略谈混凝土刚架拱桥的检测及加固措施

略谈混凝土刚架拱桥的检测及加固措施

【摘要】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混凝土刚架拱桥出现了不同程度的病害和损伤。

【关键词】混凝土刚架拱桥检测加固

中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：

一、引言

钢筋混凝土刚架拱桥是在双曲拱桥、桁架拱桥和斜腿刚架拱桥的基础上发展起来的，由主拱腿、实腹段、腹孔弦杆、斜撑和横系梁等构件拼组而成裸肋，然后在其上安装带有加劲肋的微弯板和悬臂板，并通过现浇混凝土桥面与裸肋结成整体组合结构。该桥型具有自重轻、材料省、整体性能好、外形美观、装配化程度高等优点。但由于它属于高次超静定结构，结构受力较复杂，如果一个构件有病害产生，会引起整个桥梁产生一系列病害。

二、桥梁静载检测

根据桥梁的现状，首先要进行相应检测。检测内容是大桥的结构刚度、强度、整体受力性能和抗裂性能，验算其是否仍符合设计要求及能否安全使用；检测横向分布规律。

1、检测部位的选择

在本文的研究中选择了京杭大运河上的某一桥梁，全长183.6 m，主跨采用三跨刚架拱桥，跨径组成为3×50 m。检查发现桥墩混凝墙身已普遍严重老化、开裂，露筋现象也非常突出；两端桥台石也

出现了严重开裂，表面大面积风化，裂缝最长有2 m，最处达到2.5 cm。试验选择外观缺陷最为明显的北侧第一跨作为试验跨。把试验跨3个主拱片的拱顶跨中处、l/4处及拱脚共3个断面作为检测断面，分别编号为1－1断面、2－2断面、3－3断面。

（1）应变测点布置。每个刚架拱片检测截面各布置2个应变测点，上下翼缘各布置1片（见图1）。

图1刚架拱桥每片拱片应变测点布置图

（2）挠度测点布置。该1－1断面、2－2断面共布置6只张线式位移计，用于测量拱桥拱肋在荷载作用下的挠度。每片拱肋张线式位移计测点布置见图2。

图2每片拱肋张线式位移计测点布置图

2、荷载布置

本次荷载试验性质为设计验证荷载试验，其荷载量级类型为基本荷载试验，试验加载采用等效汽车荷载。

（1）荷载横向载位布置。桥面净宽为7 m，双向两车道。采用标准车列布设，加载采用对称加载布设，对称布载时横向布设2列车。（2）桥梁纵向加载按照影响线分析进行，各工况的纵向加载布置分别如下。

工况一：跨中断面（1－1断面）对称加载。

测试项目：测试该截面处所布测点的应力和各控制截面测点的挠度变化。1－1截面处最大应力的对称荷载纵向位置布置见图3。

图31－1截面处最大应力的对称荷载纵向位置布置图

工况二：l/4断面（2－2断面）对称加载。

测试项目：测试该截面处所布测点的应力和各控制截面测点的挠度变化。l/4断面处最大正弯矩对称荷载纵向位置布置见图4。

图4 l/4断面处最大正弯矩对称荷载纵向位置布置图

工况三：拱脚断面（3－3断面）对称加载。

测试项目：测试该截面处所布测点的应力变化，了解桥梁拱脚处的受力状况。拱脚处最大负弯矩对称荷载纵向位置布置见图5。

图5拱脚处最大负弯矩对称荷载纵向位置布置图

3、承载能力检定结果

从试验在基本荷载作用下的效应看，大桥目前仍具有一定的能力承受设计荷载汽－20级的要求，大桥整体受力性能较好；结构应变和挠度的校验系数表明，各种工况下各控制截面的内力和变形均符合规程要求，桥梁的实测值均小于计算值，具有一定的安全储备。但桥梁的残余挠度值已超过了容许值，说明桥梁局部区域的塑性变形较大，同时各拱肋之间存在着横向分布系数不均匀现象，说明本桥结构刚度和整体性需要进行加强。因此，可以认为本桥在进行有效加固、修复后并在运行中加强控制交通车辆荷载的情况下，仍可以满足设计荷载标准下的运行使用需要。

三、维修加固方法

在对刚架拱桥病害进行处治之前，首先要进行桥梁检查，必要时要进行桥梁荷载试验，以掌握结构的技术状况和安全状态，分析病害的原因及严重程度，以便从安全、经济、适用等方面综合考虑是

否进行维修加固。采取相应的处治措施，以确保处治得当，施工安全。刚架拱桥的维修加固主要从基础、斜杆拱脚处、弦杆、横向联系、桥面系等方面进行。

1、桥梁基础的维修加固

对于基底局部冲空的重力式扩大基础，应采取围堰施工，对冲空部分进行混凝土填塞，并增大基础的平面尺寸，提高基础的承载能力。在新填混凝土与原基础间预留压浆管道，压注水泥浆使其密实。如果基础出现裂缝，则应采用环氧树脂砂浆或环氧胶体予以封堵。

2、斜杆拱脚处横向裂缝的维修加固方法

因桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现的裂缝已基本稳定，不再发展。可采用环氧树脂灰或结构胶在其两面或三面粘贴钢板的方法进行维修加固，加固时首先将构件混凝土凿毛，如节点处混凝土剥落严重，应将混凝土保护层凿除再粘贴钢板，粘贴钢板要进行除锈处理。其次要处理裂缝，即对裂缝先进行封闭或灌浆处理（裂缝宽度小于0.15mm的进行封闭，大于0.15mm的进行灌浆处理），然后再粘贴钢板。第三，如拱脚处于水位以下，为防钢板锈蚀，粘贴钢板后要立模浇注外包混凝土。

3、弦杆的维修加固

对于弦杆强度不足及开裂的情况，应对弦杆进行整体加强，弦杆的加固通常可采用粘结钢板法、粘贴碳纤维布法、混凝土扩大截面法并适当增加配筋数量。当弦杆损坏严重时，可在原弦杆下增设新的弦杆进行加固，该加固法可保证新设弦杆与原弦杆共同受力，从

而提高桥的承载能力。

4、横向联系的维修加固

因刚架拱桥设计标准低，横向联系薄弱而不能适应交通量或重载交通时，应考虑对全桥的横向联系系统进行整体加固。(1)加大截面法。加大横系梁、横拉杆截面，要先进行加筋的焊接处理，要凿开节点处的钢筋保护层将需要增加的钢筋按设计焊接到接点处。采用吊模法浇注砼土，混凝土中应适当掺加膨胀剂。(2)横系梁的施工采用预制安装即挂篮施工、流水作业的方法，其重点是湿接头的施工。湿接头施工包括接头钢筋的焊接和混凝土的浇筑两个方面。接头钢筋焊接主要是刚架拱节点处钢筋保护层的凿除要慎重，即要露出钢筋便于焊接，更要注重不要凿的太深、太长，防止损伤杆件。拆模时要对湿接头砼土及时进行整修和养生，确保接头砼强度达到设计标准。

5、桥面微弯板及铺装层裂缝破碎的维修加固

因微弯板混凝土强度不足而产生的桥面铺装层裂缝、破碎，应撤换微弯板和铺装层;因桥面铺装层、砼强度低而微弯板尚未换坏产生的桥面裂缝可撤换铺装层。为适应大交通量和重载交通要求，采用钢纤维钢筋砼或者聚丙稀纤维钢筋混凝土加固桥面系的方法，简易可靠，可大幅增强桥面系的整体抗载抗裂能力，效果显著设计时桥面铺装层的布筋也要适当增加。

6、伸缩缝损坏的维修方法

设置简易伸缩装置及不设伸缩装置的刚架拱桥已不能适应现在