加固構造詳見圖4。

圖4 橫系梁加固構造

③拱上立柱

采用鋼絲網(wǎng)套箍加強，抹3cm厚水泥砂漿。

④腹拱

采用6cm厚C30錨噴混凝土加固，對于裂縫部位注C40水泥漿加固。

⑤0號橋臺

采用15mm厚鋼板錨固粘貼胸墻，對于裂縫部位注C40水泥漿加固。

⑥橋面系：鏟除橋面鋪裝層19cm厚，對原橋填料進行壓實，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

對拱波的裂縫采用壁可法進行封閉處理。

②主拱肋

加大主肋截面，即將原拱肋之間用 15cm厚的加勁底板連結起來，以滿足提高荷載等級的需要，具體方案見圖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，以增強其截面剛度。

（3）加固方案確定

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

（4）設計施工要點

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到設計強度的70%后，再進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，施工時應嚴格按照下列錨噴混凝土施工工藝要求進行。

③鑿毛并清洗被加固構件表面，以使噴射混凝土表面與原結構間有足夠的粘結力，保證兩種混凝土達到整體受力的設計要求；

④構件表面鉆孔，錨桿設計直徑為 φ10mm（Ⅱ級螺紋鋼），選擇直徑為φ14.5mm的鉆頭，設計孔深度為8cm，孔中灰塵要沖洗干凈；

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

⑥掛設鋼筋網(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。掛設時，單根鋼筋緊靠錨桿就位，先綁扎后點焊于錨桿上，鋼筋接頭為搭接焊。

⑦噴射過程。噴射混凝土時，噴槍距離構件表面約0.8m至1.5m左右，先在構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合受力。噴射混凝土厚度每次 2cm～3cm，逐步加厚至設計厚度。

⑧隔板的施工

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

⑨橋面施工

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

加固施工過程中，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 加固前后效果試驗對比

4.1 靜載試驗

大橋通過改變截面形式，加固前后，共動用20t重車6輛，進行了二種工況的靜載試驗，試驗結果如下：

工況Ⅰ：拱頂截面最大正彎矩，各點變形見表2。

表2 撓度值

②工況Ⅱ：拱腳最大負彎矩，各點變形見表3。

表3 撓度值

從表2、表3可以看出，加固后的撓度實測值與加固前的撓度實測值相比，拱頂截面最大正彎矩最大撓度減少0.95mm，約占23.6%，拱腳最大負彎矩撓度減少0.15mm，約占22.4%。加固效果明顯。

4.2 動測試驗

經(jīng)加固處理后全橋結構剛度明顯增加，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，說明結構剛度提高改變截面法加固雙曲拱橋的方法切實可行。

5 結束語

某大橋為雙曲拱，橋設計年份已久，經(jīng)檢測評定：主要存在設計荷載等級低，鋼筋保護層偏低，鋼筋銹蝕嚴重，拱肋、拱波開裂嚴重等，大部分結構呈現(xiàn)老化趨勢，承載能力下降明顯。為提高公路橋梁通行能力，對該橋加固提質研究顯得日益重要，并對其進行了加固處理，經(jīng)加固方案綜合比較，該橋采用改變截面形式方案，通過加固處理完工后，最后進行荷載試驗評定了該橋加固效果，發(fā)現(xiàn)該橋加固前后結構剛度與強度明顯提高，改變截面法加固雙曲拱橋的方法切實可行，收到了良好的社會和經(jīng)濟效果。

[1]交通部公路科學研究院.《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》(JTG/T J21-2011)[S].中華人民共和國交通運輸部，2011.

[2]中交公路規(guī)劃設計院.《公路圬工橋涵設計規(guī)范》(JTG D61-2004)[S].中華人民共和國交通部, 2004.

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

[4]諶潤水, 周錦中.雙曲拱橋加固改造成套技術[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].重慶交通學院報, 2004 (3)：1-4.