主桥维修加固工程设计说明

设计说明1 工程概况人民桥位于广州市增城区境内，是119 省道光明路跨越增江河的一座钢筋混凝土双曲拱桥，1978 年建成通车，原设计荷载标准相当于汽车-13级。

1.1桥型布置全桥共17 跨，其中主桥跨径为3×62m，桥东引桥跨径为1孔7.2m，桥西引桥共13跨，跨径组合为（7.2+5×6.4+7×3.6）m，全桥长302m。

桥宽10.5m，横向布置为1.33m（人行道）+7.84m（行车道）+1.33m（人行道），人行道栏杆高1.5m。

1.2上部结构该桥主桥为等截面悬链线双曲拱桥，其横向布置6片拱圈，结构形式为钢筋混凝土结构，主拱圈全高1.25m，全宽1.65m，拱肋高0.6m，宽0.31m，采用250号钢筋混凝土；拱肋填平层高0.65m采用200号钢筋混凝土；曲波净跨1.34m，半径0.725m，厚8cm，采用150号素混凝土；每跨拱肋采用12道高0.5m，宽0.2m的横系梁连接，横系梁采用250号钢筋混凝土。

引桥为普通石砌圬工拱桥，引桥拱圈线形为圆弧线，拱圈厚0.3m，净矢高0.65~0.7m，净跨分别为7.2m、6.4m、3.6m，拱圈采用80号浆砌粗料石。

水泥混凝土桥面铺装；沥青玛蹄脂填料简易伸缩缝。

1.3下部结构下部结构为重力式墩台，其中主桥西侧桥台以及桥墩基础为沉井基础，其余为扩大基础。

1.4曾经加固历史该桥于2002年曾对该桥桥墩及路面进行了加固改造处理：1）河中主桥桥墩沉井基础外围加钻14根d=100厘米的灌注桩，桩顶增加1.6米宽2.5米高的承台将沉井包裹托住。

2）将原主桥桥面及填料挖出，用10号混凝土代替细砂填料，桥面采用35号混凝土铺装，高度下降10厘米，以减轻混凝土增加的重量。

2 设计条件2.1设计依据1）增城市人民桥《桥梁检测报告》（广州市市维建设工程检测服务中心 2013 年 11 月）2）《增城市人民桥加固维修工程施工图》（部分）（华南理工大学建筑设计研究院2002年5月）3）《增城市人民桥桥墩加固竣工图》（部分）（江门市交通工程建设总公司2003年8月）4）《2012年增城市人民桥桥梁检测报告》（广州市市维建设工程检测服务中心2012年6月）5） 2014年增城市《人民桥桥梁常规定期检测报告》（广州市市维建设工程检测服务中心2014年12月）6）《增城人民大桥竣工图——图6-2》（1978年10月）7）《广州市增城区人民桥拱轴线测量报告》（广东逸华交通工程检测有限公司2015年7月）8）《增城东门桥改造工程数量计算表》（增城县东门桥工程指挥部1977年9月）2.2设计规范1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）2）《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）3）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）4）《公路桥涵设计规范》（合订本）（1989）5）《公路桥梁加固设计规范》（JTG/TJ22-2008）6）《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）7）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ 023-85）8）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）9）《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）10）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007)11）《城市桥梁设计规范》（CJJ11-2011)12）《双曲拱桥加固改造技术规程》（CECS 319:2008)2.3加固设计技术标准1）加固设计荷载：人群荷载3.5kN/m，汽车-15级。

2）加固后引桥通道净空：车辆通道不小于3m，人行通道不小于2m。

3 病害情况根据广州市市维建设工程检测服务中心2014 年 12 月出具的增城市人民桥《桥梁检测报告》及广东逸华交通工程检测有限公司2015年7月出具的《广州市增城区人民桥拱轴线测量报告》，该桥主要病害总结如下（详细病害情况见检测报告，构件编号与检测、测量报告一致）：3.1主桥病害情况3.1.1 主拱结构主拱部分保护层破损，见图4-3-34。

实测拱轴线与设计拱轴线相差较大：①主拱拱顶下挠，由东往西第一跨、第二跨、第三跨分别下挠约24cm、11cm、22cm，见图4-3-35。

②主拱净跨减小，由东往西第一跨、第二跨、第三跨分别减少约0.5m、0.125m、0.4m。

图4-3-34 钢筋裸露图4-3-35主拱下挠3.1.2.主桥横系梁及曲波板结构横系梁以及曲波板出现不同程度裂缝，且裂缝宽度已超过有关规范的限值，各构件的病害情况详见广州市市维建设工程检测服务中心《2012年增城市人民桥桥梁检测报告》和2014年增城市《人民桥桥梁常规定期检测报告》。

部分病害见下图:3.1.3.主桥腹拱及立墙结构腹拱及立墙结构部分裂缝宽度比较明显，且裂缝宽度已超过有关规范的限值，各构件的病害情况详见广州市市维建设工程检测服务中心《2012年增城市人民桥桥梁检测报告》和2014年增城市《人民桥桥梁常规定期检测报告》。

部分病害见下图: 3.1.4.缺损或其他其他病害情况详见广州市市维建设工程检测服务中心《2012年增城市人民桥桥梁检测报告》和2014年增城市《人民桥桥梁常规定期检测报告》。

3.2引桥主要病害根据广州市市维建设工程检测服务中心2014年《人民桥桥梁常规定期检测报告》，引桥主要有以下三个病害（详细病害情况见检测报告，构件编号与检测报告一致）。

1）引桥部位出现多处横向、纵向裂缝。

2）保护层剥落。

3）墩身出现斜向裂缝。

部分病害见下图，其他详见相应检测报告：3.3 桥面系桥面破损开裂严重，填料排水系统功能下降，桥面的雨水不能及时排除，导致积水下渗。

情况详见广州市市维建设工程检测服务中心《2012年增城市人民桥桥梁检测报告》和2014年增城市《人民桥桥梁常规定期检测报告》。

4病害成因分析4.1主桥病害成因分析1）主拱下挠、净跨径减少：①在长期运营后，混凝土的收缩徐变产生较大的二次效应等因素；②基础变位影响；③主拱刚度不足，横向联系弱，全桥整体刚度不足。

导致整体结构在车辆荷载作用下，拱肋之间变形不协调，一旦横系梁开裂，单片拱肋受力增加负担加重。

2) 曲波板、横系梁开裂：结构横向联系弱，整体性差，横截面组合不合理，墩台横向不均匀沉降等原因。

3）腹拱圈开裂主拱圈的刚度比较小，由于原桥梁设计荷载较小，在现阶段车辆荷载远大于原设计汽车荷载，导致腹拱开裂；再加上伸缩缝结构过于简单，年久失效，也会导致腹拱产生裂缝。

4）主拱圈、腹拱圈部分位置渗水由于桥面破损开裂严重，填料排水系统功能下降，桥面的雨水不能及时排除，导致积水下渗。

5）梁底混凝土的剥落腐蚀由于混凝土包裹力不足加上长期车辆荷载重复作用下导致的。

由于混凝土会与空气中化学物质作用，很容易导致梁片的大面积剥落，进而造成钢筋锈蚀与梁底剥落的恶性循环。

6）动力效应明显在2002年加固前，桥面未设置钢筋砼桥面板，桥面不平整引起的冲击、振动直接影响到构件的受力，造成主要受力构件疲劳损坏。

4.2引桥病害成因分析1）腹拱圈横向裂缝腹拱圈的刚度比较小，车辆通行情况比原设计有较大增长，在大量超载车辆施加的超负荷荷载作用下，产生的变形不均匀，导致腹拱出现横向裂缝；再加上伸缩缝结构过于简单，年久失效，也会导致腹拱产生横向裂缝。

2）腹拱圈纵向裂缝在大量超载车辆施加的超负荷荷载作用下，横桥向基础和墩台的不均匀沉降或移动，导致腹拱圈发生纵向裂缝。

3）混凝土的剥落腐蚀由于混凝土包裹力不足加上长期车辆荷载重复作用下导致的。

由于混凝土会与空气中化学物质作用，很容易导致引桥腹拱的大面积剥落。

4）墩身斜向裂缝墩身石块联系较弱，大量超载车辆施加的超负荷荷载作用下，基础发生不均匀沉降时，墩身就会出现斜向裂缝，同时造成腹拱圈出现纵向裂缝。

5 结构安全评估结论根据广州市市维建设工程检测服务中心2013年11月《增城市人民桥桥梁检测报告》，该桥总体技术状况评定为D类。

结合结构分析表明：桥梁主拱、横系梁、曲波板等主体结构构件不满足强度承载力要求和正常使用裂缝宽度要求，现场已经出现开裂、下挠等损伤情况，存在安全隐患，需要进行加固处理。

6 加固设计原则1）提高主拱片的安全储备及刚度。

2）以经济合理的基础上，将桥梁汽车荷载等级由原来的汽车—13级提高到汽车—15级。

3）加强桥梁的横向联系，恢复并提高桥梁的整体刚度。

对于双曲拱桥，保证桥梁的整体性是重要的，结合对拱肋的加强，同时需考虑对横系梁的加强，以满足桥梁的整体性要求。

4）主要构件开裂、缺损及钢筋锈蚀应得到有效修复。

5）维修加固后的桥梁结构整体寿命应得到提高。

维修加固设计中应考虑新增构件与原结构连接可靠、协同工作，以提高桥梁结构的整体寿命。

6）加固设计与施工方法紧密结合。

旧桥加固是在原结构上进行的，势必受到原结构的限制，因此维修加固设计中充分考虑了施工的可行性。

7）加固施工对环境的影响要小。

旧桥维修加固是在原结构上进行，其施工过程中必然产生粉尘、废弃物等，需采取有效的措施，来减少对环境的影响。

8）采取搭设刚性支架、施工验算等措施，以确保在加建结构未发挥作用前原结构能承受附加的施工荷载。

9）加固施工中的安全措施。

施工过程中需采取可靠的措施，确保桥梁结构、施工人员、过往行人以及过往车辆的安全。

7主要材料1、混凝土：桥面铺装采用C35混凝土，其他全桥上部结构加固层采用C40自密实混凝土，新增桩基础采用C30混凝土。

2、普通钢筋：采用HRB400普通钢筋。

3、其他材料：裂缝修补采用环氧砂浆和灌注胶。

桥梁加固用材料的品种、规格及使用性能，应符合国家、行业相关标准的规定，并满足设计要求。

8加固设计要点8.1裂缝处理1）对腹拱拱圈、立墙及引桥的裂缝修补：采取灌浆法进行修补，对于宽度大0.25mm的裂缝，采用灌注水泥浆补缝处理；对于宽度小于0.25mm 的裂缝，采取直接封缝处理。

2）主拱圈、横系梁、曲波板裂缝修补：对于缝宽≥0.15mm 的裂缝，应采用优质的灌注胶进行混凝土结构表面裂缝的化学灌胶补强。

对于缝宽≤0.15mm 的裂缝，采取直接封缝处理。

3）具对于裂缝较大且已松散的混凝土先凿除松散层。

凿毛并高压冲洗干净后刷一道界面剂，重新浇筑混凝土与旧混凝土紧贴。

8.1.1 混凝土结构表面的缺陷修复处理施工时若发现桥梁其它构件存在蜂窝、麻面的混凝土，首先进行人工凿除其周围松散、劣质混凝土，直至露出新鲜坚硬的混凝土；采用聚合物砂浆或改性环氧砂浆(强度不小于60MPa)修补缺损混凝土，颜色应经过试配，使其达到与原结构颜色一致。

其具体施工工艺及相关措施如下：1）表面处理：先清除混凝土表面杂物碎渣、污物、灰尘及旧混凝土疏松层。

2）砼修补区：对于需要对砼进行修补的区域，先对表面已经碳化的砼表层进行凿除，露出新鲜砼面。