新舊混凝土采用預(yù)應(yīng)力連接在拱橋加固中的應(yīng)用研究

劉 輝，陳海波

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

新舊混凝土采用預(yù)應(yīng)力連接在拱橋加固中的應(yīng)用研究

劉 輝，陳海波

(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

目前拱橋的主要加固方式中增大截面法(鋼筋混凝土拱肋加固法和鋼筋混凝土套箍加固法)在實(shí)際工程運(yùn)用中最為常見，但該方法通常會(huì)由于施工質(zhì)量和單靠錨固鋼筋作為新舊混凝土的連接件等原因，會(huì)造成新舊混凝土的連接效果較差，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不能整體共同變形受力，甚至后期出現(xiàn)新舊混凝土脫空的現(xiàn)象，而采用預(yù)應(yīng)力連接在拱橋加固中的應(yīng)用，使得新舊混凝土連接更加緊密，協(xié)同受力，提高承載力。

拱橋加固；預(yù)應(yīng)力；框架拱肋

1 工程實(shí)例

橋梁資料，對(duì)該橋的主拱圈進(jìn)行鉆芯取樣，確定該橋的拱圈截面為六箱結(jié)構(gòu)，拱圈高度為1.4 m。對(duì)拱上建筑和橋面系進(jìn)行測(cè)量，拱上立墻厚0.8 m，橋面寬度共12.6 m，其中橋面凈寬9.0 m，兩側(cè)各有1.4 m人行道，最外側(cè)護(hù)欄各有0.4 m。設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為：汽-15，掛80。

2 橋梁檢測(cè)結(jié)論及建議

(1)結(jié)論。

橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度符合交通部頒發(fā)的《公路橋梁承載能力檢測(cè)評(píng)定規(guī)程》和《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》中所規(guī)定的要求，其現(xiàn)階段承載能力滿足荷載標(biāo)準(zhǔn)：汽-15級(jí)作用下的正常使用要求，但安全儲(chǔ)備小。

(2)建議。

①該橋?yàn)樗念悩?，?yīng)對(duì)橋梁存在病害進(jìn)行必要的處治，橋梁設(shè)計(jì)荷載汽-15已不能滿足現(xiàn)行實(shí)際交通量的需要，應(yīng)請(qǐng)相關(guān)有資質(zhì)單位對(duì)橋梁采取加固處理，提高荷載等級(jí)，或新建橋梁來滿足車輛和行人的通行需求。②橋梁病害較2013年橋梁檢測(cè)報(bào)告中的病害有所增加，仍需要對(duì)該橋進(jìn)行交通管制，限重20 t以下車輛正常通行，確保橋梁正常安全使用。橋面現(xiàn)狀態(tài)下不平順，起伏較多，汽車荷載沖擊力較大，鑒于此影響，同時(shí)根據(jù)局部構(gòu)件評(píng)定等級(jí)，該橋車重在20 t以上，30 t以下范圍內(nèi)的車輛單車單向通行，且必須在道路中線以5 km/h勻速行駛，同時(shí)橋上禁止其他車輛和行人通行。

③建議每年對(duì)該橋梁進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)定期進(jìn)行大橋拱圈線型及橋面線型的監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解結(jié)構(gòu)的受力、變形情況；定期對(duì)拱上橫墻、橋面板、引橋拱圈等加固構(gòu)件進(jìn)行檢查，加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)。

3 病害原因分析

(1)超載現(xiàn)象嚴(yán)重。

該橋設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車-15級(jí)，掛80。而現(xiàn)在該橋?qū)嶋H承擔(dān)的交通流量和汽車荷載比設(shè)計(jì)時(shí)大。該橋建造年代較長(zhǎng)，瀝青混凝土路面早期施工養(yǎng)護(hù)措施不當(dāng)可能造成不密實(shí)，且當(dāng)?shù)貧夂虺睗?，雨水較多對(duì)橋面系構(gòu)造侵蝕較大。

(2)設(shè)計(jì)截面尺寸偏小。

該橋凈跨80 m，矢跨比為1/6，拱圈高度僅為1.4 m，頂?shù)装搴穸葍H為10 cm，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及有限元計(jì)算，該橋截面尺寸偏小，造成主拱圈剛度偏小及其承載力儲(chǔ)備較小。當(dāng)車輛通行時(shí)，橋梁整體振動(dòng)感強(qiáng)烈。

(3)環(huán)境因素影響。

橋梁為鋼筋混凝土構(gòu)件，受當(dāng)?shù)爻睗?、多雨氣候環(huán)境影響、加之超載車輛對(duì)橋面系破壞，使得雨水很容易破壞原材料，進(jìn)而加劇路面破壞，最終導(dǎo)致車輛在通過橋梁時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊。

(4)由于橋面破損嚴(yán)重，橋面上的雨水通過橋面裂縫滲透到主拱、腹拱，導(dǎo)致以上結(jié)構(gòu)局部裂縫處出現(xiàn)滲水、析晶等病害，其中主拱圈底面的滲水主要是由箱室泄水孔造成，并不是結(jié)構(gòu)性裂縫。

(5)伸縮縫設(shè)置于梁端構(gòu)造較弱部，因直接承受車輛的反復(fù)作用，故最易遭受破壞。且隨著交通量的增大，載重車輛增多，伸縮縫的損壞程度逐漸加重。

4 采用預(yù)應(yīng)力連接的框架拱肋加固法

采用預(yù)應(yīng)力連接的框架拱肋加固法是為了減輕原橋所承受的加固荷載，利用框架拱肋的形式對(duì)其進(jìn)行加固，與此同時(shí)，為了使得新舊混凝土連接緊密共同受力，采用預(yù)應(yīng)力張拉連接，防止后期出現(xiàn)新舊混凝土脫空的現(xiàn)象。以下為新舊混凝土采用預(yù)應(yīng)力連接在拱橋加固中的應(yīng)用實(shí)例。

主拱圈采用4列C50無收縮自密實(shí)鋼筋混凝土框架拱肋進(jìn)行加固。在1#、2#、3#、5#、6#、7#腹孔處設(shè)置上橫聯(lián)并在該處設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力。

框架拱肋形成整體，并通過涂刷界面劑、植入普通鋼筋和張拉預(yù)應(yīng)力與原橋箱型拱圈連接，當(dāng)荷載作用時(shí)，新老結(jié)構(gòu)共同受力，協(xié)同作用，提高原橋承載能力，預(yù)應(yīng)力設(shè)置處還需設(shè)置上下橫梁，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力受力局部位置并防止應(yīng)力集中現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

我國(guó)公路部門實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，拱橋的加固費(fèi)用約為新建橋梁的30%。因此，在進(jìn)行橋梁維修加固的同時(shí)，迫切要求對(duì)舊橋進(jìn)行技術(shù)改造，新舊混凝土采用預(yù)應(yīng)力連接在拱橋加固中的應(yīng)用，不僅使得新舊混凝土連接緊密共同受力，防止后期出現(xiàn)新舊混凝土脫空的現(xiàn)象，同時(shí)改善其行車性能，延長(zhǎng)其服務(wù)年限，使其繼續(xù)為現(xiàn)代交通運(yùn)輸服務(wù)，可以給國(guó)家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)效益。

[1] 劉思孟 鋼筋混凝土套箍封閉主拱圈加固拱橋技術(shù)研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)土木學(xué)院，2004.

[2] 李明.加強(qiáng)舊危橋改造刻不容緩[J].中國(guó)公路，2001，4(1):56-59.

[3] 貴州省交通科學(xué)研究院.貴州省境內(nèi)桁式組合拱橋調(diào)研報(bào)告[R].2004.

2017-02-15

劉輝(1988-)，男，貴州凱里人，碩士工程師，研究方向：大跨徑鋼筋混凝土公路橋梁。

U442

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