改变拱上建筑体系的拱桥加固提载与拓宽技术

改变拱上建建筑体系的的拱桥加固固提载与拓拓宽技术谌润水胡钊芳江祥林1大桥概况走马岗大桥桥位于江西西省修（水水）武（宁宁）公路K2+520处（新桩号号），该桥桥建成于1974年，运营至至今近三十十年。大桥桥全长105.7m，上部构造造为2跨40米等截面悬悬链线空腹腹式钢筋混混凝土双曲曲拱及两岸岸各一孔净净跨径4m的半圆弧拱副孔（设设置在桥台台上）。桥桥面净桥面面净空为：：净－7+2×0.35m栏杆。根据据同年代类类似桥梁推推定该桥原原设计荷载载为：汽车车－13级，拖车－－60；通航等级级为不通航航。双曲主主拱的净矢矢跨比为fo/Lo=1/10，拱轴系数数（推算））为m=2.514。走马岗大桥桥全貌1.1上部构造：：每跨主拱拱圈由4肋3波及2个悬半波组组成，拱肋肋中距为185cm，主拱圈全全宽7.4m。主拱圈截截面由基肋肋、拱波和和现浇混凝凝土填平层层组成；其其中拱肋宽宽为25cm、高50cm，施工过程程中分三段段预制后无无支架吊装装接头位置置在反弯点点附近，采采用环氧树树脂水泥胶胶卡砌接头。每每跨拱肋各各按等弧长长设置11道横隔板联联接。每跨跨各设8个腹拱，腹腹拱跨径为为250cm左右。1.2下部构造：：桥台为明明挖扩大基基础配U型桥台与重重力式桥墩墩。1.3据调查，该该桥使用过过程中未进进行过大修修加固。1.4大桥目前状状况概述由于大桥使使用近三十十余年，并并常有重型型运输货物物车辆经过过，现从外外观看，第第二跨（靠靠武宁岸））拱顶部位位已明显下下沉，桥面面坑洼不平平，栏杆扶扶手亦损坏坏严重；且且桥面较窄窄（净－7+2××0.35m栏杆杆））、、原原设计计荷荷载载偏偏低低，，已已不不能能适适应应当当地地经经济济发发展展的的需需要要。。为为配配合合正正在在按按照照二二级级公公路路标标准准进进行行改改建建的的修修（（水水））武武（（武武宁宁））公公路路，，拟拟对对走走马马岗岗大大桥桥进进行行加加固固与与拓拓宽宽改改造造，，加加固固前前进进行行了了全全面面的的结结构构检检查查，，并并通通过过对对结结构构检检查查数数据据进进行行了了综综合合分分析析。。图1走马马岗岗大大桥桥现现状状总总体体布布置置图图2走马马岗岗大大桥桥现现状状综综合合评评定定通过过对对修修武武公公路路走走马马岗岗大大桥桥全全面面的的现现场场结结构构检检查查、、室室内内分分析析，，对对该该桥桥现现状状综综合合评评定定为为：：2.1走马马岗岗大大桥桥桥桥面面坑坑洼洼较较多多，，纵纵向向成成波波浪浪形形，，特特别别是是第第二二跨跨跨跨中中桥桥面面明明显显下下沉沉，，加加剧剧了了车车辆辆通通行行时时产产生生的的冲冲击击力力，，增增大大了了活活载载作作用用时时的的内内力力，，因因而而应应及及时时进进行行维维修修。。2.2走马马岗岗大大桥桥第第一一跨跨主主拱拱肋肋尚尚好好，，未未发发现现有有影影响响结结构构受受力力的的病病害害，，仅仅在在拱拱脚脚附附近近背背缘缘发发现现横横向向裂裂缝缝（（分分析析为为负负弯弯矩矩过过大大产产生生）），，拱拱波波及及横横隔隔板板未未发发现现有有肉肉眼眼能能见见裂裂缝缝，，横横向向整整体体受受力力性性能能较较好好。。2.3第二二跨跨拱拱肋肋拱拱顶顶产产生生较较大大的的沉沉降降，，继继而而使使拱拱肋肋拱拱顶顶下下缘缘因因承承受受过过大大拉拉应应力力而而开开裂裂（（裂裂缝缝宽宽尚尚在在《规范范》允许许范范围围内内）），，并并且且使使原原本本较较坦坦的的拱拱圈圈变变得得更更坦坦，，改改变变了了原原结结构构的的受受力力状状态态。。2.4大桥桥腹腹拱拱圈圈损损坏坏严严重重，，纵纵、、横横向向贯贯穿穿裂裂缝缝较较多多，，已已严严重重影影响响了了腹腹拱拱圈圈的的受受力力与与使使用用安安全全。。2.5两岸岸桥桥台台上上付付孔孔拱拱圈圈经经检检查查，，目目前前使使用用状状况况尚尚好好，，未未发发现现有有影影响响结结构构受受力力与与使使用用的的病病害害。。2.6拱上上侧侧墙墙砌砌石石风风化化较较为为严严重重，，局局部部碎碎裂裂，，已已影影响响到到大大桥桥的的整整体体使使用用安安全全。。2.7武宁宁岸岸桥桥台台有有向向后后倾倾斜斜迹迹象象，，应应采采取取相相应应措措施施进进行行加加固固。。2.8桥墩墩水水面面以以上上经经检检查查未未发发现现有有影影响响结结构构受受力力的的病病害害，，应应在在枯枯水水季季节节或或维维修修加加固固施施工工时时，，对对桥桥墩墩基基础础进进行行详详细细的的调调查查探探明明。。如如发发现现病病害害，，则则应应采采取取相相应应措措施施进进行行加加固固。。走马岗大大桥桥面面构造走马岗大大桥第二二跨（武武宁岸））拱顶明明显下沉沉主拱肋下下缘设置置3根φ20钢筋第1跨3号腹拱圈圈拱顶开开裂第1跨6号腹拱圈圈拱顶开开裂严重重第1跨5号腹拱圈圈拱脚开开裂、渗渗水第2跨8号腹拱圈圈纵向开开裂第1跨4号腹拱墩墩底开裂裂第2跨8号腹拱圈圈错位较较严重走马岗大大桥桥墩墩武宁岸桥桥台下游游侧侧墙墙开裂桥面栏杆杆、扶手手损坏严严重采用“超超声-回弹综合合法”检检测拱肋肋砼强度度采用“钎钎探法””检测桥桥台基础础标高3加固拓宽宽设计要要点根据结构构检查有有关数据据及进一一步对走走马岗大大桥进行行结构检检算，对对走马岗岗大桥采采用以下下措施进进行加固固拓宽：：图2加固拓宽宽总体布布置图3.1加固拓宽宽设计标标准①设计荷荷载：汽汽车－20级；挂车车－100；人群－－3.5KN/m2；②桥面净净空：净净－9+2××1.5m人行道。。3.2拱上建筑筑和桥面面加固拓拓宽①拆除大大桥现有有腹拱圈圈、侧墙墙并挖除除所有拱拱腔填料料，以减减少拱上上恒载的的作用；；②在现有有各腹拱拱墩两外外侧（纵纵桥向））各设置置一层钢钢筋网，，并每侧侧现浇10cm厚混凝土土，以增增强现有有腹拱墩墩的整体体受力性性能和抗抗弯强度，并在在腹拱墩墩顶设置置钢筋混混凝土墩墩帽（每每侧悬出出长度为为2.3m）；③在原拱拱圈实腹腹段按等等间距设设置8道钢筋混混凝土腹腹孔墩（（均外悬悬设置12m长墩帽））；④将预制制好的6cm厚钢筋混混凝土薄薄板安装装就位，，并现浇浇12cm厚钢筋混混凝土桥桥面，并并使薄板板由简支支受力体体系转换换为连续续板受力力体系。。图3桥面加固固拓宽图图3.3桥台加固固拓宽在两岸桥桥台上分分别拆除除部分侧侧墙，并并现浇横横挑梁（（12m长）与整整体式钢钢筋混凝凝土桥面面（宽为为9.2m）。图4桥台上桥桥面加固固拓宽图图3.4主拱圈加加固维修修①对第二二跨拱肋肋下缘粘粘贴2层碳纤维维布，以以增强拱拱肋的抗抗弯能力力；②对第一一跨拱肋肋下缘拱拱顶两侧侧各5m长范围（（弧长））粘贴1层碳纤维维布，以以增强拱拱肋抗弯弯强度；；③对全桥两两跨主拱拱圈拱脚脚附近拱拱背上缘缘（2个边腹孔孔内）设设置一层层钢筋网网，并现现浇10cm厚混凝土土层（要要求先将将拱板间间凹槽浇浇平后再再设置钢钢筋网）），以增增强主拱拱圈拱脚脚承受负负弯矩的的能力。。3.5桥墩、桥桥台加固固①对桥墩墩墩身外外侧设置置一层钢钢筋网，，并浇筑筑10cm厚混凝土土（外包包），以以提高桥桥墩的强强度和抗抗风化能能力；②对武宁宁岸桥台台两侧侧侧墙设置置一层钢钢筋网，，并浇筑筑10cm厚混凝土土，以改改善侧墙墙的受力力性能。。3.6台上副孔孔加固在台上副副孔拱圈圈下缘锚锚固一层层钢筋网网，并锚锚喷10cm厚混凝土土，以增增强副孔孔拱圈的的承载能能力。3.7其它①重新预预制安装装人行道道构件、、栏杆与与扶手。。②在桥墩墩及桥台台上各设设置一道道行车道道桥面伸伸缩缝。。3.8结构计算算（1）计算参参数取值值①活载：：汽车－－20级；挂车车－100；人群－－3.5KN/m2。②温度变变化：a.体系整体体升温20℃，体系整整体降温温20℃。b.拱上建筑筑整体升升温10℃（主拱圈圈不变））。③考虑到该该桥营运运至今已已三十余余年，桥桥梁墩（（台）沉沉降已基基本稳定定，本次次计算未未考虑墩墩台沉降降作用。。（2）结构分分析根据该桥桥的实际际结构尺尺寸、施施工步骤骤，将本本桥分为为拱肋安安装、腹腹孔墩浇浇筑、桥桥面板现现筑及人人行道等等二期恒恒载共5个施工阶阶段进行行分析，，分析采采用的结结构模型型见图5所示。图5走马岗大大桥结构构离散图图根据以上上模型采采用交通通部公路路科研所所编制““公路桥桥梁结构构设计系系统GQJS8.6”进行计算算，并采采用广州州市政设设计研究究院编““桥梁结结构静动动力CAD系统V5.0”进行复核核。4加固拓宽宽施工要要点旧桥加固固是一项项繁杂的的系统工工程，工工程量虽虽不大，，但涉及及到诸多多隐蔽工工程，且且施工工工艺多具具特殊性性和复杂杂性，因因而应由由具有相相应资质质与类似似工程施施工经验验的施工工单位施施工，并并聘请具具有旧桥桥加固工工程施工工经验的的工程师师进行监监理。施施工中应应严格按照照交通部部《公路桥涵涵施工技技术规范范》（JTJ021-2000）和旧桥桥加固各各项目中中的相关关规范进进行施工工，并应应特别注注意以下下几点：：4.1施工流程程根据本桥桥加固拓拓宽特点点，按照照以下施施工流程程进行加加固拓宽宽施工：：图6走马岗大大桥施工工流程图图施工准备拆除半幅桥面、栏杆及腹拱圈（包括桥台上路面）预制桥面薄板拱肋粘贴碳纤维布桥墩锚固钢筋网，并外包砼浇筑半幅腹拱墩及墩帽、拱脚上缘砼浇筑桥台侧墙砼、副孔锚喷砼安装桥面薄板凿除桥台部分侧墙浇筑桥面板浇筑台上悬臂挑梁与整体桥面安装半幅人行道构件拆除锥坡并重新设置另半幅施工4.2施工工艺艺要求（1）施工单单位按基基本建设设程序的的规定，，根据设设计和相相应规范范的要求求及本施施工单位位的人员员、设备备情况，，在每道道工序施施工之前前制定出出详细的的施工组组织设计计或施工工方案，，并报监监理工程程师审查查批准，，从而确确保桥梁梁施工安安全和质质量；（2）凿除大大桥桥面面及拱腔腔填料过过程中，，不允许许采用大大型机械械设备，，应采用用人工进进行凿除除或挖除除，以免免对大桥桥主拱圈圈产生新新的损伤伤；并应应及时将将废料运运走至弃弃土场地地；（3）拆除腹腹拱圈时时应注意意以腹拱拱墩及拱拱顶为对对称轴，，对称地地逐渐拆拆除，以以免突然然拆除或或不对称称拆除而而造成腹腹拱墩和和拱肋垮垮塌，并并应切实实做好安安全保护护工作（（拆除腹腹拱圈时时应暂时时中断交交通）；；（4）粘贴碳碳纤维布布施工过过程中应应严格按按照《粘贴碳纤纤维增强强复合材材料加固固混凝土土工程施施工与验验收暂行行规定》（建设部部建筑物物鉴定与与加固规规范管理理委员会会颁：建建规固[2001]008号）进行行施工，，并应特特别注意意以下几几点：①粘贴碳纤纤维布应应按以下下框图（（图7）的程序序进行施施工；②粘贴碳碳纤维布布应在拆拆除半幅幅桥面与与腹拱圈圈之后进进行，尽尽量减轻轻上部构构造的恒恒载作用用，以充充分发挥挥碳纤维维布的高高强性能能；③粘贴碳碳纤维布布时及粘粘结胶达达到强度度前，不不允许对对上部构构造增加加重荷载载作用，，以免影影响粘贴贴质量；；图7粘贴碳纤纤维布程程序框图图粘结剂贮存、检验、供应系统配、调底胶配、调修补胶配、调粘浸胶涂刷底胶（当工艺有要求时）施工准备粘贴部位的混凝土表面处理修补并找平或抹曲面刷胶、粘贴碳纤维材料表面防护④在粘贴碳碳纤维布布胶达到到强度后后，开始始浇筑腹腹孔墩与