桁式组合拱桥4种加固方法的对比分析
桁式组合拱桥存在的问题及加固新思路的探讨
桁式组合拱桥存在的问题及加固新思路的探讨严云;徐海燕;上官兴【摘要】从结构整体性、强度计算方法、内力调整方面查找桁式组合拱桥存在问题的根源,指出危旧桁式组合拱应采用按施工阶段来划分不同工况的应力叠加计算方法来评估其承载力.建立了一个工程实例的有限元模型,进行了分析验证.对比桁和拱在不同阶段的受力特性,依据斜杆在不同阶段内力的变化,然后提出一个由可调内力的柔性拉索来置换不可调内力的刚性斜杆的加固新思路.用实例验证了理论上的可行性.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2008(025)003【总页数】4页(P11-13,44)【关键词】桁式组合拱;问题;加固;方案【作者】严云;徐海燕;上官兴【作者单位】华东交通大学,土木建筑学院,江西,南昌,330013;华东交通大学,土木建筑学院,江西,南昌,330013;华东交通大学,土木建筑学院,江西,南昌,330013【正文语种】中文【中图分类】U445.71.1 病害描述预应力混凝土桁式组合拱桥是贵州省于20世纪80年代初创新提出的一种新桥型，目前已建成40余座［1］.该桥型特点是结构和施工完美统一，施工简便、设备少、造价低廉和工期短.由于时代和材料的限制所造成的先天不足，加上施工工艺和运营维护不当，以及当前交通荷载增大等原因，该类桥梁开始出现了不同程度的病害.几座桥梁用常规补强方法加固后，成效不大.已有数座桥梁被拆除.因此对桥梁界提出一个迫切需要解决的问题:这类桥梁能否继续修建?目前大多数病害桥梁如何处理? 在研究桁式组合拱桥调查资料的基础上［2、3］，结合重庆石柱县沿溪大桥检测评估报告［4］，可以看出其病害有明显的规律性，其主要表现为结构开裂.裂缝主要部位及特征是:集中在桁架拱跨中实腹段底部纵、横、斜向裂缝;上弦大跨中部底板纵横向裂缝;竖杆和立柱上下端湿接缝的横向裂缝;斜杆的横向裂缝.从缝宽、缝长、缝深来看，大多因剪切、弯拉强度不够而破坏.裂缝普遍和大量存在及其不断发展的事实已经不能用施工质量不良和超载运营等简单原因来解释，必定触及深层的原因是设计的缺陷和计算理论不当所致.回顾历史，这种情况与当年双曲拱桥情况如同一辙.1.2 结构整体性混凝土桁式组合拱桥在设计上是化整为零，分次施工的.从横向上来说，施工时先吊装双肋，再现浇大箱间顶底板.上下弦箱形顶底板太薄且单层配筋，中间跨度大，不能保证箱形截面整体性，双肋作为顶底板的弹性支承，在横向分布作用下会产生沉降，因此在车辆荷载作用下必然会造成顶板中部的纵向裂缝.从纵向上来说，在跨中实腹段存在着截面突变.刚度的变大引起承担弯矩变大，因此，容易应力集中而导致开裂，截面整体性削弱.另外，各种预制件在成桥的过程中存在大量的湿接缝，半干半湿接缝，施工方式和施工质量决定了无法保证接缝刚性连接的可靠性. 综上所述，在结构整体性得不到保证情况下，如果将分次施工组桥的各种构件按一次成型的整体截面来计算是不符合实际的.当年双曲拱桥也就是由于竖向分次施工(拱肋、拱波、拱板)，全截面整体性得不到保证而导致后期结构大量开裂，从而不得不退出历史舞台.1.3 强度计算方法众所周知，由于施工方法不同导致结构的应力状态不同，因此也就有不同的计算方法.一般有两种理论.(1)内力一次总算.一般适用于有支架施工桥梁，主拱砼结构硬化过程中由于支架约束，沉降变形很小，所以各个不同施工阶段所产生的不同应力在考虑砼塑性后的应力重分布特性，可以近似按内力叠加一次加载的内力(M，N)来总算成桥应力.在双曲拱桥无支架施工桥梁初期采用“内力一次总算”就发现不少问题，为安全计，以后湖南吊装的双曲拱桥均改用各阶段“应力叠加”法来验算强度.所以目前还有不少无支架施工双曲拱桥仍在安全运营，例如:长沙湘江一桥.(2)施工阶段应力叠加.一般适用于无支架拼装的桥梁.预应力桁式组合拱桥主拱圈也是多次施工而成.第一次为小箱形肋拱，在吊装中已承受和很大的应力σ1，而后浇的两肋间的大箱拱顶底板应力为零.要待后续荷载使其产生变形后才能与两箱肋共同作用，产生的新应力σ2，因此在两边箱拱上的应力为σ=σ1+σ2，如此反复，当全部n个施工工序完成后，边肋的应力为此种计算方法称为应力叠加.桁式组合拱桥的应力分析不能不考虑其施工过程，其应力状态在成桥初期是接近按应力叠加的计算结果.长期荷载作用下，混凝土收缩徐变发生，截面应力是会有一个重新分配的过程，应力状态是趋向于一次加载的内力总算.最终结构的应力状态处于应力叠加和内力总算之间.但是在初期施工过程中因未考虑应力叠加因素所得到应力实际大于计算，而已使结构产生了裂缝，削弱了截面刚度后，那么必然以会使病害得到进一步发展.所以为安全计，要保证按最不利的应力叠加法计算得到的应力都被包络在规范允许的安全范围内.但是绝大多数桁式组合拱桥都做不到.这就是它计算方法在基本理论方面的重大失误!1.4 桁和拱的不同在文献［5］［6］中论证在悬臂拼装桁式组合拱的施工过程中，斜拉索作为拉杆所产生的索力较大.但当钢管混凝土主拱圈形成后，以无铰拱为主要的受力体系所需要的拉索索力较小，这两者是相反和互相矛盾的.而在桁式索拱桥中，只要适当放松拉索索力，可以调整主拱圈各截面应力至均衡.而在桁式组合拱中拉杆是刚性和不可调整的.这样两者之间的矛盾就不能解决，这就是预应力砼桁式组合拱加固的给定困难所在.由于拉杆不能及时调整和放松，相当于在拱趾附近有一反向力拉拱背的同时，使桁式组合拱拱顶存在较大的下挠(正弯矩)，如图1所示.应当指出:桁式拱所发生的拱顶下挠和正弯矩开裂的根本原因在于斜拉杆不能放松这个道理是鲜为人知.2.1 工程概况［4］沿溪大桥位于重庆市石柱县，全桥孔跨布置为18+180+18+14+13=251 m预应力桁式组合拱桥及刚构桥，于2003年3月竣工通车，设计荷载汽—20，挂—100，人群荷载3 kN/m2，桥面净宽9 m，人行道2×1.5=3 m，桥面全宽12.5 m.随着三峡蓄水标高到175.0 m后，该桥部分构件将淹没，运营同时发现部分构件出现裂缝等病害，拱顶下挠2 cm.桥型图如图2所示.2.2 计算模型根据原设计［4］用ANSYS程序建立平面有限元模型，进行恒载作用下分析.考虑全截面工作，施工阶段考虑二个阶段:第一阶段为双肋和部分翼缘承担桁式拱吊装部分自重及上下弦现浇顶底板重量;第二阶段为全截面承担桥面系的重量.2.3 恒载作用下按内力叠加和应力叠加的对比上下弦均按全截面共同受力，荷载只计入恒载，计算分析结果见图3和图4.从图3可以看出:采用应力叠加和内力叠加两者内力值相差不大，但是拱顶正弯矩很大，弯矩不均匀部分主要集中在体系转换后的中部桁架拱部分，此处控制设计. 从图4可以说明:按内力叠加计算的下弦应力跨中下缘不出现拉应力，截面的最大压应力少于材料的抗压强度，结构不会开裂，按内力叠加分析结果表明，结构不会发生强度不够的开裂.但结构检测报告表明:拱顶段弦杆的底面为出现横向裂缝，并贯通到侧面，图4中实腹段变截面处按应力叠加出现拉应力，若考虑活载和荷载分项系数，则截面因抗拉而开裂，可以说按应力叠加更符合实际工况.将混凝土刚性斜杆置换为柔性索.因断点设置和悬拼施工工艺导致桁架墩斜杆拉应力过大和拱顶正弯矩过大，要改变这种受力工况可以改变斜杆的材料，以斜拉索代替预应力混凝土斜杆，适当放松拉索拉力，使拱顶正弯矩有所减少.但放松拱脚附近的拉杆可以改善拱顶实腹段正弯矩过大的受力工况.按照应力叠加的方法在成桥状态下放松左右两侧两根斜杆轴力1 200 kN、1 000 kN(斜杆初始为5 400 kN和4 600 kN)，所得结果如图5和图6.如图5所示，放松斜杆之后拱顶有一个负弯矩，叠加之后，可以使拱顶正弯矩减少，提高活载通行能力.从图6可以看出，通过放松斜杆，可以完全改善拱顶受力不利的截面，但是桁架墩处相应的弯曲应力加大，若桁架墩处下弦的压应力超限，则可要通过一定的方式来加强桁架墩处，例如可以采用外包混凝土加强下弦箱形截面的整体性，加大截面抗压刚度和抗弯刚度.(1)按全截面共同受力的计算，按一次加载的计算方法，所求承载能力偏大，结果偏于不安全，结构安全储备少，对于危旧桁式组合拱应采用按施工阶段来划分不同工况的应力叠加计算方法来评估其承载力.(2)采用拉索置换斜杆的加固方法，可以改善拱顶受力不利的状态，作为一种新思路可以尝试用于桁式组合拱的加固.【相关文献】［1］陈天本.桁式组合拱桥［M］.北京:人民交通出版社，2001.［2］刘永会，黄福伟，唐钰升.旧桁式组合拱桥的承载能力评价［J］.公路交通技术，2005，(6):70-73.［3］黄小平，韦忠胜.盐津河大桥病害分析及加固［J］.公路，2006，(2):12-18.［4］西南交通大学结构工程试验中心.重庆石柱县沿溪大桥检测评估报告［R］.成都:西南交通大学，2006.［5］严云，徐海燕，任亮，等.钢管混凝土拉索拱桥桥型结构特性分析［J］.世界桥梁，2007，(3):42-44.［6］胡常福，任亮.应力叠加法在钢管混凝土拉索拱桥中的应用研究报告［R］.南昌:华东交通大学，2006.。
桁式组合拱桥存在的问题及加固新思路的探讨
段 来划分不同工况的应力叠加计算方 法来评 估其 承载力 ． 立 了一 个工程 实例 的有限元 模型 ， 建 进行 了分析验 证 ． 比桁 和拱 对 在 不同阶段 的受力特 性 ， 依据斜杆在 不同阶段 内力的 变化 ， 然后提 出一 个由可调 内力 的柔性拉 索来置换不 可调 内力 的刚性斜
杆 的加 固新 思路 ． 实例 验 证 了理 论 上 的 可行 性 ． 用 关 键 词 ： 式组合拱 ； 桁 问题 ； 固 ； 案 加 方
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得不 到保 证 而导 致 后 期 结构 大量 开 裂 ， 而 不 得 不 从
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收 稿 日期 ：０８— ２—２ ２０ ０ ８
退 出历 史舞 台 ．
作者 简介： 严云 （９４一）男 ， １７ ， 汉族 ， 云南 昆明人 ， 讲师 ， 现主要从事结构分析和 Ｃ Ｄ的教学和研究 Ａ
文 章 编 号 ：０５— ５３２０ ）３— ０１ ３ １０ ０ ２ （０ ８０ ０ １ —０
桁 式 组 合 拱 桥 存 在 的 问题 及 加 固新 思 路 的探 讨
严 云 ， 海 燕 ， 官兴 徐 上
（ 东交通大学 土木建筑学 院 ， 华 江西 南 昌 ３０ １ ） ３０３
摘要 ： 结构整体性 、 度计算方法 、 从 强 内力 调 整 方 面 查 找 桁 式 组 合 拱 桥 存 在 问题 的根 源 ， 出危 旧桁 式 组 合 拱 应 采 用按 施 工 阶 指
对桁架拱桥加固方式的探讨
对桁架拱桥加固方式的探讨摘要: 钢筋混凝土桁架拱桥于20世纪60～70 年代逐渐成型、规范的一种结构简单、施工方便、造价低廉的通用桥梁, 广泛用于公路与水利建设。
随着时间的推移, 经济的发展带来交通流量的大幅增长, 特别是超载运输车辆的作用, 早期修建的荷载标准低的桁架拱桥出现了不同程度的病害和损伤。
文章对桁架拱桥的常见病害产生原因进行了全面的分析, 对桁架拱桥各部分构件提出详细的加固方法及施工要点, 通过实例详细介绍了桥梁的加固效果。
关键词: 桁架拱桥; 裂缝; 检测; 维修加固Abstract: Reinforced concrete truss arch bridge in twentieth Century 60～70 time gradually, the specification of a kind of simple structure, convenient construction, low cost of general bridge, widely used in highway and water conservancy construction. With the passage of time, economic development brings traffic to grow considerably, especially overload transportation vehicle, built early load standard low truss arch bridge appeared different degree of disease and injury. The truss arch bridge common disease causes undertook comprehensive analysis on truss arch bridge, each component part presents details of the reinforcement methods and key points of construction, through detailed examples of bridge reinforcement effect.Key words: truss arch bridge; cracks; detection; repair and reinforcement1、桃花江桥概况桃花江桥位于桂林市区环城西二路上，桥型为双铰桁架拱桥，净跨径为60米，净矢高为7.5米，净矢跨比为1/8，拱轴线为二次抛物线。
拱桥上部结构加固技术—拱桥加固方法与技术
2 .增大主拱截面加固方法与技术
主拱圈下缘增大截面加固法
实腹式拱桥：拆除实腹段难度大，可在拱圈下面喷射钢筋 网混凝土或浇筑钢筋砼新拱圈。
钢筋网混凝土拱圈内壁喷射加固法
在主拱圈内壁钻孔设置锚杆锚杆上焊接或绑扎钢筋网喷 射混凝土。
2 .增大主拱截面加固方法与技术
2 .增大主拱截面加固方法与技术
锚杆：高强膨胀锚栓
• 用钢纤维砼，钢筋砼，钢筋钢纤维砼，钢筋钢丝网钢纤维砼（三 钢砼）加大主拱圈厚度。
• 用钢筋砼外包石拱桥、双曲拱桥的拱肋截面。 • 在双曲拱拱波背部加盖钢筋砼倒槽形板。 • 用预制拱肋加固桁架拱。
2 .增大主拱截面加固方法与技术
加固方法：
• 增大主拱圈下缘截面加固法 • 增大主拱圈上缘截面加固法 • 增大拱肋截面加固法
施工工艺
加固实例：某石拱桥
• 病害：列车荷载增大，地震频繁，裂缝、漏水现象严重。 • 加固措施：拱圈腹面网喷，侧墙锚杆网喷，拱背加铺防水层，
全桥压注水泥砂浆。
施工工艺
加固实例2：某石拱桥 江西香屯大桥：双曲拱桥 铜矿到火车站的交通要道
• 病害：交通量增加，拱顶、拱脚出现裂缝，0.4mm，拱轴线下沉 • 加固措施：拱肋、拱波外包钢筋网并喷射混凝土加固主拱圈拱背浇
拱的恒载压力线有五点重合。
4 .调整主拱圈内力加固方法与技术
调整拱轴线与压力线加固法
• 基本原理 • 空腹段：压力线在拱轴线之下。 • 实腹段：压力线在拱轴线之上。 • 压力线与拱轴线的偏离产生附加内力，
导致拱顶产生负弯矩，拱脚产生正弯矩， 与其控制弯矩相反，可改善主拱的受力 状况。
4 .调整主拱圈内力加固方法与技术
1 . 拱桥加固方法与技术
增大主拱截面加固 方法与技术
桁架拱桥的维修加固方案
桁架拱桥的维修加固方案 阜阳市于20世纪70年代初开始引进钢筋混凝土桁架拱桥，至今已建成使用的桁架拱桥达30多座。
随着时间的推移，经济的发展带来交通流量的大幅增长，特别是超载运输车辆的通行，早期修建的荷载标准低的桁架拱桥出现了不同程度的病害和损伤。
为适应公路交通运输的需要，阜阳市公路局近几年来先后对出现病害的几座大型桁架拱桥，如临泉泉河大桥（7×30 m）、界首颍河大桥（6×30 m）、阜阳茨淮新河大桥（6×54 m）、太和颖河二桥（6×50 m）、临泉人民大桥（3×30 m）等进行了维修加固工作，积累了一定的经验，现介绍如下。
1、桁架拱桥的常见病害及产生原因 （1）下弦杆拱脚处横向裂缝。
主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。
（2）弦杆端部节点裂缝。
主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，造成上弦杆端部凸杆与桥台、墩柱搭接扣死，使该节点出现竖向剪切应力，导致节点出现裂缝。
（3）横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。
主要原因是由于原行架拱桥设计标准较低，横向联系较薄弱，而近10年来交通量大而且超载车辆比例大，造成桁架竖向变形量大，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。
（4）桥面板裂缝、破碎。
主要原因是桥面板设计标准低，微弯板或拱波厚度不足，混凝土强度低，桥面铺装层薄弱，造成桥面刚度不足，随着交通量的大幅增加，特别是超载车辆的破坏作用，致使桥面铺装层和微弯板开裂，如不及时维修，部分微弯板发生破碎，形成桥面坑洞而影响行车安全。
（5）伸缩缝损坏。
主要原因是桁架拱桥设计时不设伸缩装置或仅设置简易伸缩缝，混凝土强度设计较低，桥面接缝处混凝土损坏严重，逐渐开裂、破碎，使接缝处面积逐渐扩大而影响桥梁的安全使用。
（6）人行道变形、下垂。
主要原因是桁架拱桥的人行道设计一般采用在边桁片上弦杆上置挑梁承托人行道板的方法。
桁式组合拱桥受力特点及施工工艺浅析
1产⽣和发展⼤跨径桥梁的合理结构型式必须是结构受⼒合理，能限度地发挥材料性能，同时便于施⼯。
拱桥的主要承重结构—拱圈，在静载、活载作⽤下基本上是承受压⼒，因⽽充分发挥了圬⼯材料抗压强度⾼的特点，达到了节省钢材的⽬的。
但由于拱对墩台产⽣的巨⼤推⼒，使得下部构造很不经济。
为减⼩拱对墩台的⽔平推⼒，拱桥朝着主拱圈与拱上建筑联合作⽤的⽅向发展。
衍架拱桥整体刚度⼤，上部构造⾃重较轻，材料较省，对地基的适应性较强。
但它毕竟是推⼒体系结构，随着跨径的增加，拱脚推⼒仍过⼤。
拱衍梁桥(衍式T构)在竖直荷载作⽤下不产⽣推⼒，这对下部结构当然有利。
但这种桥属于拱形的梁式桥，上弦拉⼒很⼤，预应⼒钢筋⽤量较⼤。
如果能在采⽤衍式结构的前提下，综合拱桥和梁桥的受⼒特点，取其所长，就可得到⼀种结构和受⼒都较为合理的桥型。
在这种情况下，经过贵州省交通厅和同济⼤学很多桥梁专家的潜⼼研究；探索，衍式组合拱桥应运⽽⽣，并采⽤钢⼈字桅杆吊机代替了传统的缆索吊机作为主要吊装⼯具悬拼施—上—。
1981年，贵州长岩⼤桥建成通车，初步显⽰了这种新桥型和施⼯⼯艺的技术经济优越性。
主跨l50m的贵州剑河⼤桥的建成使这种桥型的设计⽅法、设计原理和施⼯⼯艺有了进⼀步发展。
1995年建成通车的贵州江界河⼤桥，主跨330m，是世界跨径的混凝⼟衍式桥梁，展⽰了衍式组合拱桥巨⼤跨越能⼒。
2桁式组台拱桥的⼒学衍式组合拱桥结构的主要特点是：上弦在墩顶和拱顶之间的适当位置断开，使上弦放松，以调节各杆件的内⼒，使结构受⼒趋于合理。
衍式组合拱桥既保留了拱式推⼒结构的特性，⼜发挥了梁的特性，其受⼒特点是：(1)上弦在墩和拱顶之间适当位置断开，形成断缝，将全桥明显地分为两个受⼒区段：断缝⾄拱顶区段是拱式受⼒体系，上弦和实腹段均受压；断缝⾄桥墩(或桥台)区段是梁式受⼒体系，上弦受拉，下弦受压。
即这类桥型兼有拱和梁的受⼒特点，是⼀种拱、梁组合体系结构。
全桥可看成两端的悬臂衍架梁，⽀承着中部的衍架拱。
桁式组合拱桥加固方法探讨
市 政ｆ ｆ ｆ ｆ 与路桥
桁 式组合拱桥 加 固方法探讨
李继 松
（ 中铁 大桥局集团第五工程有限公司， 江西 九江 ３ ２０ ） ３ ０ ０
摘 要： 分析 了桁 式 组合 拱 桥 的 主要 病 害及 其 成 因 ， 某 大桥 为 工 程 背景 ， 采 用增 大 截 面 法 加 固后 结构 计 算 结 果 作 以 分析 ， 证 了加 固 方案 以 对 论
的 可 行性 。
关键 词 ： 式组 合 拱 ； 害； 因分析 ； 固 桁 病 成 加 表１ １ 述 概 ２２１ 伞桥裂缝病害情况 ．．对 构 件 吉 位 荷 载 组 合 Ｉ ｉ 荷 载 效 应 Ｎ（ ） ｋ Ｎ 承 载能 力 安 全 储 鲁 桁式组合拱 桥作为我 国 自主研发 的一种 进 行修 补 。 Ｎ （ Ｎ ｋ ） ＿ Ｎ 新桥 型， 跨度从 ７ ｍ发展到 ３０ 是一种适用 ５ ３ｍ， ２２２在 脚 段 、二 段 及 三 段 ．． ７ ０ ６ ０ ０ ４ ７ 上弦杆 １ ６ ３ ５ ８ ５ ３ ５ ０ ７ 范围广泛的桥梁结构 型式。桁式组合拱桥在结 下 弦杆 顶板 上 现 浇 ３ ｅ ５ｍ厚 Ｃ ０ ５ 上 弦 杆 ４ ３７ ５ ６ ５ ８ １ ６ ９ ７ ０ ０ ２ ９ ３ ４ ４ ５ ８ ２ １ ９ １ ９８ 斜 杆 ２７ ８ １ ２ ３ ７ 构上的主要特点是 ： 上弦在墩（ 顶与拱顶之间 钢 筋 混凝 土拱 板 ，横 向全 宽 台） 斜 杆 １ ２ ４ ０ — ２４ ２ ４ ２ ３１ ７ ６ ． ４ ３ ６％ ．２ 的适当位置断开 ， 形成一个断缝 ， 下弦仍保持连 ６ ５ ｍ 。 竖杆 １∞ ５ １ ５ ５ ４ ４ ５７ ２ ８ ７ ■ 续， 这样 ， 断点至墩（ 顶可视为悬臂桁架墩 ， 台） 支 ２２３在 实 腹 段 底 板 加 劲 肋 ．． 竖 杆 ７ ８ ９ ５ ２ ０１ Ｏ ３ ２ ０ ８ ３ ５ １ ％ ４ １ ０ ４ ０ ０ ５ ２ ０７ ３ １ ７ ３３ ． ３ ５０ ２ ５ ％ ９ 承着中部的桁架拱， 形成拱 、 梁组合体系。桁式 对应位置 ，植筋加高加劲肋 ， 然 新 拱 脚 １ ６ １ ２ ７ ３ １ ６ １ ９ ７１ ２ ． ４１ ２０ ８ ４ ％ ２ 组合拱桥相对于其他桥型具 有施工简单 、造 价 后 浇注 下 弦 顶 板 ， 下 弦 顶 板 在 空 、实 腹 段 使 交 接 处 低廉等突出优点 ， 故该类桥型在 自 １７ ９ ９年诞生 实腹段全桥连通 ， 原实腹段上弦 拱顶 １ ０ ９ ２ ６ ８ ２ ２ ６ ２ ５ １ ２ ３ ５ ６ ４ ３ ． 近３ Ｏ年以来得到 了大力 的推广 。 杆 顶 板 采 用 改 性 环 氧 树 脂 粘 贴 １ 病害 描 述 ． １ 钢板法进行加固。 然 而 经 过 ２ 年 来 的发 展 和 使 用 ，该 类 Ｏ多 ２ ． 桥上弦杆顶板 （ ．４全 ２ 不 桥 型 的 弱点 和 人 们 未 曾 预料 到 的 诸多 问题 也 逐 包 括 实腹 段 ）的 加 固 措施 为 ： 上 渐显露出来，数座桁式组合拱桥出现不 同程度 弦 底 板 采 用 环 氧 树 脂 粘 贴 钢 板 图 １加 固后 总体 布 置 图 的病害情况， 严重影响了这些桥梁的正常使用。 法 进行 加 固。 ２０ ０４年， 贵州省交通科学研究院对贵州省境 内 ２２５双 竖 杆 采 用 改 性 环 氧 砂 浆 － 贴 钢 板 由汽 一 Ｏ级 、 一１０提高到公路 一Ｉ级是可行 ．． 牯 ２ 挂 ０ 已建成的预应力桁式组合拱桥 的现状进行了调 外包加 固，其他竖杆及斜杆采用外包＝层玻璃 的，加固后原村大桥承载能力能够达到公路 一 ＝ ＝ 研 ，调研发现大部分桁式组合拱桥均出现以下 纤 维 布 进 行 加 固 。（ 图 １ 见 ） Ｉ 级的要求 ，但在比较关键的部位像双竖杆 和 拱顶处， 截面承载能力富余量较小 ， 即安全储备 病害情况 ： ２３加固后计算结果分析 ． １１１ 梁 上 、 弦 杆 与 腹 杆 、 竖 杆 及 短 ．． 桥 下 双 按 《 路 桥 涵 设 计 通 用 规 范 》（Ｔ 不 充 足 。 公 ＪＧ ３结 论 竖 杆 连 接 的节 点 部位 出 现不 同 程 度 的 开 裂 、 混 Ｄ ０ ２ ０ ） 载 能 力 极 限 状 态 进 行 荷 载 组 合 分 ６—０４承 别为 ： 良 好的加固效果表明 ， 增大截面法加 固桁 凝土剥落 、 钢筋锈蚀 ； １ ． 弦 新拱 脚 截 面出 现 裂缝 ； ．２下 １ 组 合 Ｉ ：恒 ＋加 周 效 应 ＋公 路 ～ Ｉ级 式组合拱是直接 而有效的方法 ，这 主要源于原 ｘ 结构过于经济的设计 ， 导致全桥整体刚度降低 ， １ ．空 实 腹 段交 界 处 、 腹段 底 板 及 干 车 Ｍａ Ｍ＋温 升效 应 ．３ １ 实 亍 道板底面等亦存在开裂现象 ； 组 合 Ⅱ ：恒 ＋ 加 固 效 应 ＋公 路 一 Ｉ级 严重影响了桥梁使用耐久性 。 参 考 文献 １１ ．４桥 梁 振动 效 应 较 大 ， 中截 面 出现 不 ＭａＭ＋温 降效 应 ． 跨 ｘ １ １ 桥 Ｍ１ 重庆 ： 重庆大学 出 同程 度 的 下挠 。 组 合 Ⅲ ： 恒 ＋加 固 效 应 ＋公 路 ～ Ｉ级 ｆ 蒙云． 梁加 固与改造『 ． 版 社 ９ ９１ １ ８ ．． １ ． ２病害成因分析 ＭｉＭ＋温 升效 应 ｎ ２贵 贵 裂缝普遍和大量 存在及其不 断发展 主要 组 合 Ⅳ ：恒 ＋加 固效 应 ＋公 路 一Ｉ级 ｆ］ 州省 交通科 学研 究院． 州省境 内桁 式组 ｎ 合 拱 桥 调研 报 告 ， ０ ． ２ ４ ０ 是 由设计过于追求经济 ，强度 、刚度不足引起 ＭｉＭ＋湍 降效 应 的， 而一旦开裂 ， 其内力就转移到其它构件上 ， 加 固后 大桥 主 要 控制 截 面 （ 即原 桥 出现 病 Ｉ１ 大鹏． ３杨 预应力桁式组合拱桥数值分析【】 Ｄ． 武 武 ２ ０ ，． 本 应处 于 稳 定状 态 ，但 是 由 于交 通 量 的增 加 和 害 的薄 弱 部 位 ）截 面 强度 验 算 的结 果 统 计 于 表 汉 ： 汉理 工 大学 硕 士 学位 论 文 ，０６５ １ 。 李廉锟． 结构力 学［ ． Ｍ］ 北京： 高等教 育出版社， 超载车过桥的原 因， 使得源村大桥不堪重负 。 考虑到桁 式组合拱是 由桁架 和拱 共同作 由表 １可知 ： 原桥 经 过 加 固 以后 ， 载 等 级 １９ ． 荷 ９６ 责任编辑 ： 李光旭 用来抵抗外荷载 的效应 ，拉杆及竖杆节点部位 的病害较为严重 ， 而下弦杆（ 拱圈） 尚无明显的病 害情况 ， 我们不妨提高拱 的作用 ， 减弱桁架 （ 即 （ 接８ 上 Ｏ页 ） 增 加 ， ｝ 码 与 卷 积码 之 间 升而提升 ；ｕｂ 码能更有效地应对恶劣的信道特 Ｔ ｒｒ １ ， Ｔ ｒｏ 拉杆） 的作用 。 为此可以从提高原桥截面强度和 的性 能差距也 必然随之 拉大。 唯一的特 例是在频 率 性。 这些『 尤 导 ｕ ｏ Ｔ ｒ 码在Ｉ 七 领先同等 ｂ 生 能 ｊ 整体刚度 的角度 ，对原桥进行加 固和提高原桥 选择 『衰落信道 中 ， 生 因为大 尺寸 的码 元有助 于采 用 复杂度 的卷积码 。 承 载 能力 。 交织技术来获得较大的频率分集增益， ｕｂ 码与 Ｔ ｒｏ 综合以上所述， 我们有理由相信在下—佑 匝 信 ２实例分析 卷积码 一样都获得 了较 大的性能提 升。 系统中使用 Ｔ ｒｏ ｕｂ 码取代卷积码将大大地提升系 ２ １工 程概 况 ． 本 文总结 统 性能。 某 大 桥 全 桥 孔 跨 布 置 为 ８ ０ ＋ ５ Ｉ８ ＋１５ １ ＝ ２ ｍ 在 本文中 ， 们构建 了一个标 准的 ４ Ｆ Ｍ 我 ＧＯ Ｄ 参考 文献 主孑 为预应力钢筋混凝土桁式组合拱桥 ， Ｌ 边孔 Ｔ ｒｏ １ ．ｌｎ ｅｓｉ ］ ａ ｄ ．Ｃａｓ ， Ｆｘ Ｐ ｉｔ ｏ ｅ 为刚构桥。 计算跨径为 １５ 计算矢高 １ｍ， ０ ｍ， ５ 矢 系统 ，并 采用了 两种 编码方式 ，ｕｂ 码 与卷积 码 ， 【ＫＢａ ｋｎｈｐ ｎ Ｂ ｌｓ ｎ ”ｉ ｄ－ ｏｎ ｅ ｆ ￣ｎ ｎ ｅ ｏ ｏ Ｃ ｍｐ ｅ ｉｙ Ｔ ｂ ｃ ｄ ｎ ｏ 再 人为地 没置使它们 在解码 复杂度 土趋 于一敛 ， 二 从 Ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ｆ Ｌ ｗ－ ｏ ｌ ｘｔ ｕｒ ｏ Ｄｅ ｏ ｉ ｇ 跨 比为 １ ， ／ 下弦轴线为圆弧 曲线。桥面横 向布 ７ ｇ ｒｔ ， Ｅ ｈ ” Ｃ， Ｒｈ ｄ ｓ Ｇｒｅ ｅ Ｍａ ｏ ｅ， ｅｃ， ｙ Ａｌｏ ｉ ｍｓ Ｉ ＥＥ ＶＴ 置 为 ：． ｍ（ 行 道 ）７ 车 行 道 ）０７ ｍ（ ０７ ５ 人 ＋ ｍ（ ＋ ．５ 人 而通过系统仿真对这两种码的解丹 眭能进行比较。 其中，将编码过程集中于一个 Ｏ Ｄ Ｆ Ｍ码元内以方 ２ １ｌ ，３ ００ ：４８ ４ 行 道 ）８５ 设 计 荷 载 等 级 为 汽 一 Ｏ级 、 ＝ ．ｍ。 ２ 挂 仿真结果表明，ｕｂ 码具有以下 Ｔ ｒｏ 作者简介： 李季（９ ６）男， １８－， 硕士研究生， 研究 １０级 ， 群 荷 载 为 ２５ Ｎｍ 。该 桥 主要 病 害 便丈现频率分集。 ０ 人 ．ｋ ／ 几个重要杼性：ｕｂ 码更具有随机特性， Ｔ ｒｏ 更加趋向 方向 为移 动通信 与无线技 术。 是全桥裂缝较多 ， 桥梁振感强烈 。 于随机 码 ， 在合理 的译 码复杂 度下就 能更加 贴近 香 ２２ 加 固 方案 ． 农限（— ｄ ） Ｔ ｒｏ １３ Ｂ ； ｕｂ 码性能随着码尢帧大小的提 责任编辑： 李光旭
浅析国内桥梁加固的几种方式
浅析国内桥梁加固的几种方式摘要：本文介绍了桥梁加固的概念及特点，分析了目前国内四种桥梁加固方式的特点，对桥梁加固的施工具有一定借鉴意义。
关键词：加固；比较；分析一、桥梁加固的概念及特点加固是通过技术改造加强或增加桥梁构件，来提高整座桥梁承载力的措施。
加固可以通过不同的技术手段进行，视桥梁的使用要求、结构型式及其荷载承受能力的降低程度而定[1]。
加固有自身的特点：1. 桥梁加固的经济效果往往优于新建桥梁新建桥梁施工费时、费力，且造价较高，而加固所需费用节约很多。
但要加固时应尽量减少对原有交通的影响。
2. 桥梁的加固应使原有结构发挥最大功效桥梁的加固，首先应进行原桥的检测评定，合理利用原有结构，使原有桥梁的经济效益发挥到最大化。
3. 桥梁加固涌现出许多新的施工工艺桥梁加固工作也是在前些年才兴起的，有许多新型的工艺。
所以，其工艺的科学性、合理性、耐久性等必须经过大量的工程实践的检验。
也必须通过实践才能进一步的认识、了解加固的机理为新型的加固工艺的涌现打下基础。
4. 加固改造的标准与原设计时所采用的标准不同加固由于旧桥设计时受时代限制，所采用的标准只能满足当时的需要，而不能满足未来使用的要求，所以加固时采用标准一般比原设计时采用的荷载标准提高一个等级。
为保证桥梁的安全性与耐久性，我们应该正确地掌握加固时有关荷载标准要求[2] [3]。
桥梁加固工作的流程图如下：二、常见桥梁加固方法研究分析1、粘贴碳纤维加固法碳纤维材料具有轻质高强、操作简单、易于粘贴的优点，可用于抗弯、抗剪、抗压（偏心受压）及抗震等多种形式的加固其所需施工周期短，参与施工的工种少，不需要大量的人力，只需少量的设备。
施工时较为灵活不需占用大面积的场地，由于碳纤维是紧贴在结构上，结构外观几乎没有变化，与原结构保持一致。
碳纤维高强高效，施工便捷，对环境影响小，功效高，施工时间短，施工人员少，不需大型施工机具和现场固定设备，施工占用场地少，适用面广，不影响结构外观，施工质量易保证。
7 拱桥加固与改造方法(含实例分析)
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主拱圈承重构件的断面不足，施工质量不佳，墩台基础沉降，桥梁长期 超载运营引起开裂等
加固方法：
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用钢纤维砼，钢筋砼，钢筋钢纤维砼，钢筋钢丝网钢纤维砼（三钢砼） 加大主拱圈厚度 用钢筋砼外包石拱桥、双曲拱桥的拱肋截面 在双曲拱拱波背部加盖钢筋砼倒槽形板 用预制拱肋加固桁架拱
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主讲：吴海军 13883683962
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A. 钢筋网混凝土拱圈内壁喷射加固法 在主拱圈内壁钻孔设置锚杆 锚杆上焊接或绑扎钢筋网 喷射混凝土
主讲：吴海军 13883683962
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2 增大主拱截面加固方法与技术
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锚杆：高 ：高强膨胀锚栓 钢筋砂浆锚杆 锲缝式金属锚杆 聚脂树脂锚杆
主讲：吴海军 13883683962
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2 增大主拱截面加固方法与技术
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GFRP，CFRP，AFRP
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FRP多用于梁式桥的加固，近年来用于双曲拱桥、刚架拱桥等的加固 对主拱圈下缘、弦杆、拱脚等拉应力较大的部位粘贴FRP
主讲：吴海军 13883683962
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3.3 粘贴FRP加固法
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加固实例1:
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海南省九曲江大桥，双曲拱桥，1969年建成 病害：由于桥台和桩基抗力不足，桥台向岸转动，导致拱轴变形，拱顶 正弯矩、拱脚负弯矩过大，通车不久拱肋出现多条裂缝，0.3~0.6mm， 拱顶下沉35cm。 加固措施：用环氧树脂浆灌注裂缝，粘贴玻璃钢、钢筋加固
d = m ⋅ k ⋅ 3 L0
k － 荷载系数 m－ 矢跨比系数
L0 － 跨径
d = m1 ⋅ k ⋅ (20 + L0 ) d = m2 ⋅ k ⋅ (1 + L0 )
桁架拱桥加固维修要点及维修实例
桁架拱桥加固维修要点及维修实例摘要：分析桁架拱桥病害及产生原因，针对病害提出维修加固方法，并通过桁架拱桥的具体维修加固示例，对桁架拱桥这一有着广泛应用的桥型结构的桥梁病害提出实用新型的维修方法。
关键词：桁架拱桥；病害分析；维修加固方法；实例Abstract:This paper analyzes the causes of truss arch bridge diseases,according to thereinforcement method ofdiseasepresent repair,and through concreterepairtrussarch bridge reinforcementexampleoftruss arch bridge,abridgeof bridgestructurewidely used intherepairmethod of the utility model.Key words:truss arch bridge;disease analysis; reinforcement method ofrepair;examples一、桁架拱桥的常见病害及产生原因1、下弦杆拱脚处横向裂缝。
主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。
2、弦杆端部节点裂缝。
主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，造成上弦杆端部凸杆与桥台、墩柱搭接扣死，使该节点出现竖向剪切应力，导致节点出现裂缝。
3、横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。
主要原因是由于原行架拱桥设计标准较低，横向联系较薄弱，而近10年来交通量而且超载车辆比例，造成桁架竖向变形量，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。
4、桥面板裂缝、破碎。
主要原因是桥面板设计标准低，微弯板或拱波厚度不足，混凝土强度低，桥面铺装层薄弱，造成桥面刚度不足，随着交通量的幅增加，特别是超载车辆的破坏作用，致使桥面铺装层和微弯板开裂，如不及时维修，部分微弯板发生破碎，形成桥面坑洞而影响行车安全。
预应力混凝土拱桁桥加固分析
预应力混凝土拱桁桥加固分析摘要：以綦江河上的一座预应力混凝土拱桁桥为例，介绍了本桥存在的病害情况，分析了病害的成因；预应力混凝土拱桁桥跨中剪力铰失效，桥梁结构体系发生变化，对桥梁结构的安全造成危害；通过计算论证，提出了针对性的加固处治措施，为此类桥梁的加固设计提供了参考。
关键词：预应力混凝土、拱桁桥、剪力铰、限位支撑引言：预应力混凝土拱桁桥具有受力合理、稳定好、自重轻、用料省等优点，对于大跨径桥梁，更具有良好的经济效果。
本文以綦江河上的一座预应力混凝土拱桁桥为例，着重分析了预应力拱桁桥因跨中剪力铰失效，桥梁结构体系发生变化，造成了桥梁结构的诸多病害，通过恢复桥梁结构体系，达到延长结构寿命的目的。
一、桥梁概况本桥建成于上世纪70年代，桥孔布置为36.4m（边跨）+72.8m（主跨）+36.4m（边跨）+2×16m，全长177.6，总长195.5m。
主桥为拱桁结构，每个桥墩两边对称设置四个悬臂拱片，每个悬臂片与片之间设置上、下横系梁及两道剪刀撑。
上弦、斜杆为拉杆，竖杆及拱为偏心受压构件。
拉杆采用预应力，偏心受压构件根据吊装要求配置钢筋，桥面采用现浇微弯板。
主跨计算跨径70.12m，矢跨比1:9.35。
下部结构为重力式墩、台，扩大基础。
设计荷载：汽-15级、挂-80。
桥梁的病害主要有：①主跨跨中所有剪力铰都已锈蚀，剪力铰锁销已被拔出，剪力铰被破坏不能正常工作。
②因剪力铰的破坏，导致跨中两侧所有桁片均有不同程度竖向、横向错位。
③边跨4片桁片向跨中收缩明显，其端部榫头已从桥台中拔出。
④桥梁出现明显下挠迹象，第一跨下弦杆下挠已达到2.9cm。
由于跨中两侧桁片已相互脱离，弦杆相对错位量约3cm，第三跨桁片在端部也出现下挠，桥梁下挠趋势在增大。
二、主要病害成因分析1、剪力铰失效。
跨中的剪力铰为钢制的竖向连杆铰，施工时剪力铰定位器的安装精度不足，造成行车时，剪力铰处有颤动和水平搓动，长期作用对钢制结构造成疲劳破坏。
拱桥加固实例
拱桥加固实例一、背景介绍拱桥是一种常见的桥梁类型，具有美观、经济、耐久等特点。
但是，由于拱桥受到各种因素的影响，如自然灾害、车辆荷载等，其结构会发生变形和损坏，需要进行加固和修复。
二、加固方法1. 钢筋混凝土加固：在拱桥的外部或内部设置钢筋混凝土构件，增强拱桥的承载能力和稳定性。
2. 碳纤维加固：利用碳纤维增强材料对拱桥进行加固，提高其承载能力和抗震性能。
3. 钢板加固：在拱桥上设置钢板，通过钢板与原有结构形成刚性连接，提高拱桥的承载能力。
4. 预应力加固：利用预应力技术对拱桥进行加固，在原有结构上施加预应力，使得结构更为牢固。
三、实例介绍以南京长江大桥为例，该大桥是一座双塔双索面式斜拉桥。
由于长江大桥所处地区经常遭遇自然灾害、车辆荷载等因素的影响，其结构存在着一定的安全隐患。
因此，在1999年至2006年期间，长江大桥进行了大规模的加固和修复工作。
1. 钢筋混凝土加固在长江大桥进行加固时，使用了钢筋混凝土加固技术。
具体操作方法是在原有拱桥上设置钢筋混凝土构件，通过与原有结构形成刚性连接，增强桥梁的承载能力和稳定性。
此外，在拱桥两侧还设置了钢筋混凝土支撑墩，进一步提高了拱桥的承载能力。
2. 碳纤维加固长江大桥还采用了碳纤维加固技术。
具体操作是将碳纤维增强材料粘贴在拱桥表面或内部，使得拱桥更为坚固和耐久。
碳纤维增强材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，可以有效地提高拱桥的抗震性能和承载能力。
3. 钢板加固在长江大桥进行加固时，还采用了钢板加固技术。
具体操作是在拱桥上设置钢板，通过钢板与原有结构形成刚性连接，提高拱桥的承载能力。
此外，为了避免钢板与原有结构之间的滑动，还在钢板和原有结构之间设置了防滑垫。
4. 预应力加固长江大桥还采用了预应力加固技术。
具体操作是在拱桥上施加预应力，使得结构更为牢固。
预应力技术可以有效地消除拱桥的内部应力和变形，使得拱桥更为稳定和安全。
四、总结通过以上实例介绍可以看出，在进行拱桥加固时，可以采用多种不同的技术手段。
桁式石拱桥病害分析及其加固改造
桁式石拱桥病害分析及其加固改造第25卷第1期重庆交通学院学报2006年2月Vo1125No 11JOURNA L OF CH ONG QI NGJ I AOT ONG UNI VERSITY Feb.,2006桁式石拱桥病害分析及其加固改造张敏1,Ξ陈世民1,2, 胡免缢3(11重庆交通学院,重庆400074;21重庆大学,重庆400045;31重庆市交通委员会,重庆401147)摘要:钢筋砼及预应力砼桁式拱桥在国内建造较多,而桁式石拱桥很少见.文中分析桁式石拱桥-天池大桥振感明显的内在原因,根据拱桥一阶自振频率近似计算公式,采取加设三条钢筋砼拱肋加固改造方案,通过调整桥面系加载顺序确保新旧拱圈之间有良好结合,并将原设计标准由汽-10提高到汽-20,应用Nastran 程序对加固前后进行静、动力分析.结果表明,加固后该桥的自振频率显著提高,满足承载力要求,达到了加固改造的目的,文中最后给出了施工要点.关键词:桁式石拱桥;天池大桥;病害分析;加固设计;静动力计算中图分类号:U44517+1 文献标识码:A 文章编号:10012716X (2006)01200142051 大桥概况天池大桥是一座圆孔桁式石拱桥[1](如图1),建成于1972年,净跨径60m ,净矢高12m ,矢跨比为1/5,主拱圈采用变截面形式,由拱顶的018m 渐变到拱脚截面的1115m ,拱圈宽614m ,粗料石栏杆.原设计标准为汽车210级,挂260;桥面为净-614+ 2×0120m 栏杆,全桥宽度618m.整座大桥均为石灰砂浆砌筑粗料石,从外观看,砌缝砂浆饱满,拱石在天池镇岸有较明显的表面风化外,其余均较良好.两岸拱脚附近的拱石均有不同程度的纵向裂缝,其中天池镇岸裂缝较明显,相对而言另一岸较好些.据当地反映,大桥建成不到一年,就明显感觉到汽车在桥上行使时的振动,且衰减缓慢,持续时间长,一直延续到加固改造前.此外,主拱圈线形不光顺,在大椭圆与其临近的大圆位置中间存在明显的折点,而且呈左右对称、上下游对称的特点.据参加过建造大桥的人介绍,该桥施工时采用木拱架,后在施工过程中拱架发生了较大变形,拱顶处大约有10cm 下沉,L /4截面附近有7cm 左右的向下变形.桥面铺装采用碎石填料,由于该桥是运输煤炭的主要通道,桥面磨耗大,每年都要在桥面上铺一层碎石,尽管如此,桥面上依然存在诸多不平整的坑道.图1 天池大桥外貌因该桥总体质量较好,可以通过加固改造后进一步使用,要求加固后设计荷载等级提高到汽-20,挂-100,桥面宽度增加到净-7+2×0175m 人行道.2 病害原因分析211截面尺寸偏小,承载力不足[2,3]Ξ收稿日期:2005-01-10;修订日期:2005203201作者简介:张敏(1971-),女,重庆市人,讲师,从事桥梁工程研究与教学.对变截面拱圈拱顶厚度d d ,可以采用经验公式(1)计算d d =k 1+L 0(1)式中,L 0———拱圈净跨径,(m ),L 0=60m ;k ———系数,k =0113～0117,代入(1)式得d d =k 1+L 0=(0113～0117)(1+60)=11137～11487m实际拱顶厚度只有0180m ,显然,大桥的截面尺寸偏小,承载力不足,刚度偏弱.212构造不合理,自振频率偏低桥梁振感明显的内在原因是由于桥梁本身结构的不合理,存在先天的结构缺陷.从图1可以看出,天池大桥的挖空率很大,空洞之间的孔壁薄弱,处只有60cm ,削弱了孔壁对主拱圈的约束,相对于同等跨径的拱式腹孔拱桥横墙厚度在80～100cm 要小很多.虽然挖孔减轻了桥梁自重,但同时也降低了主拱刚度,特别是实腹段部分十分单薄,抗弯刚度低,致使桥梁自振频率偏小.因此,一旦有激励,必然会产生较大的振动.计算桥梁的固有频率和振型,其振动方程式为[4][M ]{δ¨}+[K]{δ}=0(2)式(2)是常系数线性齐次常微分方程组,进一步可化简为det [K]-ω2[K]=0(3)式中,[K]———刚度矩阵;[M ]———%质量矩阵;ω———圆频率.求解方程(3)的方法很多,我们采用子空间迭代法计算.整个计算由美国宇航局研制的MSC/NASTRAN 程序来完成,由于该桥拱轴线变化较大,采用现场实测的数据作为计算模型,共划分为10736个实体单元,采用一致质量矩阵,经计算大桥前4阶自振频率分别为21184984Hz 、21208707Hz 、31934642Hz 和41250371Hz ,其振型如图2.结果表明,大桥一阶、二阶自振频率几乎相同,这对桥梁结构是极为不利的.图2 天池大桥加固前振型从图2一阶振型图看出,桥梁振型变化主要从左右两侧的椭圆与其临近的圆孔位置中间起这段范围内(即实腹段部分).由于大桥自振频率低,车辆通过时容易引起较大的振动,再加上桥面不平整,更易激励起桥梁的振动.3 加固设计311加固方案桥面尺寸偏小、承载能力和自振频率低是制约大桥安全使用的内在因素.要改变现有桥梁的结构性状,必须适当增大截面尺寸,提高桥梁的刚度和自振频率,以达到加固改造的目的.桥梁的一阶自振频率是最重要的,通常采用有限元程序计算,如本文中采用的Nastran ,但拱桥的一阶频率也可以用近似公式(4)计算[5]:f =KEI m(4)式中,K ———与拱桥结构型式、拱圈计算跨径、矢跨比和拱圈截面变化有关的系数,对特定桥梁,K 为常数;E ———拱圈弹性模量,N/m 2;I ———拱圈惯性矩,m 4;m ———拱圈单位长度的质量,kg/m .对后期加固浇筑砼而形成的石拱圈-砼组合截面,砼仍由原拱圈承担,相当于石拱圈和砼拱圈刚度并联,在石拱圈上附加一个砼质量,因此,式(4)可改写为f =KE st I st +E c I c m st +m c(5)式中,E st 、E c ———分别为砌体拱圈和砼的弹性模量,N/m 2;I st 、I c ———分别为砌体拱圈和砼对其自身截面形心的抗弯刚度,m 4;m st 、m c ———分别为砌体拱圈(含拱顶填料)和砼单位长度的质量,kg/m .各符号含义如图3.需要说明的是,在公式(5)中之所以采用石拱51第1期张敏,等:桁式石拱桥病害分析及其加固改造图3 加固后的材料与截面特性圈刚度与砼刚度直接相加,而不是按组合截面换算成一个刚度的原因在于:计算一阶近似自振频率时,砼是“依附”在石拱圈上,自重状态下砼重量是由石拱圈承担的,相当于砼并联在石拱圈上,认为石拱圈与砼拱圈刚度并联.但在活载作用下,组合截面共同参与受力,此时截面刚度才采用组合换算刚度.对这一点,在验算拱圈截面应力时也是相同的.从式(5)可以看出,增大截面高度、提高截面刚度是加固与改造的关键,结合原桥载面尺寸偏外的问题,提出以下方案:方案1:在拱腹下现浇50cm厚钢筋砼板拱.该方案能够提高大桥的承载力,但自振频率提高不明显,原因在于刚度增加不明显,而且全截面浇筑砼施工难度大,质量不易控制,尤其是新旧拱圈之间的结合面.方案2:在主拱圈下面浇筑3条钢筋砼拱肋.拱肋截面尺寸为90cm×120cm,在距拱脚起拱线115m的位置至L/8截面(即第一道横系梁位置)将拱肋截面高度由120cm按三次抛物线增大到200cm,宽度保持不变.拱肋之间通过横系梁连接,横系梁80cm×110cm,沿桥跨方向八分点设置7 道,因原拱圈拱顶截面薄弱,为加强拱顶新旧截面的结合,在拱顶另加设2道,全桥共计9道(如图4).该方案同样存在新旧截面的结合问题,但拱肋与原拱圈是部分连接,为拱肋砼浇筑提供了操作空间,施工质量容易得到保证,同时采取先挖除部分桥面铺装以恢复部分石拱圈弹性变形,再浇筑钢筋砼拱肋,最后施工桥面系使原拱桥发生向下弹性变形,加强新旧拱圈之间的结合.图4(a) 立面图图4(b) 拱肋横向布置(单位:cm)针对上述两个加固方案,利用公式(5),可分别计算出加固后的一阶近似自振频率值,如表1.为进一步比较,方案1中增加60cm厚的一阶近似自振频率值.表1 加固前后拱桥一阶近似自振频率加固方案加固前方案150cm60cm方案2:钢筋砼拱肋一阶近似频率31618472K39411693K45312836K75519815K加固后/加固前1112440114306213860方案1(50cm)与方案2砼数量相等,但方案2自振频率可提高1倍以上,且技术可行,便于实施,能够达到加固改造的目的,最终选用方案2.人行道采用钢筋砼横挑梁,纵铺钢筋砼人行道板.拱肋和横系梁均采用C40砼,将原有的碎石路面改造为C30钢筋砼桥面.312加固计算与分析31211计算模型按空间有限元模型和平面有限元模型分别计算(图5).空间有限元模型中,用实体单元和空间梁单元模拟,计算结构的应力分布和动特性,划分为14301节点、11226单元.平面有限元模型中,用平面单元和空间梁单元模拟,划分为1461节点、1465单61 重庆交通学院学报第25卷元,计算结构的内力、影响线、最不利荷载位置等.图5 加固后计算模型31212计算工况与计算结果根据实际加固要求和桥梁结构的使用要求,分析该桥在新增自重荷载、温度变化、拱脚、L/4截面、拱顶在汽车220、挂2100下的最大、最小弯矩值.经计算加固后各截面满足承载力要求,加固前后各阶自振频率如表2.加固后桥梁的振型没有发生多大改变,但加固后桥梁的自振频率得到显著提高,比加固前增大了一倍多.表2 加固前后桥梁自振频率值比较(Hz )振型一阶二阶三阶四阶加固后41848654511420097163518471673616加固前21184984 212087073193464241250371加固后/加固前212191213281119405118054从表1和表2看出,利用式(5)计算的加固前后一阶近似自振频率比值(213860)与用有限元计算的加固前后一阶频率比值(212191)几乎相等,说明用式(5)近似计算新增拱圈截面后的拱桥一阶近似自振频率是正确的.两者差异在于有限元计算是按桥梁整体结构求解的,而一阶近似计算公式是以拱顶截面处的刚度和质量近似代替计算的,两者在刚度和质量分布上存在差异.4 施工要点如前所述,本桥加固的难点和关键在于如何使新、旧拱圈(肋)之间有牢固的连接,对此,采取了先挖掉部分碎石桥面,使原拱桥产生向上的弹性变形,拱肋砼浇筑完成并达到设计强度后,再安装钢筋砼横挑梁和人行道板、浇筑桥面铺装层,使桥面系起加载作用,石拱圈由此产生向下的弹性变形,确保新旧拱圈之间有密实的连接,达到共同承担车辆荷载的目的.具体施工如下:对称分层开挖桥面,每次开挖厚度10cm ,架设水准仪随时观察拱圈变化;搭设拱架,在石拱圈拱腹上打锚杆,要求打入石拱圈的锚杆必需牢靠,锚杆采用Ⅱ级Φ16钢筋,呈梅花形布置,相邻两个插筋的间距为60cm ;绑扎钢筋砼拱肋钢筋,浇筑砼.砼浇筑按先中间拱肋后两侧拱肋的顺序.因拱顶部分拱肋变化平缓,倾倒砼困难,改在桥面拱顶开挖一个小孔,从石拱圈拱顶灌注砼.主拱圈完工后,开始桥面系施工.通过采取上述措施,使新旧拱圈结合良好,未发现任何脱离.目前该桥已使用三年时间,效果良好,桥梁振感明显减小.5 结语随着国民经济的快速发展,旧桥加固和维修是今后工作的重点.本文针对桁式石拱桥自振频率低、振感明显、承载力不足的情况,通过在原拱圈下加设钢筋砼拱肋的方法,不但增大了大桥的自振频率,而且提高了荷载等级,达到了加固改造的目的.本桥所采取的加固方案、加固措施可供其他桥梁加固时参考.参考文献:[1] 周水兴,陈世民,张敏,等.叙永县天池大桥病害分析与整治报告[R].重庆:重庆交通学院,20011[2] 中华人民共和国交通部标准.公路砖石及混凝土桥涵设计规范(J T J022285)[S].北京:人民交通出版社,19851[3] 范立础1桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,19881[4] 张世基1振动学基础[M].北京:北京航天航空大学出版社,1990.[5] 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范(J TG D6022004)[S].北京:人民交通出版社,2004.71第1期张敏,等:桁式石拱桥病害分析及其加固改造The disease analyze and reinforcement enhance of a truss stone arch bridgeZH ANG Min1, CHE N Shi2min1,2, H U Mian2yi3(11Chongqing Jiaotong University,Chongqing400074,China;21Chongqing University,Chongqing400045,China;31ChongqingJiaotong C ommittee,Chongqing401147,China)Abstract:The rein forced concrete and pre2stressed concrete truss arch bridges were largely built in China,otherwise truss stone arch bridge was rarely constructed1The inherent causes have been discussed for T ianchi Bridge which is a truss stone bridge1The method of adding to rein2 forced concrete arch with32ribs to rein force and strength the original arch bridge was put forward according to approximate formula about one2 order self2vibration frequency1T o ensure the excellent link with the tw o arch interfaces,the method with firstly rem ove pavement then recon2 struct it was adopted1The capacity standard was improved from truck210to truck2201The static and dynamic calculation for before and after re2 in force have been performed by Nastran1The results show the self2vibration frequency was effectively improved and the capacity was achieved1 At last,the construction key was given1K ey w ords:T russ stone arch bridge;T ianchi Bridge;Disease analyze;rein force design;S tatic and dynamic calculation (上接10页)还可能减小保护层厚度,这是工程中经常出现的问题,通过加强质量控制可以解决.3 结论砼桥梁耐久性差、寿命短的原因很多,除了材料的耐久性能外,影响结构耐久性的关键性因素是来自构造和体系上的缺陷.本文基于桥梁耐久性退化的机理及大量桥梁维护和加固的教训,探讨了从桥梁的整体性、防水性、可修性及可检性等角度,在结构设计、构造及细节处理等方面采取合理的方法和措施,都可以很好的增强桥梁的耐久性.参考文献:[1] 周履.桥梁耐久性发展的历史与现状[J].桥梁建设,2000,(4):58261.[2] 陈艾荣,吴海军.关注桥梁设计中的安全性和耐久性[J].中国公路,2002,(23):67269.[3] 张师定.桥梁建筑的结构构思与设计技巧[M].北京:人民交通出版社,2002.[4]RY A LL M J.Bridge Management[M].Butterw orth Heine2mann,2002.[5] 陈艾荣,吴海军.基于耐久性的桥梁设计的几个原则[J].上海公路,2003,(增):1162121.Discussion for design and principles conformation measures of durability of concrete bridgesW U Hai2jun1,2, PE NG Zuo2jun3, LU Ping1(11School of Civil Engineering&Architecture,Chongqing Jiaotong University,Chongqing400074,China;21Department of Bridge Engineering,T ongji University,Shanghai200092,China;31Chongqing S ig ongli Architecture Engineering Ltd.Chongqing400067,China)Abstract:It has been verified that key factor in fluencing structural durability is the defect in structural con formation and system except for the material durability.But the problem is seldom mentioned in the durability study for concrete structures.In this paper,suitable approaches and measures for therobustness,repairability,examinability and waterproofing performance of bridges are discussed to ensure the durability of con2 crete bridges.K ey w ords:bridges;durability;robustness;examinability;waterproof;cons tructability81 重庆交通学院学报第25卷。
拱桥加固方法
圬工拱桥自重较大，主拱圈主要承受压力，产生破坏的原因主要为承压不足；双曲拱桥常见的病害为拱肋强度不足引起的承载力降低、横向联系不足引起的横桥向失稳；桁架、刚架拱侨结构自重较轻，整体性较差，桁片受力不均，节点及系梁易开裂；钢管混凝土拱桥建设历史不长，加固实例较少，其主要病害形式为钢管与管内混凝土脱空、拱肋钢管及节点开裂及吊杆及系杆的锈蚀、疲劳破坏等。
对上述各种类型拱桥的病害，常用加固方法如下：1、圬工拱桥可采用增大主拱截面、调整拱上建筑恒载以及增强横向整体性等方法加固。
2、双曲拱桥可采用增大截面或改变截面形式、粘贴钢板和纤维复合材料，以及增强横向整体性等方法加固。
3、桁架（刚架）拱桥可采用增强横向整体性、粘贴钢板和纤维复合材料、施加体外预应力，以及增大构件截面等方法加固。
4、钢筋混凝土箱板（肋）拱桥可采用增大截面、调整拱上建筑恒载、增加拱肋、增强横行整体性、以及粘贴纤维复合材料等方法加固。
5、钢管混凝土拱桥可采用外套钢管混凝土增大截面、粘贴纤维复合材料、更换吊杆或系杆、改善桥面系结构，以及增强横向整体性等方面加固。
四、常用加固方法针对上述病害，目前常用的加固技术有：（1）钢筋混凝土套箍封闭主拱圈加固技术：拱肋加固应根据地形环境、地质水文、气象情况、施工质量、病害严重程度、调查检测结果、荷载试验、计算结果、桥梁重要性及社会影响等综合考虑，进行方案设计。
1.如果施工质量有问题，首先应该对拱肋进行修补。
2.如果拱肋只是局部强度不足，可局部粘贴钢板或碳纤维补强。
3. 如果拱肋病害是由于墩台变位引起的，则重点应加固墩台，让墩台复位稳定。
例如可采用顶推拱座的办法复位基础水平变位。
4. 如果两拱肋在荷载作用下相对变形较大，横系梁较弱，则应加强横向联系，在拱肋、立柱、纵梁间增设横系梁，以加强横向整体性。
5. 对于特别重要的桥梁，例如一旦断道加固施工就会造成整条路线的交通中断，附近还没有绕行路线，社会影响较大，在设计加固方案时应考虑更为安全可靠、安全储备较大、经久耐用、一劳永逸的加固方案。
混凝土桁架拱或桁式组合拱桥加固
中等跨径以下的桁架拱一般采用钢筋混凝土，中等跨径以上的桁架拱或桁式组合拱桥一般采用预应力混凝土，它们均为组合体系拱，常采用预制拼装施工。
上弦杆及跨中实腹段除承受轴力外，还承受较大弯矩，下弦杆为偏心受压构件，腹杆有斜杆和竖杆，一般采用斜拉杆式腹杆，即斜杆为偏心受拉，竖杆为偏心受压构件。
因此跨径大时，需在上弦杆、斜杆及实腹段中施加预应力。
常见问题有：（1）上弦杆及实腹段跨中附近底面及侧面横向开裂，或下挠过大，表明杆件的有效预加应力不足，或截面高度偏小，普通钢筋配置不足；（2）斜杆开裂，说明拉力过大，预加应力不足。
（3）下弦杆及竖杆沿杆长方向出现多条裂缝或局部压碎，主要是杆件截面尺寸偏小。
如果出现垂直于杆长方向的裂缝，说明杆件的长细比过大或桁架片变形较大引起较大偏心弯矩所致；（4）各杆件节点附近开裂，由于各杆件轴线一般不会相交于一点，且受其他附加应力影响使节点局部应力过大引起开裂，如图：（5）横向联系（如横隔板、横系梁、剪刀撑等）中部出现竖向裂缝或其它裂缝，主要是桁片横向整体性差，横向联系刚度不足、尺寸偏小；（6）由于桁架拱采用预制拼装施工，接头较多，干接头可能因焊接质量或疲劳问题松脱，湿接头也可能因接头强度不足引起开裂；（7）桁架拱桥的桥面板一般用钢筋混凝土微弯板，钢筋混凝土或预应力混凝土矩形空心板或实心板。
桁式组合拱桥的桥面板常用钢筋混凝土单向板或双向板。
其病害与上节刚架拱桥类似。
可选的加固方法有：（1）对上弦杆、斜杆及实腹段裂缝，如果不太严重可采用粘贴钢板或纤维复合材料方法加固，否则可采用体外预应力加固，或结合增大截面，张拉体外预应力索后用钢筋混凝土包裹；（2）对下弦杆及竖杆的裂缝，最好采用增大截面法加固，如果裂缝不太严重，可采用加钢板箍或包裹纤维复合材料加固；（3）对节点裂缝，可采用粘贴块状钢板或纤维复合材料加固；（4）对横向联系裂缝，最好采用加大横向联系截面尺寸，或增设横向联系，或施加横向预应力加固。
某桁架组合拱桥病害原因分析及加固
０ｔ 碳布（ ｉ 幅宽５ ｎ ， ０ｔ ）绕杆件粘贴， ｉ 延伸到系梁顺 营后， 出现了桁架杆件局部病害损伤， 下面就本桥病害原因及加 个侧面粘贴 ５ ｎ 固方法作一简要介绍 ， 同类型 桥梁 的设计 、 工 及养护方 面 以 桥向另一个侧面 ５ 系梁与杆件接头处 ， 对 施 ０ｃ ｍ， 用幅宽 ５ ０ｃ ｍ的碳布
同时保证孔内干燥 ； 注胶 ， 采用环氧树脂或专用植筋胶从孔的 节点裂缝 ；） ３ 实腹 段 拱肋 裂 缝 ， 中短 直腹 杆 的 开裂 较 为严 重。 屑， 其 底部开始注射 直至填满孔 的 ２３插筋 ， 钢筋 缓缓旋入 孔 中， ／； 将 当 接头处 已经损伤并产 生错位 ， 形成贯穿截面的断裂面 ， 边缘混凝 土
缝， 最大裂缝为 １１１。 ＩＩ ＴＴ 注意避开梁板 中的钢筋 、 具和 预应 力筋 ， 锚 当锚 固筋 的位置 与梁
２ 病 害主 要原 因
１ 该大桥频繁运行重型 汽车荷载 ； ） ２ 该大桥 的结 构特点 ， ） 决定 了桁架短直 腹杆会产生较 大的轴
板 中的钢 筋发 生冲突时 ， 可以根 据实际情况 适当调整锚 固筋的位
方法 ， 就形成 了一种悬臂 组合桁架拱桥 ， 可适用于大跨径桥梁 。 对杆身螺旋缠绕 ， 粘贴第二层碳布 。在杆件加 固范围 内有横 系梁 不能进行连 续缠 绕 的 拟采 用如 下施 工 方案 来保 证 施工 质 某大桥 主跨 １８ｍ， 下弦 杆为二次 抛物线 ， 跨 比为 １６ 存在 ， ３ 桥 矢 ／。 上弦杆在两侧第二 、 三节间处断开 ， 使其两边形成 长为 ３ ｍ 的悬 量： １ 每一个接头处， 杆件横桥 向内侧面， 系梁上下面各粘贴 在 臂桁架 ， 中间为固结 于悬 臂桁 架 上的 ７ ６ｍ桁 架 。本 桥 于投 入 运 ５ ｎ碳布（ ０ｔ ｉ 幅宽 ５ ｎ ， ０ｔ ） 并延伸到 系梁上 ５ 系梁顺 桥 向一 ｉ ０ｃ ｍ｜
桁架拱桥加固方法浅探
桁架拱桥加固方法浅探1、概述桁架拱桥又称拱形桁架桥，是继双曲拱桥结构之后发展起来的一种具有水平推力的拱式结构，它具有施工简便、造价低、自重轻、刚度大、外形美观等特点，因此在20世纪50～70年代在我国很多省份得到了广泛的应用。
可是随着交通运输业的迅速发展，交通运输量大幅度增长，车辆密度及车辆载重的大幅增加，已建的很多桁架拱桥都遭到不同程度的损坏，已经不能满足使用上的要求，因此桁架拱桥能否继续使用已经成为刻不容缓的问题，得到了世界各国的重视。
可是对于不能适应现代交通运输要求的桁架拱桥，如果全部拆除重建，不仅资金耗费巨大，而且在时间上也不允许。
因此，对其进行加固、改造、提高其承载能力，使其继续为现代交通服务成为亟待解决的问题。
归纳起来，对有缺陷和病害的桥梁，常用的加固、改造技术和方法有：减轻恒载、加固临界杆件、提供新补充杆件、改善原结构的受力体系等。
此外，对下部结构，支座和车行道伸缩缝，应适当清洁，改善几何形状，增加安全设施，这对改善服务性能和延长现有结构的使用寿命，都起着重要的作用。
2、桁架拱桥的常见病害及原因针对桁架拱桥本身结构特点，其常见病害主要有节点和关键截面等混凝土开裂；钢筋锈蚀；竖杆和横向联系破坏；桥面破损。
病害成因主要有混凝土因收缩、徐变使拱片挠度变大，偏离设计的合理位置，再加上结构本身横向稳定性差，杆件截面内应力不均匀程度增大，这是受拉裂缝产生的重要原因之一；温度、湿度等外界环境原因可导致混凝土老化、钢筋锈蚀等病害，降低了桥梁的承载能力；由于支座位移，地基沉降，桥跨承受的水平力减小，跨中实腹段承受的弯矩增大，导致跨中区域开裂，竖杆破坏；由于超载和偏载，横向联系受损，桥梁可产生不可恢复的变形，增加或增大裂缝，加速混凝土的破坏及钢筋的腐蚀。
以上各种成因可以同时存在，相互作用，进而加速病害的发展。
3、桁架拱桥采用的加固方法随着桁架拱桥的病害逐渐增多和加剧，桁架拱桥的加固实例也越来越多，归纳起来常用的加固方法有以下几种。
几种桥梁加固的方法及各自优缺点
几种桥梁加固的方法及各自优缺点1. 粘贴钢筋加固法，优缺点：（1）施工简便，周期短；（2）所占空间小，不减小桥梁净空；（3）粘贴加固部位，范围与强度可视需要灵活设置；（4）可在不影响或少影响交通的情况下施工；（5）补强钢筋与结构物黏附性能较好、钢板起到了补强钢筋的作用，提高了桥梁的承载能力与耐久性；（6）补强钢筋加工成型容易，用钢量少；（7）补强钢筋容易锈蚀，必须对其作防锈处理；（8）但是黏结剂的质量及耐久性是影响加固效果的关键因素，应充分重视，另外加固钢板容易锈蚀，必须进行严格的防锈处理。
2. 增大截面加固法：即通过增大砼构件的截面与增加配筋，提高构件的承载力和，该方法可加固梁式桥，拱式桥梁。
3. 粘贴钢筋加固法：当桥梁结构构件的抗拉强度不足，受拉部位开裂时，可采用该方法:4. 粘贴钢板加固法：是用环氧树脂系列黏结剂将钢板粘贴在钢筋砼结构物的受拉边缘或薄弱部位，使之与厚结构物形成整体共同受力，以提高其抗弯，抗剪能力及风度，改善厚结构的钢筋及砼的应力状态，限制裂缝的进一步发展，从而提高桥梁的承载能力与耐久性的加固方法。
5. 粘贴碳纤维加固法：是利用黏结剂将碳纤维增强复合材料粘贴在砼构件表面，当结构荷载增加时，碳纤维布因与砼协调变形而共同受力，从耐提高了砼构件的承载能力与刚度，对构件起到了加固作用。
6. 体外预应力加固法：钢筋砼梁式桥通常包括简支梁，悬臂梁和连续梁等，当其存在结构缺陷，尤其是承载力不足或需要提高荷载等级，需要对桥梁主要受力构件进行加固时，可考虑采用体外预应力加固法。
这一方法是在梁体外部（梁底与梁两侧）设置钢筋或钢丝束，并施加预应力，以改善结构的受力状况达到提高桥梁承载能力的目的。
体外预应力加固，实际是改变了梁体原有受力体系的受力状态。
根本加固对象的不同，该加固法又可分为预应力拉杆加固和预应力撑杆加固。
7. 改变结构体系加固法：主要有以下三种（1）在梁下增设钢桁架等加劲梁或叠合梁（2）在简支梁下增设支架或桥墩（3）简支变连续8. 增设承重构件加固法:当桥梁承载能力不能满足要求时，但梁体结构基本完好时，为了提高荷载等级，可以考虑采用该方法，一般采用增设主梁和横梁的方法。
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桁式组合拱桥4种加固方法的对比分析
作者：牛宏， 贾磊， 慕玉坤， NIU Hong， JIA Lei， MU Yu-kun
作者单位：牛宏,NIU Hong(长安大学公路学院,陕西,西安,710064;中交第一公路勘察)， 贾磊,慕玉坤,JIA Lei,MU Yu-kun(中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西,西安,710068)
刊名：
桥梁建设
英文刊名：BRIDGE CONSTRUCTION
年，卷(期)：2009(1)
1.中交第一勘察设计研究院有限公司贵州花鱼洞大桥检测报告 2007
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本文链接：/Periodical_qljs200901022.aspx。