牛北公路后峪溝剛架拱橋加固

劉東

牛北公路后峪溝剛架拱橋加固

■ 劉 東

（遼寧省公路勘測設(shè)計公司，沈陽 110166）

摘 要：通過工程實例介紹剛架拱橋的若干常見病害及其加固措施，包括橫隔板加固、拱片弦桿及拱肋實腹段加固、橋面系加固等，以及施工中的一些質(zhì)量控制辦法。加固后的荷載試驗表明，本文介紹的加固方案提高了橋梁的整體剛度和承載能力，達到了預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞：剛架拱橋；荷載試驗；加固

一、工程概況及其病害

后峪溝橋是310國道牛背至北道段上的一座混凝土剛架拱橋，全長56.2m，單跨35.0m，橋面寬為凈7.0+2×0.5m，設(shè)計荷載為汽車-20級、掛車-100，人群3.0kN/m2，于1986年建成，橋梁橫截面如圖1所示。

橋梁經(jīng)過多年運營后，經(jīng)檢測加固前主要存在以下病害[1]：

（1）在拱片弦桿和實腹段出現(xiàn)大量裂縫，寬度為0.1～

0.35mm，間距100～350mm，正彎矩區(qū)由下向上延伸，負彎矩區(qū)則相反，有的裂縫已橫向貫通，其方向隨裂縫位置向節(jié)點靠近由豎向漸變?yōu)樾毕颍伊芽p向拱腳的傾斜度也隨其間距的增大而增大。（2）跨中大部分橫系梁底中部出現(xiàn)由下向上的豎向裂縫，且上下貫通。 （3）微彎板底面普遍出現(xiàn)縱橋向裂縫，其中跨中附近處破損最嚴重（甚至有斷裂現(xiàn)象），裂縫沿縱橋向發(fā)展，開裂處有明顯的漏水現(xiàn)象。（4）橋面破損嚴重，負彎矩區(qū)橫向裂縫密集，跨中微彎板破損嚴重處橋面已經(jīng)塌陷，無法行車。

本橋梁為單跨輕型剛架拱橋，配筋量不大，承載力也有限，加上某些構(gòu)件施工不符合設(shè)計要求，而且實際過往車載遠遠超出設(shè)計荷載，使得單片拱肋長期處于超負荷工作狀態(tài)，橫系梁開裂受損嚴重，微彎板多處開裂，橋梁整體性減弱，剛度減小，振動加大，更加劇了各桿件控制截面的開裂程度，在現(xiàn)行使用荷載下如不進行加固處理，則橫隔板不斷受損會使荷載橫向分布進一步減弱，主拱片病害加劇，影響橋梁的正常和安全使用。

二、加固處理措施

（1）拆除原橋面及微彎板，采用整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土板替代；（2）將跨中斷裂的橫系梁拆除，改為橫隔板，其他實腹段和上弦桿橫系梁加高并與橋面板連接，以加強橋梁整體性。（3）封閉原拱片裂縫，采用單側(cè)加大拱片截面進行加固，新舊混凝土之間用錨固鋼筋連接。加固方案如圖2所示（跨中截面）。

三、施工質(zhì)量控制

（1）植筋拉拔試驗：植筋施工前由施工和監(jiān)理方按正常植筋工序進行各種規(guī)格植筋試驗，待試件鋼筋達到強度后進行拉拔試驗，確認其滿足設(shè)計要求。（2）混凝土抗壓強度試驗：澆筑時每個砼拌合物取1組試件，養(yǎng)護28天后送檢，以評定其抗壓強度是否滿足要求。（3）探傷檢測試驗：對焊接部位進行磁粉探傷抽檢，以檢測焊縫是否飽滿。

四、加固效果

（一）加固后的檢測情況。加固后為了檢測加固效果，對該橋進行了檢測和鑒定，荷載試驗內(nèi)容包括：（1）主要受力桿件控制截面的撓度；（2）主要受力桿件控制截面的應(yīng)力和應(yīng)變；（3）主要受力桿件的裂縫情況及其寬度值。

試驗按《公路舊橋承載能力鑒定方法》[2]的要求進行，荷載等級分為2級，采用汽車加載，選用4輛400kN左右的BENZ-2926型自卸車。加載程序為：先由零載加至第一級荷載，卸至零載，然后由零載加至第二級荷載，卸至零載。經(jīng)計算得最不利工況試驗荷載效率在0.93～1.09之間（見表1），滿足要求。

（二）荷載試驗結(jié)果分析。依據(jù)本次橋梁靜載試驗項目，對結(jié)構(gòu)在加固后最不利荷載工況作用下主要控制測點撓度、應(yīng)變的理論值、實測值以及有關(guān)的參考限值進行對比。計算采用有限元程序進行。加固后跨中實測撓度與計算撓度的比較結(jié)果見表2。

從表2看到，在不同工況荷載作用下，加固后跨中截面的實測撓度均小于計算撓度，校驗系數(shù)在0.43～0.49之間。

同時為了檢測加固后橋梁各控制截面處的應(yīng)變，對各級荷載作用下各控制截面下緣混凝土應(yīng)變的實測值和理論計算值進行比較，比較結(jié)果見表3。

從表3可看到，在各級荷載作用下各控制截面拱肋實測應(yīng)變值均小于理論計算值，校驗系數(shù)在0.33～0.81之間變化。在各級試驗荷載作用下，橋梁各構(gòu)件未產(chǎn)生新的裂縫。

該橋梁加固后實測撓度均小于計算撓度，實測應(yīng)變小于計算應(yīng)變，撓度校驗系數(shù)和應(yīng)變校驗系數(shù)均滿足《公路舊橋承載能力鑒定方法》的要求，加載過程中和卸載后未發(fā)現(xiàn)裂縫產(chǎn)生，說明橋梁的整體剛度滿足要求，加固后橋梁的承載能力可達汽車-超20級，掛-120標準。實踐證明本加固方案是合理可行的，效果顯著，施工質(zhì)量也達到了設(shè)計要求。

結(jié)語：橋梁加固方案的選取及其經(jīng)濟合理性直接與橋型、橋梁受力特點、選用材料等密切相關(guān)，因此加固設(shè)計前要根據(jù)現(xiàn)場病害情況仔細分析其原因，找出最科學(xué)經(jīng)濟的加固方案。在對剛架拱橋這樣的復(fù)雜受力體系上，擴大受力截面和配筋的加固方案充分顯示了它工期短、費用省、概念明確、改造徹底的優(yōu)點，具有一定借鑒和推廣價值。此外，在橋梁加固新材料和加固方法方面，目前國內(nèi)尚未有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范及質(zhì)量控制標準，因此為了保證橋梁加固施工質(zhì)量，很有必要制定相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范及其施工質(zhì)量的控制方法。

參考文獻：

[1] 姚玲森.橋梁工程.北京：人民交通出版社，1999.

[2] 公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）.1998.