談鋼筋混凝土肋拱橋加固技術(shù)

劉志勇

【摘要】鋼筋混凝土肋拱橋具有造型優(yōu)美、施工方便、造價(jià)較低、跨越能力較大等特

點(diǎn)，然而經(jīng)過多年的使用后已凸現(xiàn)了一系列的病害，這些橋梁厄待處治。本文總結(jié)了當(dāng)前鋼筋混凝土肋拱橋主要病害，并對(duì)幾種常用加固技術(shù)進(jìn)行了歸納。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土肋拱橋 病害 加固 技術(shù)

鋼筋混凝土肋拱橋是拱橋中的一種主要類型，由兩條或多條分離式的平行拱肋以及在拱肋上設(shè)置的立柱和橫梁支撐的行車道板等部分組成。其結(jié)構(gòu)輕盈、造型美觀、施工方便快捷的優(yōu)點(diǎn)受到人們歡迎，為中國(guó)的交通事業(yè)做出了突出的貢獻(xiàn)。然而，隨著使用環(huán)境變化，超重、超限車輛的破壞作用，造成許多鋼筋混凝土肋拱橋出現(xiàn)了一系列的病害，如拱肋開裂、橋面板橫置引發(fā)的病害、拱肋與拱上立柱連接處破損等。本文在此基礎(chǔ)上，對(duì)鋼筋混凝土肋拱橋病害處治與實(shí)用加固方法進(jìn)行了歸納分析。

一、鋼筋混凝土肋拱橋主要病害

拱肋開裂多發(fā)生于拱腳、跨中底部。各拱箱之間的接縫混凝土不密實(shí)，出現(xiàn)縱向裂縫。澆注砼施工質(zhì)量差造成拱肋局部混凝土蜂窩、麻面、破損甚至出現(xiàn)露筋現(xiàn)象。少數(shù)橋梁拱箱有積水存在。

橫系梁病害，主要表現(xiàn)在與拱肋接頭處混凝土不密實(shí)，連接不可靠，連接部位開裂、拼接處焊接鋼板外露、銹蝕。

立柱出現(xiàn)局部混凝土破損啃邊、剝落、露筋銹蝕現(xiàn)象。柱底與肋、柱頂與蓋梁連接處橫、豎向、環(huán)向裂縫。立柱安裝偏差，立柱中心與設(shè)計(jì)的立柱底座中心不豎直，存在偏心或傾斜。

蓋梁在立柱頂及蓋梁跨中位置開裂，部分蓋梁擋塊也存在開裂。

橋面板病害主要表現(xiàn)為跨中橫向裂縫、梁底沿預(yù)應(yīng)力筋方向的縱向裂縫及鉸縫部位裂縫。橫置橋面板尤其常見鉸縫部位裂縫。絞縫破壞后，通常板出現(xiàn)下?lián)?，過車時(shí)感覺尤為明顯。

橋面鋪裝多出現(xiàn)沿鉸縫方向裂縫、橋面連續(xù)部位橫向裂縫，伸縮縫附近局部破損，橋面鋪裝磨損、碎裂、坑槽有露筋現(xiàn)象。人行道沿伸縮縫處開裂甚至拉斷、欄桿破損。伸縮縫附近橋面易產(chǎn)生裂縫和跳車現(xiàn)象。

中承式鋼筋混凝土肋拱橋中吊桿病害主要是拱肋與吊桿接頭部位崩裂，鋼絞線銹蝕也較為突出。

橡膠板式支座易出現(xiàn)丟失、脫空、錯(cuò)位等現(xiàn)象，由于局部受力不均勻?qū)е屡で冃魏烷_裂。油毛氈支座易老化，常發(fā)生擠出變形現(xiàn)象。

拱座、墩臺(tái)、基礎(chǔ)病害多為開裂現(xiàn)象，局部混凝土壓碎、砌縫砂漿剝落、滲水。側(cè)墻及錐坡病害主要有側(cè)墻開裂，錐坡開裂、沉陷塌落、滲水等現(xiàn)象。

引起上述肋拱橋常見病害的原因是多方面的。包括自然環(huán)境因素、勘測(cè)設(shè)計(jì)不周、施工過程質(zhì)量控制不過關(guān)、超載運(yùn)營(yíng)等等多方面的因素。這些病害時(shí)刻威脅著橋梁的安全，亟待加固。

二.鋼筋混凝土肋拱橋主要加固技術(shù)

鋼筋混凝土肋拱橋加固、改造和維修是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不同形式、不同的使用環(huán)境和不同病害使得加固維修技術(shù)也不盡相同。經(jīng)過廣大橋梁科技工作者多年的共同努力，在公式橋梁加固技術(shù)研究的基礎(chǔ)上針對(duì)鋼筋混凝土肋拱橋加固也提出了一些現(xiàn)實(shí)可行的加固技術(shù)和方法。

1、增大截面法

增大截面法加固拱肋或立柱等主要是增大構(gòu)件的截面和配筋，用以提高構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和抗裂性，也可以用來修補(bǔ)裂縫等。增大截面法加固肋拱橋一般是在拱背和拱腹現(xiàn)澆鋼筋混凝土層，主要目的是增大構(gòu)件受壓區(qū)和受拉區(qū)截面的面積，從而提高構(gòu)件的的抗拉壓能力。受壓區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土加固，一般用于拱橋的拱肋、立柱等，采用受壓區(qū)加固的受彎構(gòu)件，其承載力、抗裂度、鋼筋應(yīng)力、裂縫寬度及變形計(jì)算和驗(yàn)算可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50367-2006）中關(guān)于增大截面法加固計(jì)算。受拉區(qū)現(xiàn)澆鋼筋混凝土加固的方法，一般用于肋拱橋的拱頂?shù)墓案共课缓凸澳_的拱背部位等受拉區(qū)。

2、粘貼加固技術(shù)

粘貼技術(shù)一般采用環(huán)氧樹脂或建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板、鋼筋、玻璃鋼、碳纖維等抗拉強(qiáng)度高的材料粘貼在主拱圈表面，使之與結(jié)構(gòu)物形成整體，從而達(dá)到提高主拱圈的抗彎、抗剪能力，以及減少裂縫擴(kuò)展的目的。根據(jù)粘貼材料的不同，粘貼技術(shù)分為粘貼鋼板技術(shù)，粘貼鋼筋技術(shù)，粘貼碳纖維技術(shù)和粘貼玻璃鋼技術(shù)。從作用原理上講，粘貼鋼板（或碳纖維布）等技術(shù)均是屬于被動(dòng)加固范疇，極限狀態(tài)下后加固補(bǔ)強(qiáng)鋼板或碳纖維布的應(yīng)力發(fā)揮程度取決于原梁的配筋率，對(duì)結(jié)構(gòu)截面高度較小、配筋率較大的情況，后加固補(bǔ)強(qiáng)鋼板（或碳纖維布）不能充分發(fā)揮作用。在拱肋的受拉區(qū)粘貼鋼板（或碳纖維布）可以顯著提高結(jié)構(gòu)的抗彎剛度，對(duì)以控制結(jié)構(gòu)變形為主要目的的使用功能加固是十分有效的，由于粘貼加固法相對(duì)而言較為成熟，具體的粘貼鋼板（或碳纖維布）加固法可參照《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T J22-2008）和《公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T J23-2008）。

2、增設(shè)橫系梁改造技術(shù)

增設(shè)橫系梁能夠加強(qiáng)拱肋之間的橫向聯(lián)系和整體性，提高拱肋間的橫向剛度，使其整體受力性能得以提高，避免在偏、重荷載作用下單肋承受過大應(yīng)力而發(fā)生過大的變形。

橫系梁設(shè)置的位置應(yīng)該符合肋拱橋的受力特點(diǎn)，從兩方面改善肋拱橋的活載橫向分布系數(shù)： ①增設(shè)拱肋間橫系梁 可采取加大橫系梁的截面尺寸，增加原有橫系梁的配筋，提高橫系梁的強(qiáng)度和剛度。②增設(shè)橫向聯(lián)系拉桿 增設(shè)橫向聯(lián)系拉桿可以減小原有橫系梁所承擔(dān)的荷載，當(dāng)橫系梁結(jié)構(gòu)偏弱時(shí)，特別是當(dāng)橫系梁出現(xiàn)環(huán)向裂縫時(shí)，說明橫系梁的抗拉能力不足，在這種情況下，增設(shè)橫向聯(lián)系拉桿可以減小原有橫向聯(lián)系的拉應(yīng)力，限制拱肋在橫向的水平位移，提高拱肋的橫向穩(wěn)定性。 ③增設(shè)立柱、縱梁間橫系梁，以加強(qiáng)橫向整體性。采用增設(shè)斜撐的方法，鋼筋混凝土斜撐構(gòu)件做成“X”形剛性鉸接構(gòu)造，各端部以鋼筋植入立柱再澆筑砼，使斜撐與立柱構(gòu)成整體，上下幅之間增設(shè)橫系梁將兩幅的立柱連接成整體。設(shè)置斜撐增加了立柱的穩(wěn)定性，和增設(shè)的橫系梁共同提高拱上立柱的整體性，使得從上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載能更合理地傳遞到各拱肋上。

3、鋼筋混凝土套箍封閉拱肋加固技術(shù)

鋼筋混凝土套箍封閉拱肋加固技術(shù)來源于周建庭等 2000 年研究并已成功應(yīng)用于實(shí)踐的鋼筋混凝土套箍封閉主拱圈加固技術(shù)。鋼筋砼套箍封閉主拱圈加固拱橋技術(shù)通過沿原主拱圈環(huán)向周邊增設(shè)一層鋼筋砼套箍，形成復(fù)合主拱圈，協(xié)調(diào)變形、共同承擔(dān)活載，達(dá)到增大主拱圈剛度、強(qiáng)度，提高橋梁承載力的目的。其加固方式在于，通過有效保障措施，在原拱腳外層環(huán)狀封閉鋼筋混凝土層，鋼筋混凝土套箍封閉拱圈技術(shù)對(duì)肋拱橋的拱腳進(jìn)行加固，即沿拱腳外包現(xiàn)澆增設(shè)一層鋼筋混凝土套箍層，利用新增設(shè)鋼筋混凝土套箍層與原拱肋的共同協(xié)調(diào)變形、承擔(dān)活載，達(dá)到提高橋梁承載力、防水蝕、抗風(fēng)化的目的。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：①可以不中斷交通，對(duì)社會(huì)影響較小。②利用結(jié)構(gòu)在三向受壓情況下其抗壓強(qiáng)度將提高的原理，采用鋼筋混凝土套箍環(huán)狀加固橋梁，其加固增強(qiáng)效果較錨噴技術(shù)更為顯著。③鋼筋混凝土套箍層采用現(xiàn)澆施工，可達(dá)到較高的混凝土強(qiáng)度，能克服噴射混凝土強(qiáng)度低的劣勢(shì)。④采用錨噴或碳纖維加固，加固層恒載主要由原拱肋承擔(dān)，而鋼筋混凝土套箍層則可實(shí)現(xiàn)大部分恒載由支架承擔(dān)轉(zhuǎn)向由復(fù)合主拱圈共同承擔(dān)的目的，受力性能更為優(yōu)越。 ⑤耐久性好，主拱圈的防水蝕、抗風(fēng)化性能可靠度完全可達(dá)到100%。

參考文獻(xiàn)：

[1]周建庭，劉思孟等.鋼筋砼肋拱橋現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與加固技術(shù)研究報(bào)告.重慶交通大學(xué).2008

[2]舊橋的檢測(cè)、評(píng)定與加固[M].交通部公路科學(xué)院研究所.1985