刚架拱桥加固方案
钢筋混凝土刚架拱桥损伤分析和加固措施
横 向系梁 局部有 裂缝 ， 主要 第 １ 跨 ２号 拱 片跨 中开裂 最 为严 重 ， 拱顶 附近 ３ ｍ 范 拱 片跨 中没有 可 见 的裂 缝 ，
围 内分 布 宽 度 ０ ． １ ｍｍ 以上 的裂 缝 １ ２条 ； 第 ２跨 拱 片 分 布于 两端 部 。
Ｚ ０ １ ４ ＃． ￣２ 期（ ３ 一 ） 第 ３ ２ 巷 ， ｛ ｝ ｊ ５ ＝ 投ｊ Ｉ ： ４ ９
摘
要： 通 过 对 某 钢 筋 混凝 土 刚架 拱 桥 进 行 损 伤 检 查 、 静载试验 、 自振 特 性 测 试 和 混 凝 土 强度 验算 ， 分 析 了该 桥 损 伤 产 生
的原 因 ， 提 出 了桥 梁 的 加 固 措施 。对 类 似 桥 梁 的维 修 加 固有 一 定 参 考 意 义 。 关键 词 ： 桥梁 ； 钢筋混凝土刚架拱桥 ； 桥梁检查 ； 荷 载试 验 ； 损伤分析 ； 加 固措 施
刚性扩 大基础 。 从竣工 图看 ， 该桥 奠基于 石灰 岩 。 准偏 低 ， 随着交 通运 输 的发 展和 桥梁 使用 年 限 的增 长 ， 墩台， 这 类桥 梁 往 往会 出现越 来 越 严 重 的病 害 ， 直 接 影 响桥 桥 梁总体 布 置 如图 １ 所示 。 梁 的正 常使 用 和行 车 安全 。 很 多此 类桥 梁 急需 进 行使 用 性 能 和安 全可靠 性 的评估 以及加 固维 修 。
车道 宽 １ ２ ｍ。设 计荷 载 等级 为汽 车一 ２ ０ ， 挂 车一 １ ０ ０ 。主 方 案
３ ５
。
跨中横 断面图
２ ６ ８
Ｉ
图 １ 桥梁 总体 布置 图 （ ｃ ｍ）
２ 桥梁 检 测
的内 、 外 弦杆分 布有 横 向裂缝 ， 最 大裂缝 宽度 ０ ． １ ５ ｍ ｍ：
整体法加固刚架拱桥技术分析
科
市政 与 路桥 ｉｌ ｆｆ
整体法加固刚架拱桥 技术分析
廖仲权 谢 志 畅
（ 州 市公 路 局 ， 东 梅 州 ５４ ２ ） 梅 广 １０ １
摘 要： 刚架拱桥有 自 重轻、 构件 少等优点 ， 国二十世纪八 十年代期间建得较 多， 由于它本 身的缺 陷及结构潜在 应力低 等， 法适应交通 在我 但 无 一 的不断增长及各种超载超限车辆的通行 ， 该桥普遍 出现 了 量 致使 拱肋裂缝、 肋腋板破碎、 面穿孔等严重病害 ， 对这些弊害， 出了拱腿加 固及 桥 针 提
拱桥加固改造方案
拱桥加固改造方案1、前言拱桥是一种比较常见的桥梁型式，尤其是山区公路桥梁，因地质和地形条件较适合，拱桥一般是优先考虑的既美观又经济的桥型。
据统计，我国有百分之七十的公路桥梁为拱桥，约占世界同类拱桥的三分之一以上。
因此，在我国当前数以万计的危旧桥梁中，有大量的拱桥需要进行加固改造，其中有重要路段的大跨度拱桥。
在常用的拱桥维修加固技术中，减轻恒载法和增大截面和配筋加固的方法比较常见，而本人在对某些拱桥进行维修加固改造的实践中，深感配重法在危旧拱桥加固改造中能明显改善拱圈内力、提高加固效果的作用，本文通过这方面的研究，为今后的类似工作提供参考。
2、理论依据和方法悬链线空腹拱的拱轴是利用与恒载压力线在拱顶、拱脚及L／4处五点重合的方法决定的，除此五点外，其他各点均与压力线有偏离。
由结构力学知，压力线与拱轴线的偏离会在拱中产生附加内力。
对于静定三铰拱，各截面的偏离弯矩值Mp可以三铰拱的压力线与拱轴线在该截面的偏离弯矩值△y表示(Mp=Hg•△y)；对于无铰拱，其偏离弯矩的大小，以该偏离弯矩Mp荷载，算出无铰拱的偏离弯矩值。
计算简图如图1。
图1无铰拱偏离内力计算图式荷载作用在基本结构上引起弹性中心的赘余力为：（1）（2）式中：Mp为三铰拱荷载压力线偏离拱轴线所产生的弯矩，Mp=Hg•Δy，=1，=-y；Δy为三铰拱恒载压力线与拱轴线的偏离值。
由图1可知，任意截面的偏离弯矩、偏离轴力和偏离剪力为：ΔM=ΔXl—ΔX2y+Mp(3)ΔN=X2cosφ(4)△Q=X2•sinφ(5)式中：y为以弹性中心为原点(向上为正)的拱轴线纵坐标。
由式(3)、(4)和(5)可知：偏离附加内力的大小与荷载的具体布置有关。
据此，可以在需要的位置，施加必要的荷载来调整偏心附加内力的大小。
对于危旧拱桥，其拱轴线的形状不仅直接影响主拱圈的内力分布和截面应力的大小，而且与结构的耐久性(开裂影响)、经济合理性及施工安全等有着密切关系。
对于主拱圈变形太大的拱桥，实际拱轴线与压力线的偏离比较大，此时如果只是采用对拱圈截面进行补强加固，已不能有效地改善主拱圈的受力状况，这就需要对拱轴线和压力线进行调整，使之尽量吻合以改善主拱圈的受力。
刚架拱桥典型病害维修加固的新思路
2010年11期(总第71期)作者简介：孙晓红（1978-），女，北京人，工程师，主要从事桥梁设计与相关研究。
刚架拱桥是我国上世纪70年代发展起来的一种新型拱桥，自1979年以来，该桥型以其结构简单、施工方便、经济性好等诸多优点，在全国范围内得到了广泛的应用。
但由于早期修建的刚架拱桥设计荷载等级较低，结构本身承载力富余量不大，组成各构件为拼接施工等特点，致使大量刚架拱桥在目前大交通量、重载、超载车辆的作用下出现了不同程度的病害，严重的影响到桥梁的安全运营。
刚架拱桥是一种高次超静定结构，受力较为复杂，大小节点部位受力更为复杂，弦杆、大小节点开裂是刚架拱桥的常见病害。
目前常采用的粘贴钢板、粘贴碳纤维布、增大截面等加固方法只能局部补强，而对有些部位，如外弦杆、大小节点等的加固效果不是很理想；钢架拱桥肋腋板与拱肋结合较松散，结构整体受力性能较差，且肋腋板偏薄，大量在役桥梁出现了肋腋板破损、下陷等病害，另一方面结构不紧凑、横向联系薄弱等，也加重了主要承重构件－拱肋的不均匀受力，使得某些局部拱片受力过大，而目前的局部更换破损肋腋板的措施也只是在原有结构上的修补，不能从根本上起到病害治理的作用。
本文在分析刚架拱桥结构特点、典型病害特征的基础上，提出了体外预应力加固刚架拱桥拱肋，并将肋腋板更换为整体式现浇桥面板的综合加固方法，为今后同类桥梁的维修和加固提供参考和依据。
1桥梁概括济宁市南环线京杭运河大桥，跨径布置为10m ＋60m+90m ＋60m ＋54m ，桥梁全长333.28m ，桥梁总体布置图如图1所示。
其中，60m 跨为刚架拱结构形式，该刚架拱内弧采用抛物线，矢跨比1/9，拱片采用支架现场浇注，预拱度L/400，按二次抛物线分配。
桥面纵坡通过正拱斜置来实现，竖曲线变化通过未消除的预拱度和桥面铺装共同调整。
横向设6片拱肋，中距3.2m 。
拱肋间桥面板采用肋腋板，外侧用悬臂板，其上现浇混凝土桥面铺装，刚架拱外弦杆端设置伸缩缝。
框架圈梁加固刚架拱桥U型桥台的实践
框架圈梁加固刚架拱桥U型桥台的实践摘要：介绍了澧田大桥桥台裂缝及台帽搭接处桥面开裂等病害，并分析了产生病害的原因及发展后果，提出采取圈梁支撑锚固加固处理措施，可为类似桥梁的处理提供借鉴。
关键词：刚架拱桥；U型桥台；病害；原因分析；加固钢筋混凝土刚架拱桥在20世纪80、90年代的山区公路上大量修建，该桥型因其外形轻巧美观，质量小、造价低、施工方便和节省材料等优点，相对于当时的交通量及荷载等级，是合理的、适用的。
本文根据澧田大桥的结构特点和现状，结合经济、安全等指标进行维修加固改造设计，通过对病害桥台进行圈梁支撑锚固，使其达到应有的承载能力，确保运输安全。
1桥梁概况吉安县澧田大桥建成于1996年，上部构造采用3孔50米钢筋混凝土刚架拱组成，矢跨比1/8，每个桥跨由3片拱架构成，桥面宽度为：净7.0+2×1.0m人行道；下部构造由两座实体墩和两座U型重力式桥台构成。
设计荷载为汽-20级，挂-100，人群荷载3kN/m2，通航标准为六级。
基础均采用明挖扩大基础，（如图1所示）。
图1 澧田大桥现状布置图经现场检测，其主体结构刚架拱片未见破损，主桥桥面平整度良好，未见裂缝及破损，但在两端桥台的背墙、侧墙等位置出现了严重裂缝，两桥台的裂缝特点一致，均呈现裂缝宽大，最宽处达30-40mm，且延伸长，存在类似贯通裂缝，桥台侧墙横移（见图2）。
图2：澧田大桥一端桥台的背墙裂宽及延展照片背墙及侧墙的开裂及汽车冲击力加剧了台后填土的沉陷和横胀，台后路面出现沉陷以及侧墙出现横移（见图3）。
桥台背墙两侧裂缝与台后填土路面上贯通，并在桥台侧墙不同截面上存在类似裂缝贯通路面，说明台后土压力对桥台侧墙的挤压严重，由于台帽开裂，导致桥面开裂下沉。
图3：澧田大桥桥台侧墙横移照片2主要病害原因及分析2.1 主要原因根据实地病害调查、查阅设计图以及对当时施工情况的了解，产生较大裂缝和位移的主要原因推断如下：1）台后实际回填土与设计不符按照当时规范及设计要求，台后填土为砂砾分层夯实，但实际施工中为回填砂土。
拱桥加固修复工程施工方案
一、工程概况本工程为某地一座历史悠久、具有重要文化价值的石拱桥加固修复工程。
该桥位于市区，全长约50米，桥面宽度约6米，主跨约20米。
桥梁结构为单孔石拱，拱圈采用干砌块石，桥墩采用浆砌块石，桥台为重力式桥台。
桥梁始建于上世纪50年代，至今已运营60余年，由于自然老化、使用年限较长以及自然灾害等因素，桥梁存在不同程度的病害，为确保桥梁安全运行，特进行加固修复。
二、工程目标1. 提高桥梁结构整体承载能力和安全性；2. 改善桥梁外观，恢复原有风貌；3. 确保桥梁在加固修复期间不影响交通通行。
三、施工方案1. 施工准备（1）组织成立项目施工管理团队，明确各岗位职责；（2）编制施工组织设计，明确施工工艺、质量要求、安全措施等；（3）做好施工现场的排水、临时道路、材料堆场等布置；（4）对施工人员进行安全技术交底，确保施工安全。
2. 施工工艺（1）拱圈加固：采用环氧树脂砂浆对拱圈进行加固，先凿除拱圈表面松散石材，清理干净后涂抹环氧树脂砂浆，分层浇筑，确保拱圈整体性；（2）桥墩加固：采用环氧树脂砂浆对桥墩进行加固，先凿除松散石材，清理干净后涂抹环氧树脂砂浆，分层浇筑；（3）桥台加固：采用环氧树脂砂浆对桥台进行加固，先凿除松散石材，清理干净后涂抹环氧树脂砂浆，分层浇筑；（4）桥面修复：对桥面进行凿毛处理，清理干净后铺设沥青混凝土，确保桥面平整；（5）外观恢复：对桥梁栏杆、桥面排水沟等设施进行修复，恢复原有风貌。
3. 施工进度（1）施工准备阶段：5天；（2）拱圈加固施工：10天；（3）桥墩加固施工：10天；（4）桥台加固施工：10天；（5）桥面修复施工：5天；（6）外观恢复施工：5天；（7）总工期：45天。
4. 质量控制（1）施工过程中，严格按照设计要求和施工规范进行操作；（2）加强对原材料、施工工艺、施工质量等方面的检查，确保工程质量；（3）做好施工过程中的记录，为工程验收提供依据。
四、安全措施1. 施工现场设置安全警示标志，加强安全宣传教育；2. 施工人员必须佩戴安全帽、安全带等防护用品；3. 施工机械操作人员必须持证上岗；4. 施工现场加强消防、用电、高空作业等方面的安全管理。
拱桥上部结构加固技术—拱桥加固的基本原理
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AW
8.1 拱桥加固的基本原理
内因---改变结构体系，减小主拱圈内力，提高承载力
• 梁拱结合共同受力的方式，重力式拱上建筑 改为轻型桁架或刚架，减轻主拱圈的恒载重 量，降低主拱圈截面应力σ ，提高结构承载 力
• 减轻桥面系和拱上建筑重量，提高承载力
N M
AW
拱桥加固的基 本原理
8.1 拱桥加固的基本原理
拱桥的力学图式
• 拱式结构：以压弯构件作为承重结构 • 轴力N，弯矩M，剪力Q（影响较小）
8.1 拱桥加固的基本原理
拱桥主拱圈结构受力状况
• σ取决于轴力N，弯矩M，截面面积A，截面抗弯刚度W（E、I） • 拱桥加固方法：从上述决定因素（N，M，A，E、I）入手，降
低主拱圈截面应力 σ 特别是拉应力 ，提高结构承载力
N M
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8.1 拱桥加固的基本原理
外因---改变结构性能，提高承载力
• 增大主拱圈截面面积A，增加主拱圈的抗弯刚 度W（E, I）对主拱圈喷射、现浇、外包混凝 土等加固方法，增加截面面积，降低拱顶、拱 脚等处的拉应力，使得σ < [σ]，从而提高承 载力
低主拱圈截面应力 σ 特别是拉应力 ，提高结构承载力
外因： 改变结构性能，提高承载力
内因： 改变结构体系，减小主拱圈内力，提高承载力
8.1 拱桥加固的基本原理
拱桥主拱圈结构受力状况
• σ取决于轴力N，弯矩M，截面面积A，截面抗弯刚度W（E、I） • 拱桥加固方法：从上述决定因素（N，M，A，E、I）入手，降
桁架拱桥加固维修要点及维修实例
桁架拱桥加固维修要点及维修实例摘要：分析桁架拱桥病害及产生原因，针对病害提出维修加固方法，并通过桁架拱桥的具体维修加固示例，对桁架拱桥这一有着广泛应用的桥型结构的桥梁病害提出实用新型的维修方法。
关键词：桁架拱桥；病害分析；维修加固方法；实例Abstract:This paper analyzes the causes of truss arch bridge diseases,according to thereinforcement method ofdiseasepresent repair,and through concreterepairtrussarch bridge reinforcementexampleoftruss arch bridge,abridgeof bridgestructurewidely used intherepairmethod of the utility model.Key words:truss arch bridge;disease analysis; reinforcement method ofrepair;examples一、桁架拱桥的常见病害及产生原因1、下弦杆拱脚处横向裂缝。
主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。
2、弦杆端部节点裂缝。
主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，造成上弦杆端部凸杆与桥台、墩柱搭接扣死，使该节点出现竖向剪切应力，导致节点出现裂缝。
3、横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。
主要原因是由于原行架拱桥设计标准较低，横向联系较薄弱，而近10年来交通量而且超载车辆比例，造成桁架竖向变形量，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。
4、桥面板裂缝、破碎。
主要原因是桥面板设计标准低，微弯板或拱波厚度不足，混凝土强度低，桥面铺装层薄弱，造成桥面刚度不足，随着交通量的幅增加，特别是超载车辆的破坏作用，致使桥面铺装层和微弯板开裂，如不及时维修，部分微弯板发生破碎，形成桥面坑洞而影响行车安全。
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刚架拱桥加固方案研究
摘要：对刚架拱桥常见病害的成因进行分析，并提出加固方案。
关键词：混凝土刚架拱桥病害维修加固
混凝土刚架拱桥这种桥型在我国20世纪60－70年代建设较多。
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。
许多已成为危桥，如何处理这类桥梁病害，是我国交通主管部门目前最为关注的问题之一。
现对刚架拱桥出现的一些病害进行分析和加固方案介绍如下：
1、刚架拱桥的主要病害及其原因
1．1下部结构主要病害分析
下部结构主要表现形式有：基础局部冲空；承台竖向开裂或向一侧倾斜；基础下沉等。
这类病害在其他形式的桥梁中也是常见的。
分析这类病害产生的原因，有必要对当时的桥梁建设情况作一简单回顾。
1．2 上部结构主要病害
刚架拱桥上部结构的病害较多，我们对其主要病害作如下分析：（1）斜杆拱脚处横向裂缝。
主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。
（2）弦杆部出现裂缝。
主要原因是原刚架拱桥设计标准低，弦杆部强度不足使其承载能力和抗开裂能力不高。
（3）横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。
主要原因是由于原刚
架拱桥设计标准低，横向联系较薄弱，而近10年来交通量大而且超载车辆比例大，造成刚架拱竖向变形量大，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。
1．3桥面系主要病害
（1）桥面板裂缝、破碎。
主要原因是桥面板设计标准低，微弯板厚度不足，混凝土强度低，配筋少，桥面铺装层薄弱，造成桥面铺装层刚度不足，随着交通量的大幅增加特别是超载车辆的破坏作用，致使桥面铺装层和微弯板开裂，如不及时维修，部分微弯板发生破碎，形成桥面坑洞而影响行车安全。
（2）伸缩缝损坏。
主要原因是刚架拱桥设计时不设计伸缩缝装置或仅设置简易伸缩缝，混凝土强度设计较低，桥面接缝处混凝土损坏严重，逐渐开裂、破碎使接缝面积逐渐扩大而影响桥梁的安全使用。
2．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。
2．1 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予以封堵。
2．2 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。
2．3 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黏结钢板法、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。
2．4 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。
一方面可采取加大截面法加固横拉杆和横系梁，同时还应适当增加全桥的联系杆件，如横系梁。
（1）加大截面法。
加大横系梁、横拉杆截面，先要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。
采用吊模法浇注砼上，混凝土中应适当掺加膨胀剂。
（2）横系梁的施工应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注两个方面。
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，既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维修和养生，确保接头砼强度达到设计标准。
2．5桥面微弯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，为适应现今大交通量和重载交通要求，采用钢纤维钢筋砼或者聚丙烯纤维刚架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。
2．6伸缩缝损坏的维修方法设置简易伸缩缝装置及不设伸缩缝装置的刚架拱桥已不能适应现在交通安全的需要，因此采用型钢伸缩缝装置或钢板伸缩缝装置改造刚架拱桥伸缩缝简便可靠。
特别是与桥面铺装同时改造效果更加明显，即采用伸缩缝混凝土与铺装层砼统一浇注的方法一次成型，不存在断缝（施工缝），整体性强，严整度好，行车舒适。
（1）采用型钢或钢板伸缩缝装置改造刚架拱桥伸缩缝时要注意两点：一是锚固钢筋的埋置要牢固，不能松动。
二是混凝土强度设计要适当提高并确保现浇砼的质量达到设计标准。
（2）如与桥面铺装层同时改造时，伸缩缝砼的浇筑应与桥面铺
装层同时进行，即采用整体浇筑，一次成型工艺施工，先将型钢或钢板装置按设计标准安装就位，然后与桥面铺装层同时立模，浇筑纤维砼。
3．经验与体会
（1）桥梁的维修加固工作必须认真、细致。
加固前必须对桥梁进行全面的检查检测，必要时还要进行荷载试验，找出问题，制定出切实可行的方案后再组织实施。
由于拱桥的受力特点，在卸除拱上荷载试验及基础位移复位时应特别注意桥梁结构的安全。
（2）要不断学习及引进新技术、新工艺。
桥梁的维修加固是当今桥梁界的重要科研课题，先进的加固技术不断出现。
一项先进的施工技术和方法，不但可以提高工作效率，而且可以使加固更可靠、更持久。
（3）要以科学的态度对待维修加固工作。
桥梁的维修加固具有巨大的经济效益和社会效益，往往一座旧桥的加固费用不足新建一座桥梁的1/10，但由于旧桥加固工作困难大，技术要求高，危险性大，责任大，有的人怕担风险，宁愿多花钱建新桥，不愿加固旧桥，浪费了大量的资金。
因此，从事桥梁管理的工程技术人员必须具有良好的职业道德，科学严谨的工作作风并具有一定的工作经验。