关于套拱法技术在拱桥旧桥加固中的应用

关于套拱法技术在拱桥旧桥加固中的应用

摘要：古往今来，人们会下很大的功夫在衣食住行方面的研究，特别是在通行方面，从古代开始，桥梁的建设变开始普及，特别是拱桥。拱桥形式之所以在桥梁建设中被广泛应用，正是由于拱桥的结构形式，是最合理的受力形式，如举世闻名的赵州桥，至今已有一千四百多年的历史，却保存的相当完好。古往今来的拱桥实例告诉我们，拱桥无疑是发展快速而且最坚固的桥型。但是，在桥梁建设中，随着时代的发展不仅仅兴建了许多新拱桥，拱桥旧桥加固项目也屡见不鲜。其中，套拱法技术在拱桥旧桥加固中的应用最为普遍。本文就分析某拱桥旧桥加固中对套拱法的应用，总结套拱法技术在拱桥旧桥加固中的技术方案、施工程序和方法。

关键词：套拱法；结构分析；加固方案；加固程序

套拱法是在洞口段施工时，采用管棚超前支护，固定或支撑管棚端部的拱形结构的施工方法。其施工顺序是场地平整——测量放样——开挖护拱基础——基础处理——浇筑护拱基础砼——安装钢管脚手架、砼提升架、护拱型钢拱架等——安装孔口管——安装护拱砼内外模板——浇筑护拱砼。

1、结构分析

关于拱桥旧桥的加固，首先要对要进行加固的拱桥进行结构分析，并依据拱桥建设时结构分析和数据计算档案，对资料数据进行核算，在根据套拱法的原理拟定加固方案。

1.1拱圈承载能力分析

以某拱桥的加固为实例分析，根据现场对拱桥数据的采集，并计算得到：拱圈截面尺寸是，算得截面面积，截面惯性矩，弹性模量。设计承载能力为公路II级。

根据采集到的数据并应用桥梁设计公式所得的结果，结合有限元对拱圈进行承载能力的分析，得到最不利截面内力如表1所示：

表1：最不利截面内力

名称轴向压力剪力弯矩

单位N/kW Q/kN M/kN·m

结果1858.2 63.0 145.3

1.2截面以及材料的复核

已知计算轴向压力N=1858.2 kN，计算弯矩M=145.3 kN·m，构件所处环境按iv类考虑。采用C40混凝土，纵向钢筋为HRB335级，截面配筋见图1，可按偏心受压构件进行截面配筋验算。

图1 截面配筋图

通过查询材料可得到计算参数如下：

，

由图1可得：

从而得到；

假设为大偏心受压构件，计算如下：

带入数据计算，解得，故障截面应按小偏心受压构件计算。

按照小偏心受压，重新计算受压区域的高度x，步骤如下：

其中：

由牛顿迭代法解得：

于是钢筋中的应力为：

（压应力）

截面承载能力为：

复合检验说明，截面设计符合要求。

2、施工程序及方法

2.1基础部分的施工

拱桥基础部分的施工包括挖基、现浇混凝土基础，为防止施工过程中，对桥台基础开挖过长引起桥台基础移位，在基础部分的施工中，要将每个桥台的基础分为两次施工。在开挖的过程中要注意对深度的掌控，新基础的高度要与旧基础的高度必须保持持平。

在基础部分的施工中，需要注意严格控制基础的长度和深度，防止老桥基地被掏空导致旧拱桥的坍塌，引起事故。并且，基础部分的施工要注意控制好施工

时间，施工时间不宜过长。总之，基础部分的施工，要依据加固方案的同时，要保障旧基础的稳固。

2.2桥台部分的施工

套拱法技术在旧拱桥中的加固第二阶段是桥台的完善，在旧拱桥周围修筑矮墙，矮墙使用现浇混凝土的方法，在现浇之前，要为旧桥预留钢筋孔，根据钢筋的尺寸，所留空应不小于25mm，所留空的位置安排是的品字形状，钢筋在选型上要采用螺纹状的，直径是14mm，长度是80cm。

墙体部分施工的技术上，要保证连接钢筋水平，新桥台的伸入长度要与旧桥台的相等。为了保证桥台的整体性，在现浇时一定要认真进行，尽量一次性完成，若一次性不能完成的，要在矮墙缝处设置石笋。

2.3套拱肋的施工

完成旧桥数据采集以及核算，并注重套拱法的施工程序和方法，套拱肋的施工必须注重施工要点，如：①拱肋的位置要精确，在人手能及的部分精确拱肋的位置，若人手不能触及的部分，则需要在拱圈搭建脚手架，必须保持拱肋的位置精确到计算所得数据，并且，拱肋要注意打毛处理，安装距离按照拱肋的钢筋结构确定，拱肋的混凝土浇筑一次完成；②在现浇混凝土拱肋的中间，需要人工从旧桥面拱顶处往下挖一个贯穿旧桥的洞，尺寸注意是；③旧桥面挖好洞之后，要及时在拱盔上设立指点支撑周围的结构，防止拱桥坍塌，特别是对于石头的拱桥，防止拱石没有支撑点掉下来，避免不必要的安全事故；④通过贯穿旧桥顶面的漏洞，将混凝土用导管输送到拱肋浇筑处，并且需要将混凝土搅拌均匀，两边的桥台需要同时进行施工，保证桥台的对称性，在桥台施工进行到距离桥顶0.8m 的位置时，可将拱桥顶面两侧的边摸装起密封。⑤桥下部分施工全部完成之后，要对桥顶的漏洞进行修补，修补的材料要是干性的混凝土，并要将干性混凝土搅拌充实，此过程需要反复进行，直至漏洞完全封实。

3、结语

我国现代桥梁发展技术越来越纯熟，在桥梁的建设项目上也是越来越讲究，在对新桥开发建设的同时，也注重对拱桥旧桥的加固。应用套拱技术对拱桥旧桥进行全面的加固，拱桥旧桥的加固原则要以拱桥旧桥的结构设计原理为基础，对拱桥的基础部分、桥台部分、顶面部分各个部分进行检测，严格按照基础、桥台、顶面各自部分的加固程序和方法，一个一个部位按部就班的进行拱桥加固。

参考文献：

[1] 蒙云，卢波.桥梁加固与改造[M].北京：人名交通出版社，2004.

[2] 湛润水，胡钊芳.公路旧桥加固技术与实例[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3] 叶见曙.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2007.