改變拱上建筑體系的雙曲拱橋加固提載與拓寬技術(shù)

改變拱上建筑體系的雙曲拱橋

加固提載與拓寬技術(shù)諶潤(rùn)水

胡釗芳

江祥林1大橋概況走馬崗大橋位于江西省修（水）武（寧）公路K2+520處（新樁號(hào)），該橋建成于1974年，運(yùn)營(yíng)至今近三十年。大橋全長(zhǎng)105.7m，上部構(gòu)造為2跨40米等截面懸鏈線空腹式鋼筋混凝土雙曲拱及兩岸各一孔凈跨徑4m的半圓弧拱副孔（設(shè)置在橋臺(tái)上）。橋面凈橋面凈空為：凈－7+2×0.35m欄桿。根據(jù)同年代類似橋梁推定該橋原設(shè)計(jì)荷載為：汽車－13級(jí)，拖車－60；通航等級(jí)為不通航。雙曲主拱的凈矢跨比為fo/Lo=1/10，拱軸系數(shù)（推算）為m=2.514。走馬崗大橋全貌1.1上部構(gòu)造：每跨主拱圈由4肋3波及2個(gè)懸半波組成，拱肋中距為185cm，主拱圈全寬7.4m。主拱圈截面由基肋、拱波和現(xiàn)澆混凝土填平層組成；其中拱肋寬為25cm、高50cm，施工過程中分三段預(yù)制后無支架吊裝接頭位置在反彎點(diǎn)附近，采用環(huán)氧樹脂水泥膠卡砌接頭。每跨拱肋各按等弧長(zhǎng)設(shè)置11道橫隔板聯(lián)接。每跨各設(shè)8個(gè)腹拱，腹拱跨徑為250cm左右。1.2下部構(gòu)造：橋臺(tái)為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)配U型橋臺(tái)與重力式橋墩。1.3據(jù)調(diào)查，該橋使用過程中未進(jìn)行過大修加固。1.4大橋目前狀況概述由于大橋使用近三十余年，并常有重型運(yùn)輸貨物車輛經(jīng)過，現(xiàn)從外觀看，第二跨（靠武寧岸）拱頂部位已明顯下沉，橋面坑洼不平，欄桿扶手亦損壞嚴(yán)重；且橋面較窄（凈－7+2×0.35m欄桿）、原設(shè)計(jì)荷載偏低，已不能適應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。為配合正在按照二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建的修（水）武（武寧）公路，擬對(duì)走馬崗大橋進(jìn)行加固與拓寬改造，加固前進(jìn)行了全面的結(jié)構(gòu)檢查，并通過對(duì)結(jié)構(gòu)檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合分析。圖1走馬崗大橋現(xiàn)狀總體布置圖2走馬崗大橋現(xiàn)狀綜合評(píng)定通過對(duì)修武公路走馬崗大橋全面的現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)檢查、室內(nèi)分析，對(duì)該橋現(xiàn)狀綜合評(píng)定為：2.1走馬崗大橋橋面坑洼較多，縱向成波浪形，特別是第二跨跨中橋面明顯下沉，加劇了車輛通行時(shí)產(chǎn)生的沖擊力，增大了活載作用時(shí)的內(nèi)力，因而應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修。2.2走馬崗大橋第一跨主拱肋尚好，未發(fā)現(xiàn)有影響結(jié)構(gòu)受力的病害，僅在拱腳附近背緣發(fā)現(xiàn)橫向裂縫（分析為負(fù)彎矩過大產(chǎn)生），拱波及橫隔板未發(fā)現(xiàn)有肉眼能見裂縫，橫向整體受力性能較好。2.3第二跨拱肋拱頂產(chǎn)生較大的沉降，繼而使拱肋拱頂下緣因承受過大拉應(yīng)力而開裂（裂縫寬尚在《規(guī)范》允許范圍內(nèi)），并且使原本較坦的拱圈變得更坦，改變了原結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。

2.4大橋腹拱圈損壞嚴(yán)重，縱、橫向貫穿裂縫較多，已嚴(yán)重影響了腹拱圈的受力與使用安全。2.5兩岸橋臺(tái)上付孔拱圈經(jīng)檢查，目前使用狀況尚好，未發(fā)現(xiàn)有影響結(jié)構(gòu)受力與使用的病害。2.6拱上側(cè)墻砌石風(fēng)化較為嚴(yán)重，局部碎裂，已影響到大橋的整體使用安全。2.7武寧岸橋臺(tái)有向后傾斜跡象，應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行加固。2.8橋墩水面以上經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)有影響結(jié)構(gòu)受力的病害，應(yīng)在枯水季節(jié)或維修加固施工時(shí)，對(duì)橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查探明。如發(fā)現(xiàn)病害，則應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行加固。走馬崗大橋橋面構(gòu)造走馬崗大橋第二跨（武寧岸）拱頂明顯下沉主拱肋下緣設(shè)置3根φ20鋼筋第1跨3號(hào)腹拱圈拱頂開裂第1跨6號(hào)腹拱圈拱頂開裂嚴(yán)重第1跨5號(hào)腹拱圈拱腳開裂、滲水第2跨8號(hào)腹染拱圈非縱向眉開裂第1跨4號(hào)腹帥拱墩統(tǒng)底開研裂第2跨8號(hào)腹獸拱圈彩錯(cuò)位針較嚴(yán)蔬重走馬崗援大橋橋掙墩武寧蝕岸橋濕臺(tái)下動(dòng)游側(cè)岡側(cè)墻麥開裂橋面欄蘋桿、扶訓(xùn)手損壞岡嚴(yán)重采用“鎮(zhèn)超聲-回彈綜喘合法”海檢測(cè)拱家肋砼強(qiáng)久度采用車“釬挖探法渠”檢這測(cè)橋旗臺(tái)基戒礎(chǔ)標(biāo)車高3加固牙拓寬圣設(shè)計(jì)但要點(diǎn)根據(jù)晃結(jié)構(gòu)壇檢查予有關(guān)技數(shù)據(jù)逆及進(jìn)啦一步五對(duì)走刑馬崗惑大橋腥進(jìn)行遍結(jié)構(gòu)運(yùn)檢算視，對(duì)腐走馬圖崗大茶橋采嗎用以腳下措鬼施進(jìn)蓄行加恥固拓天寬：圖2加固歐拓寬四總體去布置拾圖3.身1加固胞拓寬雖設(shè)計(jì)茄標(biāo)準(zhǔn)①設(shè)計(jì)革荷載卷：汽孫車－20級(jí)；掛萌車－10勾0；人群框－3.阻5K父N/扣m2；②橋面恐凈空訂：凈拆－9+醫(yī)2×碗1.怎5m人行道血。3.2拱上建樹筑和橋?yàn)I面加固陶拓寬①拆除大擊橋現(xiàn)有守腹拱圈扮、側(cè)墻夕并挖除婦所有拱體腔填料控，以減脆少拱上瀉恒載的竿作用；②在現(xiàn)有想各腹拱免墩兩外培側(cè)（縱窄橋向）劍各設(shè)置邪一層鋼掛筋網(wǎng)，愛并每側(cè)涼現(xiàn)澆10c耽m厚混凝榮土，以紗增強(qiáng)現(xiàn)乞有腹拱傾墩的整睛體受力宅性能和申抗彎強(qiáng)度，并職在腹拱暢墩頂設(shè)嚇置鋼筋代混凝土必墩帽（墓每側(cè)懸腎出長(zhǎng)度舉為2.3聽m）；③在原溉拱圈料實(shí)腹嗽段按情等間年距設(shè)阻置8道鋼筋豆混凝土測(cè)腹孔墩紋（均外處懸設(shè)置12m長(zhǎng)墩帽胳）；④將預(yù)治制好狐的6cm厚鋼手筋混惹凝土株薄板末安裝投就位址，并梁現(xiàn)澆12c南m厚鋼筋漸混凝土押橋面，刮并使薄默板由簡(jiǎn)劉支受力鬼體系轉(zhuǎn)編換為連畜續(xù)板受給力體系繩。圖3橋面加鄭固拓寬刻圖3.3橋臺(tái)買加固鈔拓寬在兩斗岸橋生臺(tái)上施分別慣拆除迷部分犧側(cè)墻制，并辜現(xiàn)澆趟橫挑千梁（12m長(zhǎng)）區(qū)與整良體式尿鋼筋鴉混凝慘土橋槐面（細(xì)寬為9.2屬m）。圖4橋臺(tái)沾上橋洲面加票固拓智寬圖3.4主拱詠圈加儉固維混修①對(duì)第二尸跨拱肋渾下緣粘繞貼2層碳擊纖維追布，他以增督強(qiáng)拱哨肋的襪抗彎寶能力惱；②對(duì)第一效跨拱肋叫下緣拱費(fèi)頂兩側(cè)夕各5m長(zhǎng)范圍湯（弧長(zhǎng)聞）粘貼1層碳調(diào)纖維腎布，失以增汪強(qiáng)拱扯肋抗減彎強(qiáng)適度；③對(duì)全橋士?jī)煽缰髟酃叭叭滥_附近村拱背上表緣（2個(gè)邊腹心孔內(nèi)）瞞設(shè)置一復(fù)層鋼筋道網(wǎng)，并弊現(xiàn)澆10齡cm厚混凝懇土層（兆要求先毅將拱板慌間凹槽絲式澆平后貧再設(shè)置交鋼筋網(wǎng)抱），以美增強(qiáng)主司拱圈拱誤腳承受注負(fù)彎矩折的能力乏。3.只5橋墩、臨橋臺(tái)加捐固①對(duì)橋肢墩墩做身外杜側(cè)設(shè)窄置一留層鋼哀筋網(wǎng)繩，并家澆筑10c毛m厚混御凝土次（外賢包）歪，以敘提高低橋墩拔的強(qiáng)儀度和贏抗風(fēng)鏈化能演力；②對(duì)武寧愚岸橋臺(tái)向兩側(cè)側(cè)差墻設(shè)置愛一層鋼端筋網(wǎng)，貞并澆筑10c剛m厚混凝輝土，以懂改善側(cè)未墻的受獲力性能鳳。3.6臺(tái)上副女孔加固在臺(tái)上熟副孔拱舊圈下緣睬錨固一暴層鋼筋乏網(wǎng)，并染錨噴10嬌cm厚混凝亂土，以深增強(qiáng)副歡孔拱圈惜的承載妖能力。3.駛7其它①重新便預(yù)制樂安裝鹿人行脅道構(gòu)菌件、短欄桿房誠(chéng)與扶剃手。②在橋想墩及確橋臺(tái)蹄上各容設(shè)置竭一道遇行車迷道橋溉面伸掛縮縫心。3.尚8結(jié)構(gòu)扒計(jì)算（1）計(jì)算緣瑞參數(shù)取宰值①活載：用汽車－20級(jí)；掛街車－100；人群奮－3.喜5K鄉(xiāng)豐N/體m2。②溫度變丙化：a.體系整冤體升溫20巨℃，體拘系整掛體降陸溫20舒℃。b.拱上衣建筑仇整體兼升溫10禿℃（主拱百圈不變愉）。③考慮到渴該橋營(yíng)爬運(yùn)至今蜂已三十幣余年，池橋梁墩史（臺(tái)）織沉降已銜基本穩(wěn)松定，本諒次計(jì)算拋未考慮捐墩臺(tái)沉在降作用虎。（2）結(jié)秩構(gòu)分筐析根據(jù)該松橋的實(shí)判際結(jié)構(gòu)敵尺寸、竄施工步明驟，將療本橋分勾為拱肋未安裝、拜腹孔墩柳澆筑、執(zhí)橋面板投現(xiàn)筑及熟人行道杰等二期哭恒載共5個(gè)施補(bǔ)工階魄段進(jìn)揚(yáng)行分國(guó)析，脂分析圖采用明的結(jié)誤構(gòu)模賴型見裙圖5所示。圖5走馬崗寶大橋結(jié)事構(gòu)離散蘭圖根據(jù)以鎖上模型留采用交慌通部公衡路科研出所編制繪“公路導(dǎo)橋梁結(jié)潮構(gòu)設(shè)計(jì)瘋系統(tǒng)GQJ廈S8.街6”進(jìn)行域計(jì)算準(zhǔn)，并闖采用拴廣州晶市政辱設(shè)計(jì)戰(zhàn)研究含院編坑“橋供梁結(jié)檔構(gòu)靜汁動(dòng)力CAD系統(tǒng)V5.到0”進(jìn)行鄭復(fù)核沙。4加固拓半寬施工陵要點(diǎn)舊橋鏡加固姿是一凝項(xiàng)繁燭雜的齡系統(tǒng)蒜工程李，工顛程量泳雖不哪大，怨但涉肅及到盟諸多對(duì)隱蔽滲工程弄，且糧施工慕工藝白多具憂特殊頸性和信復(fù)雜驗(yàn)性，之因而響應(yīng)由森具有捎相應(yīng)水資質(zhì)挖與類案似工破程施細(xì)工經(jīng)船驗(yàn)的第施工由單位雁施工蛇，并犯聘請(qǐng)絡(luò)具有碗舊橋物加固些工程萄施工講經(jīng)驗(yàn)聽的工保程師愛進(jìn)行陽(yáng)監(jiān)理遞。施刪工中尾應(yīng)嚴(yán)格尚按照她交通關(guān)部《公路橋罩涵施工資技術(shù)規(guī)驚范》（JTJ宣021諒-20忠00）和舊天橋加固胳各項(xiàng)目堆中的相拾關(guān)規(guī)范幟進(jìn)行施掀工，并鍋應(yīng)特別仿注意以哭下幾點(diǎn)于：4.周1施工孤流程根據(jù)本親橋加固介拓寬特糊點(diǎn)，按憂照以下固施工流蠢程進(jìn)行男加固拓身寬施工稍：圖6走馬饑崗大止橋施松工流嚴(yán)程圖施工準(zhǔn)備拆除半幅橋面、欄桿及腹拱圈（包括橋臺(tái)上路面）預(yù)制橋面薄板拱肋粘貼碳纖維布橋墩錨固鋼筋網(wǎng)，并外包砼澆筑半幅腹拱墩及墩帽、拱腳上緣砼澆筑橋臺(tái)側(cè)墻砼、副孔錨噴砼安裝橋面薄板鑿除橋臺(tái)部分側(cè)墻澆筑橋面板澆筑臺(tái)上懸臂挑梁與整體橋面安裝半幅人行道構(gòu)件拆除錐坡并重新設(shè)置另半幅施工4.死2施工簡(jiǎn)工藝?yán)湟螅?）施工突單位按縣基本建請(qǐng)?jiān)O(shè)程序伸的規(guī)定子，根據(jù)料設(shè)計(jì)和重相應(yīng)規(guī)獻(xiàn)范的要奪求及本煎施工單罷位的人棗員、設(shè)是備情況專，在每哭道工序椅施工之消前制定降出詳細(xì)剃的施工詠組織設(shè)畏計(jì)或施秧工方案驕，并報(bào)鎖監(jiān)理工漁程師審森查批準(zhǔn)遮，從而媽確保橋能梁施工維安全和傳質(zhì)量；（2）鑿趣除大呀橋橋塌面及抄拱腔晌填料惜過程綠中，孩不允丙許采她用大聯(lián)型機(jī)副械設(shè)撈備，臭應(yīng)采削用人勤工進(jìn)錢行鑿歉除或賣挖除歪，以丘免對(duì)躺大橋兩主拱懇圈產(chǎn)訓(xùn)生新貌的損屯傷；棍并應(yīng)梅及時(shí)補(bǔ)將廢蜓料運(yùn)王走至承棄土苗場(chǎng)地替；（3）拆莊除腹考拱圈筍時(shí)應(yīng)豎注意焦以腹符拱墩匙及拱今頂為蓮對(duì)稱吃軸，瓦對(duì)稱曬地逐糊漸拆薄除，評(píng)以免辭突然添拆除景或不你對(duì)稱拖拆除減而造狹成腹宮拱墩村和拱螞肋垮您塌，平并應(yīng)乳切實(shí)往做好郊安全抬保護(hù)張工作挨（拆要除腹溫拱圈頓時(shí)應(yīng)掩暫時(shí)解中斷斗交通粘）；（4）粘貼續(xù)碳纖維壯布施工片過程中陶應(yīng)嚴(yán)格分按照《粘貼碳仰纖維增苦強(qiáng)復(fù)合換材料加虛固混凝潛土工程排施工與福驗(yàn)收暫趣行規(guī)定》（建設(shè)谷部建筑濤物鑒定盡與加固友規(guī)范管第理委員飄會(huì)頒：搞建規(guī)固[20宿01]前008號(hào)）厚進(jìn)行組施工努，并塑應(yīng)特廉別注閱意以定下幾利點(diǎn)：①粘貼碳束纖維布舞應(yīng)按以禁下框圖易（圖7）的晃程序場(chǎng)進(jìn)行令施工于；②粘貼碳話纖維布鋪應(yīng)在拆虎除半幅禽橋面與棄腹拱圈嚷之后進(jìn)呼行，盡扮量減輕傅上部構(gòu)依造的恒探載作用莊，以充搖分發(fā)揮搞碳纖維俘布的高更強(qiáng)性能鄉(xiāng)豐；③粘貼悔碳纖究維布隱時(shí)及摧粘結(jié)凍膠達(dá)虎到強(qiáng)按度前剃，不凱允許惜對(duì)上乘部構(gòu)究造增供加重隨荷載釣作用妻，以不免影賢響粘怨貼質(zhì)行量；圖7粘貼碳共纖維布獵程序框喚圖粘結(jié)劑貯存、檢驗(yàn)、供應(yīng)系統(tǒng)配、調(diào)底膠配、調(diào)修補(bǔ)膠配、調(diào)粘浸膠涂刷底膠（當(dāng)工藝有要求時(shí)）施工準(zhǔn)備粘貼部位的混凝土表面處理修補(bǔ)并找平或抹曲面刷膠、粘貼碳纖維材料表面防護(hù)④在粘貼有碳纖維榜布膠達(dá)夜到強(qiáng)度翅后，開忽始澆筑輛腹孔墩料與橋面念；⑤要求粘啟貼前應(yīng)件清除拱夫肋下緣易表面疏鳴松部分遠(yuǎn)，至露析出混凝義土結(jié)構(gòu)陵層。若汁有裂縫流，應(yīng)先教行修補(bǔ)蕩，用修搶補(bǔ)材料拆將混凝醋土表層淹修復(fù)平旅整，要呼求平整倚度達(dá)到5m第m/駐m；⑥粘貼錄碳纖豈維布曲時(shí)，妻應(yīng)使策碳纖臂維布數(shù)材料兼充分帳浸潤(rùn)鵝，確贏保粘另結(jié)效戲率；⑦施工胡前應(yīng)卻對(duì)粘哄貼表塘面混逆凝土多含水表率及些所處競(jìng)