既有石拱橋的加固技術(shù)研究

1、既有石拱橋的加固技術(shù)研究隨著我國國民經(jīng)濟的進展，大路交通量也不斷迅速增長。橋梁作為大路的重要組成部分，其承載力也因此面臨著日益增大的荷載的挑戰(zhàn)。隨著橋梁結(jié)構(gòu)的不斷破損、老化，這種沖突也日益顯現(xiàn)并漸漸加劇，各種橋梁結(jié)構(gòu)病害也隨之而來。尤其是那些結(jié)構(gòu)存在問題、設(shè)計理論不成熟以及施工閱歷不足的橋梁問題更為突出。石拱橋因為其節(jié)約材料、受力合理以及外形柔美的特點，在二十世紀七八十年月的大路建設(shè)中得到了大量采用。但是隨著時光的推移，很多舊石拱橋設(shè)計標準低，施工質(zhì)量差，隨著交通量不斷增長，重型車大量增強，超載、超限運送嚴峻，這些橋梁逐漸消失了拱圈、橋臺開裂等各種嚴峻病害，給橋梁的平安運營帶來隱患。目前，許多

2、石拱橋已成為危橋，對車輛的正常運行造成嚴峻影響。因此，對石拱橋的修理加固綻開研究工作具有非常重要的實際意義。1工程概況及主要病害該石拱橋竣工于二十世紀九十年月初。該橋上部結(jié)構(gòu)型式為422m的石拱橋；下部結(jié)構(gòu)為漿砌片石墩臺，擴大基礎(chǔ)；橋面鋪裝采用水泥混凝土，無伸縮縫。橋面橫向布置為1.25m（人行道）+9.0m（機動車道）+1.25m（人行道）。凈矢高：fn=3.273m；凈矢跨比：fn/ln=1/6.24；拱軸線：懸鏈線，m=2.117528；主拱圈寬度：b=6.5m；主拱圈厚度：d=0.65m；腹拱圈寬度：b1=6.5m；腹拱圈厚度：d1=0.35m；主拱圈及腹拱圈均采用M7.5砂漿砌MU3

3、0號片石該橋總體布置狀況如圖1所示。通過對橋梁舉行外觀檢查，橋梁病害主要存在以下幾個方面：幾乎全部腹拱圈消失開裂現(xiàn)象，裂縫超限；主拱圈消失橫向裂縫；拱腳、拱腰滲水結(jié)晶；橋面及搭板裂縫修補厚重新開裂；人行道板表面砂漿已經(jīng)破壞，欄桿破損嚴峻，主要表現(xiàn)為立柱混凝土剝落、露筋、傾斜，欄桿多處構(gòu)件缺損、整榀欄桿外傾等。2既有石拱橋結(jié)構(gòu)檢算該橋竣工于二十世紀九十年月初，為跨徑422m的聯(lián)拱橋，鑒于該橋的結(jié)構(gòu)特性，在檢算過程中，第一步依據(jù)大路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ022-85）舉行抗推剛度計算，其次步依據(jù)外觀檢查結(jié)果決定檢算系數(shù)，第三步是根據(jù)大路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ022-85）舉行結(jié)

4、構(gòu)檢算?？紤]到該橋結(jié)構(gòu)為矩形板拱，橫橋向沒有偏心，結(jié)構(gòu)檢算時取單位拱寬來舉行建模計算，恒載和活載按均攤于拱圈寬度來舉行計算，抗推剛度計算結(jié)果如表1所示。由表1可知，該橋主墩和主拱圈的抗推剛度之比為48.73，大于37，故該橋根據(jù)單孔舉行計算。而按照大路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程，并結(jié)合外觀檢查結(jié)果，綜合決定本橋檢算系數(shù)為0.95。該橋單孔跨徑組合為22m，采用空間計算程序Midas2022對全橋舉行模擬。主拱圈和腹拱圈采用空間梁單元模擬，橋面板采用虛擬梁單元模擬，橋面板與主拱圈之間的銜接采用彈性銜接舉行模擬。全橋共98個節(jié)點，90個單元，全橋結(jié)構(gòu)離散如圖2所示。按照大路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG0

5、21-89）及大路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTJ022-85），結(jié)構(gòu)檢算結(jié)果如表2及表3所示。計算結(jié)果表明，因為超重車輛和溫降等，無論是拱腳截面還是拱頂截面最大彎矩工況對應(yīng)的軸力計算值均超過極限抗力值，不滿意規(guī)范要求。而通過應(yīng)力檢算，拱橋上緣最大拉應(yīng)力為0.84MPa，下緣最大壓應(yīng)力為4.55MPa，均超過規(guī)范限制，是產(chǎn)生裂紋的主要緣由。3修理加固方案決定橋梁修理加固方法和技術(shù)許多，但不外乎是從提高結(jié)構(gòu)自身抗力和減輕結(jié)構(gòu)恒載兩個角度對橋梁舉行加固補強，常用的加固方法包括：粘貼碳纖維布加固、粘鋼（板）法加固、外包混凝土加固、錨噴混凝土加固等。因為該橋的拱腳裂紋較多，結(jié)構(gòu)抗力不滿意要求。按照對加

6、固方法的比選，采用復(fù)合主拱圈加固技術(shù)：原主拱圈拱腹增設(shè)鋼筋混凝土拱板形成復(fù)合主拱圈，通過復(fù)合主拱圈的協(xié)調(diào)變形和共同作用來擔(dān)當(dāng)后期荷載，增大主拱圈強度和剛度，提高橋梁承載能力。詳細施工工序包括：原主拱圈拱腹增設(shè)鋼筋混凝土肋拱加固；橋臺前墻設(shè)鋼筋混凝土板加固，同時作為新增鋼筋混凝土拱圈的拱座；采用密封膠封閉腹拱圈縱向裂縫；重新修補橋面鋪裝裂縫；修復(fù)破損人行道；疏通泄水孔，確保橋面排水系統(tǒng)功能良好；墩臺前墻采用鋼筋混凝土板（厚25cm）加固，高度方向延長到基礎(chǔ)頂。其中，主拱圈拱腹增設(shè)鋼筋混凝土肋拱加固的詳細措施：在原橋主拱圈底部現(xiàn)澆4道高45cm，寬100cm的C30鋼筋混凝土肋拱，及5道高45cm

7、，寬50cm的C30鋼筋混凝土橫系梁；靠拱腳一個腹拱處的主拱圈背面現(xiàn)澆15cm厚C30鋼筋混凝土，以提高主拱圈拱腳處抵擋負彎矩的能力，對腹拱圈裂縫采用密封膠舉行封縫。施工中應(yīng)留意的是，為了使新加拱圈與老拱圈更好的銜接成為一個整體，需要在老拱圈表面鑿毛，如發(fā)覺拱圈實際情況與方案不符，應(yīng)準時調(diào)節(jié)，主拱圈加固立面及平面圖分離如圖3、圖4所示。4橋梁修理加固效果的評估按照大路橋梁加固設(shè)計規(guī)范（JTG/TJ22-2022），按下列兩個階段舉行加固計算：第一階段：澆混凝土層達到強度標準值之前，根據(jù)老拱圈截面計算，荷載考慮原橋自重在內(nèi)的恒載、現(xiàn)澆混凝土層自重及施工荷載。其次階段：澆混凝土層達到強度標準值后，

8、拱圈根據(jù)加固后整體截面舉行計算，作用（荷載）考慮包括加固后拱圈自重在內(nèi)的恒載、二期恒載及使用階段的可變作用。加固后拱腳及拱頂截面最大彎矩工況極限承載能力計算結(jié)果如表4及表5所示。計算結(jié)果表明，無論是拱腳斷面還是拱頂斷面，承載能力均有大幅度提高，滿意規(guī)范要求。與此同時，在汽車-20級及掛車-100作用下?lián)隙扔嬎憬Y(jié)果如表6所示。由表6可知，原拱圈在汽車荷載作用下，靜活載撓度值臨近規(guī)范限值，加固后靜活載撓度顯然降低，滿意規(guī)范要求。5結(jié)論石拱橋的加固改造是舊橋、危橋改造的一項重要內(nèi)容，而橋梁的加固改造對橋梁結(jié)構(gòu)壽命有著顯著的影響。抱負的加固改造技術(shù)應(yīng)當(dāng)是盡少地轉(zhuǎn)變橋梁結(jié)構(gòu)原貌及附屬設(shè)備；盡少地妨礙交通；供應(yīng)足夠的承載能力，且具備應(yīng)有的耐久性及經(jīng)濟性。對本橋而言，通過對照加固前后該橋的承載能力、靜活載撓度值等各項指標。采用復(fù)