雙曲拱橋轉(zhuǎn)變?yōu)橄湫凸霸谂f橋加固中的運(yùn)用

■蔡旺興(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福州　350001)

雙曲拱橋轉(zhuǎn)變?yōu)橄湫凸霸谂f橋加固中的運(yùn)用

■蔡旺興
(福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢有限公司，福州350001)

摘要本文以順昌縣東門(mén)大橋雙曲拱橋加固為例，分析主拱圈病害產(chǎn)生的原因，介紹了主拱圈通過(guò)增加封閉底板實(shí)現(xiàn)增大截面尺寸，提高結(jié)構(gòu)剛度和整體性的加固施工工藝在舊雙曲拱橋改造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞雙曲拱橋箱型拱施工工藝

0　前言

20世紀(jì)60～80年代，雙曲拱橋以其構(gòu)件輕、材料省、造價(jià)低、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)得到了極大的推廣和應(yīng)用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運(yùn)輸量及運(yùn)輸荷載等級(jí)不斷提高，現(xiàn)存的雙曲拱橋，由于材料老化、通行車(chē)輛噸位增大，存在不同程度的病害，部分雙曲拱橋甚至成為危橋。為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)交通發(fā)展的要求，需對(duì)現(xiàn)有的雙曲拱橋進(jìn)行加固提載改造，使其繼續(xù)為地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。本文主要就順昌東門(mén)大橋通過(guò)采取增加封閉底板實(shí)現(xiàn)由雙曲拱轉(zhuǎn)變?yōu)橄湫凸暗霓k法進(jìn)行雙曲拱橋加固案例，介紹加大截面加固法的施工工序和主要分項(xiàng)工程施工工藝。

1　加大拱肋截面加固方法

由于雙曲拱橋主拱圈為拱肋和拱板共同受力結(jié)構(gòu)，因此，加大拱肋截面加固方法，主要采用在雙曲拱主拱圈拱肋底面增設(shè)鋼筋混凝土底板，在主拱圈拱板頂面澆筑鋼筋混凝土板，形成一個(gè)封閉的箱梁結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)主拱圈的抗彎剛度和抗扭剛度。以下是采用該加固方法應(yīng)用到東門(mén)大橋加固的實(shí)例

2　東門(mén)大橋加固實(shí)例

2.1工程概況

順昌東門(mén)大橋建于1976年，該橋橫跨閩江支流富屯溪，橋梁總長(zhǎng)363.56m，橋?qū)挒閮?.0m+2×1.50m=10m；橋梁上部為14孔凈跨徑為19.60～24.50m不等跨空腹式懸鏈線線型雙曲拱橋，矢跨比為f/L=1/10～1/8，主拱圈由5條拱肋和5個(gè)拱波(兩側(cè)各挑半波)組成，倒T型拱肋高28cm，寬度30cm，拱肋中距1.90m，預(yù)制鋼筋混凝土圓弧形拱波厚8cm，矢跨比為1/5；橋梁下部結(jié)構(gòu)為砼實(shí)體墩臺(tái)；拱上建筑由混凝土立柱、橫墻和腹拱圈組成，腹拱圈為圓弧拱，跨徑為2.0m和2.7m，腹拱圈厚度為0.2m；設(shè)計(jì)荷載為汽—13級(jí)、拖—60。

2.2主要病害

全橋欄桿砼嚴(yán)重老化、掉塊露筋，接頭松動(dòng)，部分?jǐn)嗔?；橋面板砼外露粗骨料，大面積碎裂、坑槽，破損嚴(yán)重；拱波砼出現(xiàn)大量縱向裂縫、麻面；拱肋底面出現(xiàn)多條橫向裂縫，大量豎向裂縫；拱肋底部出現(xiàn)多處掉掉塊露鋼板且鋼板腐蝕嚴(yán)重；橫系梁端頭砼脹裂松散，部分掉塊露筋且腐蝕嚴(yán)重，少數(shù)出現(xiàn)環(huán)向裂縫；腹拱圈出現(xiàn)多處橫向裂縫。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)勘查，對(duì)該橋進(jìn)行系統(tǒng)的計(jì)算分析，結(jié)果表明：東門(mén)大橋結(jié)構(gòu)承載能力已無(wú)法滿足現(xiàn)有交通量和荷載等級(jí)的需求，特別是大橋的主要承重構(gòu)件主拱圈剛度偏弱，且結(jié)構(gòu)較松散，整體性不強(qiáng)，需進(jìn)行斷面形式的徹底改造。

2.3加固改造措施

根據(jù)分析結(jié)果，東門(mén)大橋主拱圈的改造主要從增加斷面尺寸、提高結(jié)構(gòu)剛度和整體性入手，通過(guò)在拱肋底部增設(shè)鋼筋砼板達(dá)到加固提載的效果。具體措施如下：

(1)雙曲拱變箱形拱:在雙曲拱主拱圈下部增設(shè)厚15cm (全橋?qū)?鋼筋混凝土底板，將雙曲拱轉(zhuǎn)變?yōu)橄湫凸?，并在拱肋、拱波植筋使新舊砼共同受力，提高拱圈的結(jié)構(gòu)剛度和整體性,詳見(jiàn)圖1。

施工工藝:

①按圖紙植筋并安裝好加固鋼筋后，可開(kāi)始安裝懸掛模板。懸掛模板通過(guò)植筋于拱肋底部的直徑16mm絲桿固定；將模板鉆孔穿入絲桿后，絲桿下部再裝入W型蝴蝶扣一并固定。

②在安裝懸掛模板的之前，在橋面利用鉆孔機(jī)在拱波正中開(kāi)鑿20cm孔洞并植入PVC管，形成自上而下的拱板施工混凝土通道。

③拱圈加固內(nèi)模使用1.5mm厚薄鋼板沖壓而成，內(nèi)膜沖壓時(shí)應(yīng)在兩側(cè)邊軋制小槽以便能順序取出。

圖1　主拱圈加固斷面圖

④懸掛模板及內(nèi)模安裝要點(diǎn)：固定懸掛模板采用Φ16mm的絲桿植筋，植筋深度應(yīng)大等于15cm，吊模植筋橫向間距為1.36m，縱向間距為1.0m，在植筋時(shí)應(yīng)避開(kāi)拱圈底部鋼筋。由于承受的混凝土重量較大，必須采用W型蝴蝶扣并安裝兩條48mm (一級(jí)鋼)的鋼管以防止爆模。

⑤混凝土澆筑要點(diǎn)：為便于澆筑，混凝土配合比設(shè)計(jì)一定要恰當(dāng)?？紤]到拱圈澆筑混凝土要求的流動(dòng)性，一般采用自密實(shí)混凝土，即摻入水泥質(zhì)量5%的粉煤灰以提高流動(dòng)性，同時(shí)按配合比要求摻入減水劑，粗集料粒徑一般采用4.75～20mm；澆筑時(shí)為保證充填密實(shí)，除使用小型振動(dòng)軸插入振搗外，應(yīng)在模板下部使用手持式振動(dòng)泵進(jìn)行振搗。

⑥為保證橋梁施工過(guò)程中加載荷載平衡，應(yīng)實(shí)施均衡對(duì)稱加載澆筑，即單跨內(nèi)應(yīng)同時(shí)自拱腳向上對(duì)稱進(jìn)行，每日單側(cè)澆筑縱向長(zhǎng)度不得超過(guò)4m。

(2)拱腳加強(qiáng):在拱腳拱背頂部，向拱頂方向約3m的范圍內(nèi)，在橋墩、拱背上鉆孔植筋，設(shè)置縱向受力鋼筋，并現(xiàn)澆厚15cm (全橋?qū)?鋼筋混凝土，通過(guò)對(duì)舊混凝土表面鑿毛、洗凈等措施，使新舊結(jié)構(gòu)砼結(jié)合良好，提高拱腳承載力，詳見(jiàn)圖2。

(3)拱頂加固:在拱頂L/4長(zhǎng)度范圍，拆除拱頂填料，植入鋼筋，增設(shè)鋼筋砼板，提高拱頂承載力。

圖2　拱腳加固圖

(4)腹拱掛網(wǎng)噴射砼加固:在原腹拱上植入鋼筋并掛鋼筋網(wǎng)，噴射干硬性混凝土，縱向鋼筋伸入腹拱墩蓋梁中，在腹拱下形成一個(gè)套拱，與原腹拱共同受力，提高腹拱承載力。

(5)墩臺(tái)身裂縫處理:根據(jù)設(shè)計(jì)要求，裂縫寬度在限制范圍內(nèi)(小于0.2mm)，應(yīng)采用壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹(shù)脂膠封閉；裂縫寬度大于限制范圍內(nèi)(大等于0.2mm)，應(yīng)采用壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹(shù)脂膠或其他灌縫材料。

(6)橋面系改造:拆除舊橋面鋪裝結(jié)構(gòu)、人行道和欄桿，按設(shè)計(jì)要求新建。

通過(guò)以上加固措施，東門(mén)大橋的主拱圈完成了從雙曲拱向箱型拱的轉(zhuǎn)變，結(jié)構(gòu)剛度和承載能力都大為提高。

主拱圈加固采取滿布木質(zhì)掛籃懸澆施工工藝，利用原有拱圈作為支點(diǎn)，采取分段澆筑、對(duì)稱施工的方法，由于方案正確，管理到位，因此施工進(jìn)展非常順利，該項(xiàng)目計(jì)劃工期為10個(gè)月，實(shí)際工期為7個(gè)月，比合同工期提前3個(gè)月完工，加固改造過(guò)程未出現(xiàn)任何質(zhì)量和安全事故，圓滿完成加固任務(wù)。

2.4加固效果

東門(mén)大橋改造后，對(duì)該橋進(jìn)行成橋全面檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，該橋所有指標(biāo)均滿足公路-Ⅱ級(jí)荷載要求，說(shuō)明采用在主拱圈下增設(shè)鋼筋砼加勁板使雙曲拱轉(zhuǎn)變?yōu)橄湫凸暗募庸谭桨溉〉昧己玫募庸绦Ч?/p>

3　結(jié)語(yǔ)

東門(mén)大橋加固成功的案例證明，雙曲拱橋主拱圈采用增加整體鋼筋砼加勁板的加固方法，理論依據(jù)充分、施工簡(jiǎn)便可行、造價(jià)成本低、加固效果顯著，不失為一種較好的雙曲拱橋加固方法，這種加固方法必將在今后的雙曲拱橋的加固改造中得到更為廣泛的運(yùn)用。

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