拱桥加固实例

拱桥加固实例

1概述

仁义桥位于山西省太原市清徐县榆次一古交公路清徐段上，于1971年修建。桥梁原设计荷载为：汽车-13级、拖车-60。上部结构为：空腹式悬链线无铰钢筋混凝土双曲拱桥，净跨径25m，矢跨比为1／6，设计拱轴系数m=2.20，共三跨。桥面宽度为：净-7m+2×1.0m(人行道)，桥面纵坡为0，横坡为3％(双向)，主拱圈宽度为7.5m。主拱圈厚度为0.80m。拱上建筑采用排架式副拱墩。下部结构为：150#片石混凝土实体墩和桥台，桥墩顶宽2.0m基础为明挖扩大基础。

随着清徐县经济的不断发展，仁义桥现状已不能满足清徐一古交公路交通量日益增长、车辆荷载等级增大的要求。为满足榆次一古交二级公路清徐路段公路建设的要求，在2004年对该桥进行了加固改造。

2加固采用桥梁技术标准

(1)设计汽车荷载等级：公路—Ⅱ级，人群3.0kN／m2，桥面组成：净—9m+2×1.0m(人行道)。

3加固依据及资料

交通部部标准《公路工程技术标准》(JTJB01—2003)。交通部部标准《公路桥涵设计规范》(1989年合订本)，交通部部标准《公路桥涵施工设计规范》(JTJ041—2000)，交通部部标准《公路质量检验评定标准》(JTJ071—98)，交通部部标准《公路养护技术规范)JTJ0173—96)，公路桥涵设计手册：《拱桥》(上、下册)(1991年版)。仁义桥原设计文件(太原公路分局1971年)。

4加固设计要点

(1)上部结构计算采用《桥梁博士》(平面杆系有限元程序)进行加固后成桥状态下活载、恒载、温度变化等作用力计算，以最不利荷载组合进行控制设计。

(2)下部结构按重力式墩台计算，计算荷载按《公路桥涵设计通用规范》的规定，对所有可能承受的荷载进行最不利组合。以最不利荷载组合控制设计。基础计算按照《公路桥涵地基与基础设计规范》，结合本桥实际情况按旧桥基础承载力提高系数予以考虑进行验算。

(3)桥面板计算按单向板和悬臂板计算，悬臂跳梁进行截面强度验算、抗剪计算和抗倾覆计算。

(4)相关参数：相对湿度70％，墩台不均匀沉降考虑10mm。桥面板与其他结构温差5℃。

5加固方法

根据该桥现状、桥梁承载力提高及桥面加宽的要求，确定的加固方法为：

5.1主拱圈

主拱圈加固采用锚喷8cm厚30号混凝土加固主拱肋和主拱波，现浇钢筋混凝土加固拱角拱背的方法进行。首先凿除主拱肋表面1cm厚砂浆抹面层，凿毛、清洗干净，然后在主拱肋底面和侧面按照规定位置钻孔植筋，用环氧树脂固定牢固后，挂钢筋网，主拱波在内侧钻孔植筋，挂钢筋网，锚喷混凝土，加大拱肋及拱波截面进行加固。横隔板在底面钻孔植入U型筋，锚喷8cm 厚30号混凝土，加强横向连接。拱角拱背先凿除砂浆抹面层。凿毛、清洗干净，在拱角拱背、拱座机2号排架根部钻孔植筋、绑扎钢筋网，现浇10cm厚钢筋混凝土进行加固。

5.2拱上建筑

拱上建筑加固采用锚喷6cm厚30号混凝土加固排架及腹拱圈；桥台前墙加固采用锚喷6cm厚30号混凝土。首先凿除主排架表面1cm厚砂浆抹面层，将排架四周及腹拱内侧凿毛，清洗干净，然后在排架四周及腹拱内侧照规定位置钻孔植筋，用环氧树脂固定牢固后，挂钢筋网后，最后锚喷混凝土。拱上建筑实腹段外侧用10#水泥砂浆抹面3cm厚进行处理。

5.3桥面

桥面加固采用：在原桥两侧现浇钢筋混凝土侧墙，对称加设预制钢筋混凝土挑梁，现浇钢筋混凝土行车道板及加设预制微弯板人行道的方法进行。钢筋混凝土挑梁预制好就位后。预留钢筋和桥面钢筋焊接，并和悬臂板钢筋绑扎。整体浇筑桥面钢纤维混凝土。挑梁安放时注意防止倾覆，挑梁高度应顺应桥面横坡处理。在挑梁上加盖人行道微弯板，人行道两侧加设栏杆，人行道微弯板用3cm厚10#水泥砂浆抹面。桥面在两次桥台附近设置30cm宽，25cm深的TST伸缩缝。桥面浇筑完成后在1#、2#墩顶位置处切割变形缝，深3cm，宽3mm，清洗干净后，用沥青灌缝。

5.4桥台及基础

桥台前墙加固采用锚喷6cm厚30号混凝土方法。将桥台前墒表面凿毛、植筋，挂钢筋网，清洗干净后，锚喷混凝土进行加固。桥台台帽加固采用锚喷8cm厚30号混凝土方法。将桥台台帽前表面凿毛、植筋，挂钢筋网，台帽钢筋网和主拱肋钢筋焊接，将混凝土表面清洗干净后，锚喷混凝土进行加固。

桥墩用10#砂浆抹面勾缝，桥墩墩帽加固采用在外侧挂钢筋网，锚喷8cm厚30号混凝土方法进行加固。

地基根据实际开挖地质资料及实际情况进行处理，墩台基础用20#片石混凝土进行防护。

6桥梁加固施工顺序

(1)对桥墩台以及基础进行处理。

(2)拆除旧桥人行道及栏杆部分。

(3)铲除桥面铺装、侧墙及拱上填料。以上拆除过程每一跨由跨中对称地向拱脚方向进行，各跨之间的拆除同步对称进行，使桥墩受力平衡，防止单向推力过大而引起倒塌。

(4)同时进行主拱圈、拱上建筑及桥台前墙的加固。

(5)现浇混凝土侧墙，填筑拱上砂砾填料，调整横坡，安装挑梁，现浇行车道悬臂板和桥面钢纤维混凝土。

(6)安装人行道、栏杆、伸缩缝，完成所有加固工程。

7加固主要材料

7.1混凝土

拱肋、拱波、拱上建筑等采用30号锚喷混凝土，拱背、湿接缝等采用30号现浇混凝土，桥面采用30号钢纤维混凝土，悬臂梁、微弯板采用30号预制混凝土，栏杆采用25号预制混凝土，桥墩(台)采用30号现浇混凝土，基础采用20号现浇混凝土。

7.2钢筋

设计采用钢筋为Ⅰ级和Ⅱ级两种，除注明者外，钢筋直径d≥12mm的，采用符合GB-1499-98国家现行标准的带肋钢筋(即Ⅱ级钢筋)；当钢筋直径d＜12mm的，采用符合GB-13013-91国家现行标准的光圆钢筋(即Ⅰ级钢筋)。

7.3其他

(1)环氧树脂胶及环氧树脂砂浆，按照有关规范及产品说明要求，通过试验确定。

(2)本桥仅在桥台两端各设置一道TST型伸缩缝。

8施工方法、要点及注意事项

(1)主拱圈(主拱肋、拱波、横系梁)采用外包钢筋网，并用锚喷混凝土加大截面，施工时严格按照锚喷工艺进行。

(2)拱上建筑(排架、腹拱圈)采用外包钢筋网，并用锚喷混凝土加大截面，施工时严格按照锚喷工艺进行。