某30m双曲拱桥的病害分析及维修加固方案简介

・１００・　北　方　交　通　２０１３　某３０ｍ双曲拱桥的病害分析及　维修加固方案简介　

安璐璐　（辽宁大通公路工程有限公司，沈阳１１０１６６）　

摘要：以某公路３０ｍ跨双曲拱桥维修加固为工程背景，对既有钢筋混凝土双曲拱桥的病害及病害产生原因　进行了分析，并根据双曲拱桥自身的构造特点，提出了相应的维修加固方案，并对Ｌ＿ｖ－提出了严格要求，为该类桥　型进行维修改造加固提供参考。　关键词：双曲拱桥；病害分析；维修加固　中图分类号：Ｕ４４５．７　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７３—６０５２（２０１３）０４—０１００—０３　

１　前言　双曲拱桥首创于２０世纪６Ｏ年代初，它以施工　方便、桥型优美、节约材料等优点曾被广泛修建，其　特点是先化整为零，再集零为整，施工时可以不要拱　架、施工进度快、所耗钢材较少。它充分利用了预制　装配。然而，经过４０多年的使用，这种桥型出现了　许多的病害，如拱波纵向开裂、拱肋破坏露筋、拱上　建筑开裂和横系梁破坏等病害。这些病害影响了结　构的安全。本文对既有钢筋混凝土双曲拱桥的病害　及病害产生原因进行了分析，结合双曲拱桥自身的　构造特点，提出其维修加固措施。　２工程实例　某桥建于１９６８年ｌ０月，全桥共９孔，单孔跨径　均为３０ｍ，桥梁全长３０４．７６ｍ；桥面净宽７．Ｏｍ，两侧　设０．７５ｍ人行道，交角９Ｏ。。上部结构：等截面悬链　线空腹式双曲拱桥，７片拱肋，拱轴线系数ｍ＝　４．３２４，矢跨比１／６，全桥无伸缩缝；下部结构：重力　式墩台，明挖浅基础。沥青混凝土桥面。设计荷载　等级为汽一１３级，拖一６０。　３结构主要病害　（１）全桥９０％的边肋受人行道板滴水侵蚀；　４号、５号肋对应Ｌ／４至拱脚处长期受泄水管侵蚀严　重泛碱，全桥拱肋、拱波局部青苔生长，２０％拱肋钢　筋锈胀，混凝土局部开裂；９—３号、９—４号拱肋对应　Ｌ／４处存在“Ｌ”型裂缝，宽度０．１５～０．２５ｍｍ，凿开　混凝土后，测量裂缝开展深度为３～１５ｍｍ，属于表　层裂缝。　（２）全桥第３、４号拱波均存在纵向裂缝，裂缝　宽度０．６～４．Ｏｍｍ；全桥４号拱波在四分点处受泄　水管滴水侵蚀，严重泛碱，局部青苔生长；个别拱波　与拱肋结合处砂浆脱落。　（３）腹拱圈普遍存在渗水泛碱现象，严重处形　成晶体；５０％腹拱圈存在蜂窝孔洞、局部砌块缺损；　４０％腹拱圈存在横向裂缝、拱背存在纵向裂缝，缝宽　０．２—２．Ｏｍｍ；拱上侧墙、横墙砌缝局部砂浆脱落。　（４）桥面系病害：墩台顶处桥面普遍存在横向　裂缝，且裂缝附近桥面有网裂现象。全桥人行道抹　面砂浆均有横桥向裂缝，裂缝间距９０ｃｍ，与人行道　预制块拼接处对应，个别拼接处有错台；抹面砂浆脱　落１０％；全桥栏杆破损露筋３处，断裂７处，重新维　修３处。　４病害分析及维修加固方案　４．１主要病害原因分析　（１）拱肋破损钢筋外露，原因主要有三个方面：　①拱肋混凝土标号偏低，结构混凝土钢筋保护　层不足；　②荷载横向分布较差导致拱肋受力的不均匀，　使个别拱肋受力过大，局部混凝土开裂，导致钢筋锈　蚀；　③拱肋破坏后钢筋锈蚀，锈胀的钢筋又使混凝　土沿着裂缝继续开裂，造成恶性循环。　（２）上部结构防水较差，受水侵蚀较为严重，整　个结构均存在风化严重，结构性质退化趋势。　（３）结构的横向联系较弱，该桥本身横系梁仅　为直径为１６ｒａｍ的光圆横向拉筋，横系梁的破坏，又　加剧了上述结构的病害。　第４期　安璐璐：某３０ｍ双曲拱桥的病害分析及维修加固方案简介　・１０１・　（４）现行经济发展较快，运输车辆的荷载增加　也较快。而原桥设计荷载等级较低，现行实际通行　的交通量较大，重载交通较多。重载交通已经严重　超出原设计荷载等级，实际的运营情况是设计荷载　与运营荷载不匹配。导致结构实际是在长时间地挖　掘结构本身的安全储备工作。　（５）结构出现病害后得不到及时有效的维修加　固，结构始终处于一种带病的工作状态。　４．２内力计算分析　（１）结构计算说明：结构分析采用平面杆系有　限元程序梁单元进行。结构计算时共离散为８８个　单元，如图１。　图１结构离散图　（２）加固前主拱圈内力计算结果见表１及图２、　图３，计算表明由于结构的病害、老化等诸因素影　响，原结构已经远远不能满足实际运营荷载要求。　表１　加固前拱顶截面弯矩最大时相应内力　荷载效应　截面抗力　效应差　是否满足　Ｎｊ（ｋＮ）Ｍｊ　Ｃｋｌ￣．ｍ）Ｎ　ｘ　ｅ（ｋＮ．ｍ）Ｎｎ（ｋＮ）ＭＲ（ｋＮ．ｍ）％　要求　图２承载能力极限组合Ｉ最大／最小弯矩图　图３　承载能力极限组合Ｉ最大／最小轴力图　４．３维修加固方案　结构验算表明本桥的承载能力不满足当地交通　运营情况，综合分析采取如下维修加固方案：　（１）将原荷载等级提高至公路一Ⅱ级，维持原　桥面净宽。　（２）腹拱圈对应的拱背现浇１５０ｍｍ厚Ｃ３０钢　筋混凝土。　（３）拱脚处浇注Ｃ３０钢筋混凝土现浇段。　（４）在每孔两四分点及跨中Ｌ／２处及两侧立墙　对应位置各设置１道横系梁。　（５）对拱肋裂缝处除锈注胶，腹拱圈及其它部　位进行涂抹聚合物砂浆进行耐久性维修。　（６）拆除原桥面沥青层及部分拱上填料，换填　２００ｍｍ掺加８％水泥的砂砾，重新浇注１２０ｍｍＣ４０　混凝土，加设防水层，加强防水处理，重新摊铺沥青　混凝土。　（７）在第０、９号台顶和第３、６号墩顶位置，各　设置１道钢板伸缩缝，全桥共计４道。　（８）用水泥砂浆抹面修补人行道板水泥砂浆铺　装层破损处；修补破损的立柱、栏杆；更换破损严重　的立柱、栏杆；重新设置泄水管。　维修加固方案构造图见图４。　４．４维修加固后内力计算　见表２，由于结构的病害得到了处置，材料的一　些特性得到恢复，计算表明加固后结构满足了设计　荷载等级要求，达到了加固的预期效果。　表２　加固后拱顶截面弯矩最大时相应内力　

鱼量　兰堡　！　！　！！　！！！　竺　！　垦！！Ｎ＿　星塞壅　拱顶公　９３２　３ｌ２　７ｌ７　１　７ｌ７　９　是　级　

４．５施工注意事项　（１）施工时要严格按照施工工序进行。拆除作　业时要注意对称施工，严禁一孔内拆除完所有项目　后再拆除另一孔等非对称作业，以保证施工过程中，　上部主要承重构件受力的均衡。每一孔作业时均需　注意对称施工，相邻桥孔之间施工相差不允许超过　

一个工序。　（２）混凝土凿毛施工中凡涉及到新旧混凝土结　合的构件，在施工前，均须对原构件与新浇注混凝土　结合部位进行充分凿毛，要彻底清除旧混凝土表面　的抹灰层和已软化、风化、变质或严重破坏的旧混凝　土面层，应露出混凝土内的粗骨料，且凿毛面的粗糙　幅度应达到６．Ｏｍｍ以上。　（３）钻孔前探明拱肋钢筋位置，如新旧钢筋位　置重合，可适当调整新钢筋间距，严禁盲目钻孔。　（４）对拱肋间搭接位置混凝土破损、露筋锈蚀　处凿除破损的混凝土，对钢筋除锈，对搭接钢板进行　除锈，然后用Ｃ４０混凝土进行补强修补，并且把搭　接钢板包起来。　（５）沥青铺装层拆除后，严格按图纸要求拆除　部分拱上填料，换填２００ｍｍ掺加８％水泥的砂砾，　

否否否　７　５　一　一　一　咖　蛳　ｍ　级级碱　珊醋　汽拖矫　拱顶　・ｌ０２・　北　方　交　通　２０１３　半立面图　鬟蠹　泥的砂砾　３２６００，２　一层　．５５４—８００—１２７２　．８００—８００．——．　一　１２０７４　一　土工膜　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　ｌ：＝露　胀　Ｉ一　】　

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≥ｈ１　图４维修加固方案构造图　并形成１．５％的横坡，且摊铺砂砾前必须把拱上填料　压密实，摊铺的砂砾必须进行机械搅拌及振捣。　（６）对钢筋混凝土桥面铺装表面进行拉毛处理　并喷涂防水层，以便沥青混凝土与铺装混凝土紧密　结合。　（７）加强监控，拱上填料施工时，要严格按照对　称进行施工，同一孔内的两侧要对称，同时加强拱轴　线施工监控。　５　结论　通过对该桥的改造，桥梁的承载能力提高了　注：　ｌ、本图尺寸均以毫米计；　２、本图适用于全桥上部结构维修。　９％。这种通过加强了结构横向联系，加大了拱脚截　面刚度，减小了主要控制截面结构荷载效应的加固　方法，对一座已经运行了４４年的结构来说，既满足　了结构的承载能力，又有效地提高行车的舒适性，在　实践中收到了较好的加固效果。　参考文献　［１］ＪＴＧ／Ｔ　Ｊ２２—２００８，公路桥梁加固设计规范［ｓ］．　［２］叶见曙．结构设计原理［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００５．　［３］姚玲森．桥梁工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９６．　［４］谌润水．双曲拱桥加固改造成套技术［Ｍ］．北京：人民交通出版　社．２００９．５．　

Ｂｒｉｅｆ　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｓｅａｓｅｓ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　Ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ａ　３０　ｍ　Ｔｗｏ——Ｗａｙ　Ｃｕｒｖｅｄ　Ａｒｃｈ　Ｂｒｉｄｇｅ　

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