雙曲拱橋主拱圈的加固改造技術(shù)

張霜蘭峰

摘要：雙曲拱橋按其行車道所處的位置屬于上承式拱橋。若從主拱圈的橫截面上看，它是由拱肋、拱波、拱板和橫向聯(lián)系等幾部分組成。由于介于拱肋之間的拱波也呈曲線形，且與主拱圈的曲線正交，故而稱為雙曲拱橋。本文就雙曲拱橋主拱圈的加固改造技術(shù)進行敘述。

關(guān)鍵詞：雙曲拱橋；加固；技術(shù)

中圖分類號：U445.7+2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

Abstract: according to the carriageway double-curvature arch bridge the position that belong to the arch bridge pile type. If the arch ring from the cross section on look, it is by the arch ribs, GongBo, arch board and lateral ties to wait for a few parts. Because of the GongBo between between arch ribs are also measures, and with the main arch ring of orthogonal curves, so called double-curvature arch bridge. This paper double-curvature arch bridge main arch ring of reinforcement and reconstruction narrative techniques.

Keywords: double-curvature arch bridge; Reinforcement; technology

我國的雙曲拱橋的已有幾十年的歷史，特別是早期修筑的雙曲拱橋，由于當(dāng)時各方面條件的限制，無論是結(jié)構(gòu)還是設(shè)計都是不是足夠完善，施工技術(shù)也很難滿足規(guī)定的要求，這就給雙曲拱橋出現(xiàn)病害帶來一定隱患。在雙曲拱橋的運營過程中，又很少對其進行維修整治，導(dǎo)致在使用過程中，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的開裂與變形，降低了橋梁的承載能力，對橋梁的安全使用帶來了嚴(yán)重的威脅。再加上，我國物流業(yè)的迅猛發(fā)展，交通運輸數(shù)量及車輛載重量都有不同程度的提高，就造成部分雙曲拱橋已無法滿足現(xiàn)代運輸業(yè)的要求。所以，對我國雙曲拱橋及時的進行改造是目前必須面臨的問題。

一、我國雙曲拱橋主拱圈存在的主要病害

1.部分主拱圈結(jié)構(gòu)整體性不強

對于修建較早的雙曲拱橋，由于當(dāng)時不夠重視結(jié)構(gòu)的處理和施工過程中拱波與拱肋的連接工作，再加上主拱圈抗扭強度與橫向連接難以能滿足規(guī)定要求，就為拱肋拱波接觸處的開裂或脫開埋下隱患，造成主拱圈有環(huán)形裂縫出現(xiàn)，主拱圈的斷面就無法進行整體受力。

2.主拱圈截面不足

早期的雙曲拱橋由于過分的強調(diào)節(jié)省材料，就造成在設(shè)計主拱圈的截面相對偏小，尤其是拱肋的截面。對于截面的計算一般采用內(nèi)力疊加法，但是在實際的施工中，拱波、拱板和自身的重量都有拱肋承受，屬于應(yīng)力疊加狀態(tài)，由于應(yīng)力過大往往會造成拱肋截面過早出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。由于主拱圈的截面不足，對主拱圈的剛度也有一定的有影響，主拱圈會出現(xiàn)較的變形，導(dǎo)致主拱圈坍現(xiàn)象的發(fā)生。

3.拱上建筑處理不當(dāng)

上部結(jié)構(gòu)和行車條件與荷載都對雙曲拱橋有著重要影響。例如側(cè)墻采用磚砌的實腹式雙曲拱橋，由于磚砌的側(cè)墻厚度不足，且施工質(zhì)量又較粗糙，經(jīng)過一段時間的使用后，側(cè)墻就會有外凹甚至剝落的不良現(xiàn)象出現(xiàn)，進而使得拱上填料松散，對主拱圈的均衡受力有嚴(yán)重的影響，最終會導(dǎo)致拱肋出現(xiàn)開裂。對修筑在軟基上的雙曲拱橋，對地基的處理如果方法不當(dāng)，往往會造成墩臺出現(xiàn)水平位移或不均勻沉降等，主拱圈就會因變形過大而開裂。需要注意的是：雙曲拱橋出現(xiàn)裂縫等病害的原因多樣的，所以，一定要找出根源，采取有針對性措施進行技術(shù)改造，來恢復(fù)和提高雙曲拱橋的承載能力。

二、主拱圈的改造技術(shù)

1.加固拱肋

雙曲拱橋主拱圈截面過于底或者拱肋截面過于窄，都會導(dǎo)致截面的強度嚴(yán)重不足，在重荷載的作用下，拱肋就會出項開裂的現(xiàn)象，對于這類病害需要及時的加以處理，處理的方法有兩種：一種是在拱肋受拉邊表面粘貼鋼板或鋼筋，另一種處理措施是將拱肋的截面進行加寬或者將混凝土包在拱肋的外部進行加固。對于在拱肋與拱波接觸處出現(xiàn)的裂縫，為了提高主拱圈的整體性，可以選用全截面外包混凝土加大拱肋的法進行加固，該方法的加固效果比較理想。

（1）環(huán)氧砂漿粘貼鋼板或鋼筋加固拱肋

當(dāng)使用鋼筋或鋼板進行補強時，通常將其設(shè)置在拱肋的底面，設(shè)置鋼筋的數(shù)量是根據(jù)拱肋截面單獨受拉開裂強度進行估算的。補強范圍是沿整個正彎矩區(qū)段并向外延伸1—2m。鋼板粘結(jié)時，由于拱肋底面是曲線，為滿足要求，最好選用厚度4—6mm較薄的鋼板。為了確保粘貼面的抗剪能力和粘貼面的緊密性，需要沿粘貼面設(shè)置適量的夾緊螺栓。為了使鋼板緊貼拱肋弧面，除了選擇薄鋼板外，還需要控制鋼板的長度，一般2m為一段，接著對鋼板進行分段粘結(jié)，然后再對鋼板接頭的位置設(shè)置搭接蓋板。

補強材料選用鋼筋時，為了減小環(huán)氧樹脂膠層粘貼的厚度，減少材料的使用，降低造價，最還選用直徑較小的鋼筋，通常將鋼筋的直徑控制在8mm以內(nèi)，環(huán)氧砂漿的厚度以不使鋼筋外露為準(zhǔn)，通?？刂圃?5—20mm之間。

（2）用外包混凝土加大拱肋截面

選用外包混凝土加大拱肋截面加固時，分為兩種不同的情況：拱波與拱肋有良好的結(jié)合時，出現(xiàn)裂縫的主要原因是拱肋強度不足，對于這種情況只需要在拱肋下部加大截面，使拱肋下緣形成馬蹄形；另一種情況是拱肋本身出現(xiàn)徑向裂縫，而且在拱肋與拱波連接處有環(huán)向裂縫出現(xiàn)，對于這種情況，為了使肋波間的整體性增強，需要將外包混凝土的高度控制在高出肋波接縫5—6cm。在外包混凝土進行澆注前，首先對裂縫進行處理，使用灌漿法將裂縫封住。對外包外包混凝土中應(yīng)設(shè)置增補主筋與箍筋，然后通過錨固筋與原拱肋中的主筋進行焊接。

2.加厚拱板

有些雙曲拱橋拱截面很好，但是拱波不理想，特別是橫向聯(lián)接不強，這就會導(dǎo)致在拱波頂部出現(xiàn)縱向裂縫。由于拱波縱向裂縫一般都出現(xiàn)在拱頂與l/4點之間，因此需要在范圍內(nèi)對拱板進行加厚。在加固的過程中，需要首先拆除拱上的填料、波谷用混凝土填平，然后再對拱板用混凝土進行澆筑。在拱腳到1/4點區(qū)段，拱波裂縫如果不是很多，只需要將波谷填平而不加厚拱板。為使新舊混凝土能結(jié)為整體：施工時需將原拱波波背混凝土表面鑿毛沖洗后再澆新混凝土。

3.加強橫向聯(lián)結(jié)

雙曲拱橋是通過拼裝而成的，其主要構(gòu)件是拱肋、拱波等，同時對其進行計算時是將其視為一個整體的，所以，采取有效措施確保其整體性及穩(wěn)定性就是必須面臨的一個重要問題。解決整體性的方法是加強橫向聯(lián)結(jié)，具體操作是設(shè)置橫系粱、橫隔板等，使活載均勻分布，進而起到增加主拱圍橫向整體性與抗扭剛度的目的。但是修建年代較早的雙曲拱橋，當(dāng)時大多數(shù)的橫向聯(lián)結(jié)都是使用套管拉桿，套管拉桿的剛度無法滿足荷載要求，最終導(dǎo)致在拱波頂有縱向裂縫出現(xiàn)。

4.增加拱肋的數(shù)量加固主拱圈

提高雙曲拱的承載能力，增加其拱肋數(shù)量也是一種方法，特別是對于主拱圈下緣比較薄弱無肋雙曲拱橋，在荷載的作用下，產(chǎn)生巨大的應(yīng)拉力進而導(dǎo)致開裂，對于雙曲拱橋出現(xiàn)的這種情況可以采取增加拱肋的數(shù)量的辦法對橋梁進行補強。對雙曲拱橋增加拱肋時，拱肋的設(shè)置位置既可以是在拱波波頂下緣，也可以是飛鳥式雙曲拱的下緣，分段對拱肋進行預(yù)制、完成后在現(xiàn)場進行安裝。為了增強原拱波與新增拱肋的整體性，將錨固鋼筋預(yù)埋在拱肋頂面，對拱肋進行安裝時，一定要確保錨固鋼筋伸出頂面，同時與現(xiàn)澆板中的鋼筋網(wǎng)焊連，用干硬性砂漿將拱肋與拱波銜接處填實。

三、結(jié)語

在對雙曲拱橋主拱圈進行加固的過程中，管理人員一定要提升管理意識，做好協(xié)調(diào)與統(tǒng)籌，對于施工中遇到問題需要及時給以妥善處理。技術(shù)人員一定要熟悉施工工藝流程，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要工序加強施工的過程控制，保證工程質(zhì)量。

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