石拱桥加固技术

盘龙村两河口石拱桥改造加固

作者：** **

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摘要：铁路隧道工程的施工往往处于深山之中，交通条件较差，主要是依靠当地既有道路为主，改造道路为辅。四川地区河道较多，存在大量的古式石拱桥。为了节省成本，对这种既有石桥进行加固，满足工程施工的需要时可行之举，本论文针对两河口石拱桥的加固措施，对石桥的加固技术进行探讨。

关键词：隧道施工；石拱桥；改造加固；

1、概况

位于广元市花石乡盘龙村的两河口石拱桥建于1982年，为单跨桥。石桥总长28.3米，宽5.6米，高4.4米，跨径20米。目前石桥状况良好，能够通行车辆。但是因为石桥年代较久，需要对其进行加固处理，以满足通行重型汽车的需要。石桥的情况如下图片所示：

图1、两河口石拱桥情况

2、石拱桥的性能分析

此石拱桥采用毛石砌筑，历经常年的风化作用，受力性能降低，具体如何尚无法确定。如果不加改造直接投入使用，将会产生安全隐患。所以先对此石拱桥利用有限元进行受力分析，按照此桥承受60t的水泥罐车重量，利用专业模拟软件MIDAS 进行建模计算。

计算过程中把石拱桥划分为27个有限单元，如下图所示：

图2、石拱桥有限元划分

经过软件分析计算，结果如下：

图3、石拱桥受力分析结果

可以看出石拱桥在中心位置附近承受最大的压应力，最大压应力为0.727MPa。

而查阅相关文件，得知石拱桥采用M5的砂浆，MU50的毛石，根据如下毛石气体的抗压强度设计值表格，可以得到石拱桥的抗压强度为0.9MPa。

由此可见，实际受力已经十分接近石拱桥的抗压强度设计值，必须对此石拱桥进行加固，以满足今后

的施工需要。

3、两河口石拱桥的加固措施

两河口石桥的跨径20米，原有石拱结构完好，具体的施工桥加固方案为，对底部基础利用混凝土进行加固，对拱圈用C30钢筋混凝土进行全面防护，桥面铺装30cm 的C30混凝土，达到全面的加固效果。具体的加固方案如图所示：

桥墩C30混凝土加固桥墩C30混凝土加固

拱圈C30钢筋混凝土防护

21桥面铺装C30混凝土

3

图4、石拱桥的加固措施 2.1底部基础的加固，底部基础先进行清理，并用C30混凝土进行桥墩的加固处理。 2.2混凝土厚1m ，起到保护拱脚及防河水冲刷的作用，能够很好地保护石拱桥。 2.3沿着整个旧拱圈做一个新套拱加固，新拱圈为C30钢筋混凝土，混凝土厚30cm ，起到加固原有拱桥和防止风化的作用。钢筋采用双层钢筋,采用Φ22钢筋、Φ14钢筋、Ø8钢筋，钢筋采用有效的焊接连接，焊接完成后真个拱圈分段浇筑混凝土进行施工，并进行振捣，保证密实，浇筑完毕，进行洒水养护。 拱圈的钢筋布置图如下所示：

图5、施工钢筋图（单位：mm ）

图6、I-I 断面图（单位：mm ）

（3）整个桥面上层铺装30cm 的C30混凝土，起到承受荷载和保护桥面的作用。

4、套拱施工技术要点

4.1在旧拱圈内进行C30钢筋砼拱下套拱加固，原

拱圈与套拱之间用Φ22锚固钢筋联结，拱圈上锚杆长50cm ，嵌入拱圈25cm ，梅花型布设，并用1：1水泥浆加膨胀剂灌注，锚杆与套拱钢筋网焊接成整体。 4.2浇注拱圈混凝土。现浇混凝土拱圈的关键技术就是要处理好新老拱圈之间的间隙问题，使之联成一体，起到共同受力之目的。要解决这一问题，决定采取在桥面上开“天窗”的方法浇筑混凝土套拱圈的施工要点介绍如下： 4.3全桥分两次进行混凝土拱圈浇筑。每次为半幅，两个半幅拱圈之间用Φ22螺纹钢筋连接，连接筋

长度为50cm ，深入混凝土25cm ，间距30cm ，两侧

按照梅花形布设。布局如下所示：

图7、接茬钢筋布置图（单位：cm ）

在现浇半幅混凝土拱圈的中间，采用人工从老桥面拱顶处往下开挖一个漏洞，漏洞的深度应贯穿老拱圈，尺寸为方洞。漏洞尺寸不能超大，否则将对老拱圈受力带来不利影响漏洞开挖后，必须及时在拱盔上立点支承四周的拱石，以防拱石不稳定掉下，同时也起到拱架加载预压的作用

将搅拌好的水泥混凝土通过漏洞，用导管输送到拱圈浇筑处，人工在桥下用插入式振捣器捣实，从两起拱线开始对称浇筑，浇到离桥顶0.5左右范围时，接上接茬钢筋，然后将拱顶处两侧的边模装好，要求密封牢固，以防漏浆。用干硬性混凝土输入封顶，并用振捣器通过漏洞插入拱顶处进行捣实，反复进行直至混凝土封口。这道工序关键要捣实混凝土，在封口时必须不停地在漏洞口加料振捣，直至混合料不能往下输入为止。浇注完毕后喷水养生，强度达到设计标号的80%以上时方可拆除模板。具体施工过程如下图所示

图8、套拱混凝土浇筑示意图（单位：m）

5、加固完成后的受力验算

加固完成后，重新进行石拱桥的受力分析验算。仍采用有限元分析，结果如下：

图10、计算结果

可以得到钢筋混凝土石拱桥的最大压应力为0.758MPa，小于钢筋混凝土石拱桥的最大设计受力值14.3Mpa，安全富余系数很大，完全满足要求。石拱桥改造合格。

6、总结

通过石拱桥的改造，改善了交通条件，也延长了石拱桥的使用寿命，为当地人留下了一笔财富。此石拱桥投入使用半年后，经过后期观察分析，没有出现超载、沉降、裂缝等问题，质量可靠，是个成功的改造工程。

参考文献

［１］周建庭主编.《石拱桥加固改造技术》［9787114070419

］（第一版）.人民交通出版社.200８．３，３-６５

图9、钢筋混凝土石拱桥建模过程