過(guò)渡灣大橋加固技術(shù)研究

劉書(shū)義 鄂德軍

0 引言

雙曲拱橋的建設(shè)起源于20世紀(jì)60年代。在我國(guó)橋梁的早期建設(shè)中，因其具有造價(jià)低廉、材料節(jié)約、施工簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)輕巧美觀等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的采用，并對(duì)我國(guó)橋梁發(fā)展事業(yè)起到了積極作用。

雙曲拱橋雖然輕巧簡(jiǎn)便，但隨著理論研究的不斷深入，交通量與車(chē)輛載重的不斷增加，其缺點(diǎn)愈發(fā)明顯。雙曲拱橋由于當(dāng)時(shí)片面強(qiáng)調(diào)節(jié)省材料，結(jié)構(gòu)用鋼量普遍偏少，且施工質(zhì)量也未能達(dá)到有效的控制，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量急劇增大，雙曲拱橋結(jié)構(gòu)整體性差，易開(kāi)裂的缺點(diǎn)十分明顯。大部分雙曲拱橋都出現(xiàn)了不同程度的病害，對(duì)交通安全產(chǎn)生了巨大的隱患。因此，對(duì)于雙曲拱橋的加固具有重要的意義。傳統(tǒng)的加固方法，對(duì)于橋梁承載能力的提升效果不大，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)上的耗費(fèi)偏多，本文以過(guò)渡灣大橋?yàn)槔?，闡明拱背加固在雙曲拱橋加固中具有良好的加固效果，并能使得橋梁加固經(jīng)濟(jì)、合理、適用。

1 工程概況

過(guò)渡灣大橋位于湖北省?？悼h境內(nèi)S222省道上，于1973年1月建成通車(chē)。橋梁全長(zhǎng)180 m，橋面總寬8.9 m，即0.95 m(欄桿及人行道)+7.0 m(行車(chē)道)+0.95 m(欄桿及人行道)。上部構(gòu)造為3×50 m鋼筋混凝土雙曲拱，主孔矢跨比1/6，主拱圈由6根拱肋、5道拱波組成，每孔拱肋之間設(shè)置9道橫系梁。下部構(gòu)造為重力式墩臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。原設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車(chē)—15級(jí)，掛—80。橋梁加固前如圖1所示。

2 橋梁病害分析

該橋建成年代久遠(yuǎn)，已投入使用多年。由于近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)步，交通量增加速度迅速，同時(shí)該橋的保養(yǎng)措施未能到位，橋梁出現(xiàn)了不同程度的病害，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)安全已經(jīng)造成了一定的危害，故對(duì)于該橋的病害查明與分析十分重要，將給后續(xù)加固工作提供一定保障。

2.1 橋梁病害調(diào)查

技術(shù)人員對(duì)橋梁進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該橋主要存在以下幾點(diǎn)病害:

1)橋梁整體剛度差，主拱圈施工時(shí)存在一定問(wèn)題，混凝土風(fēng)化剝落現(xiàn)象較為嚴(yán)重，多處存在鋼筋外露的現(xiàn)象，拱波存在一定的縱向開(kāi)裂，腹拱圈預(yù)制件大部分松動(dòng)、錯(cuò)位。2)1號(hào)橋墩受水流沖刷嚴(yán)重，橋臺(tái)錐坡破損較嚴(yán)重。3)人行道板和欄桿柱大部分損壞，橋面鋪裝損毀嚴(yán)重。

2.2 病害分析

該橋出現(xiàn)的病害主要是由于原設(shè)計(jì)荷載偏低，橫向聯(lián)系較弱，尺寸較小等原因造成的。其鋼筋含量偏低，拱肋受力不均勻，同時(shí)該橋受雨水沖刷較為嚴(yán)重，橋梁排水受阻也是產(chǎn)生較大病害的原因之一。

3 加固措施

3.1 主要加固思路

1)主拱圈加固方法眾多，拱圈下部加固施工難度較大，且質(zhì)量不容易控制。拱背加固對(duì)于該類(lèi)型橋梁加固效果明顯，而采取重點(diǎn)加強(qiáng)拱腳、拱頂兩個(gè)控制截面，則能夠充分節(jié)省加固材料，利用主拱圈的富余截面。

2)由于雙曲拱橋“化整為零”的施工方法，截面的整體性較差，特別是采用預(yù)制安裝法施工的橫系梁，更為突出，因而增強(qiáng)橫向聯(lián)系的意義更為重大。加固時(shí)應(yīng)從增加橫系梁數(shù)目或橫系梁尺寸考慮，對(duì)橋梁進(jìn)行加固。

3.2 加固方法

3.2.1 主拱圈及腹拱圈加固

為了有效地加強(qiáng)拱腳截面，采用鋼筋混凝土加強(qiáng)拱背的方法。加強(qiáng)拱背的現(xiàn)澆鋼筋混凝土，在拱腳截面處厚度為45 cm，在2號(hào)腹拱墩處厚度為25 cm，其間逐漸變化，使拱圈的抗彎能力提高50%以上。同時(shí)，對(duì)于露筋部分，需用環(huán)氧樹(shù)脂混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。拆除側(cè)墻及拱上填料，更換破損的腹拱圈。

采用此法加強(qiáng)拱腳，可顯著增大拱腳區(qū)段的截面剛度，在受力方面，有變截面無(wú)鉸拱的特性。與等截面無(wú)鉸拱比較，變截面無(wú)鉸拱拱腳的負(fù)彎矩隨拱腳剛度的增加而增大，對(duì)拱頂?shù)恼龔澗赜小靶遁d”的作用，即拱腳剛度愈大，拱頂?shù)恼龔澗赜?。因此按此法在加?qiáng)拱腳這個(gè)控制截面的同時(shí)，實(shí)際上也幫助了拱頂截面，即減少了拱頂截面的正彎矩。利用拱頂彎矩影響線同樣也可看出加強(qiáng)拱腳后，控制拱頂截面強(qiáng)度驗(yàn)算的正彎矩實(shí)際是減小的(見(jiàn)圖2)。因此這種加固方法有利于改善拱腳、拱頂兩個(gè)控制截面的受力狀態(tài)，從而提高拱橋的承載能力。

上部結(jié)構(gòu)加固示意圖見(jiàn)圖3。

3.2.2 橫系梁

原橫系梁截面尺寸偏小，為了增強(qiáng)橫向聯(lián)系，需對(duì)原橫系梁的尺寸進(jìn)行加大。增強(qiáng)橫向聯(lián)系之后，可使荷載在橫橋向分布比較均勻，避免因橫向聯(lián)系不足而產(chǎn)生的各種問(wèn)題。

3.2.3 橋墩、橋臺(tái)

橋墩處沖刷嚴(yán)重，需增設(shè)橋墩處海底鋪砌;拆除舊的橋臺(tái)錐坡后新建。

3.2.4 橋面鋪裝及欄桿

鑿除舊的橋面鋪裝，拆除人行道、欄桿，重新澆筑橋面鋪裝，設(shè)置必要的脹縫、縮縫，澆筑人行道、欄桿，敷設(shè)排水系統(tǒng)，利用舊的人行道挑梁。

4 加固效果

采用此方法對(duì)該橋進(jìn)行加固，不僅使得橋梁抗力強(qiáng)度得到了有效的增加，同時(shí)提高了橋梁的整體性能，增加了橋梁通行荷載，加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)剛度。該橋加固完成后，至今已使用近2年了，通行狀況良好，橋梁性能得到了充分的發(fā)揮，橋梁病害得到了有效的治理與控制。橋梁加固后效果圖見(jiàn)圖4。

5 結(jié)語(yǔ)

1)我國(guó)大部分雙曲拱橋投入使用多年，絕大部分都出現(xiàn)了不同程度的病害，對(duì)于雙曲拱橋的加固維修勢(shì)在必行。合理的加固方法，對(duì)于提高橋梁的使用壽命，加強(qiáng)橋梁承載能力十分重要。

2)拱橋加固時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)加固主拱圈及上部結(jié)構(gòu);對(duì)于下部結(jié)構(gòu)，由于其計(jì)算時(shí)存在富余的原因，可針對(duì)情況，選擇適當(dāng)加固方法，或不進(jìn)行加固。

3)采用加厚拱背方法對(duì)雙曲拱橋進(jìn)行加固，施工工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約材料，造價(jià)低廉，加固效果明顯，是一種能夠針對(duì)該橋型有效增強(qiáng)其承載能力的加固方法。

［1］ 宋福春，張連海，霍德俊.崇東雙曲拱橋加固技術(shù)研究［J］.沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，23(4):556-561.

［2］ 鄧育林，康俊濤.加福大橋的加固改造［J］.中國(guó)市政工程，2005(1):22-23.

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