探討舊橋改建加固的問題

黨淑清 李興旺

（甘肅博通工程咨詢有限公司，甘肅 蘭州730000）

我國是一個大國，需要節(jié)省投資建設(shè)工程，雖然建國以來，公路交通事業(yè)發(fā)展迅速，特別是改革開放以來，真是一日千里。正因為如此，公路上新的荷載等級有了提高，一條省、縣、鄉(xiāng)級通道上，往往遇到許多舊橋尚可利用，但舊橋量大，且橋型多種多樣，因此舊橋改建、加固的任務(wù)是少不了的。

遇到這種情況，首先要在現(xiàn)場調(diào)查了解一座舊橋的現(xiàn)狀，找出原設(shè)計圖紙以利復(fù)核，經(jīng)過勘測后，再考慮改建、加固問題[1]。

調(diào)查內(nèi)容包括：橋位、橋型（上、下部結(jié)構(gòu)）、建橋年月、設(shè)計技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)水文、地質(zhì)分析原橋孔、橋面標(biāo)高、墩臺基底標(biāo)高（沖刷驗證）是否合適？經(jīng)過研究確定改建、加固的可能性。

根據(jù)不同的橋型，對舊橋改建[2]、加固的方法是多種多樣的，這里暫不談?wù)?，以下舉幾座舊橋?qū)嵗?/p>

1 舊的雙曲拱大、中橋加固時應(yīng)注意的問題

雙曲拱橋為懸鏈線拱，其拱軸線方程式為：

在我省，多在1980年前修建，其數(shù)量不少，由于荷載等級提高，應(yīng)予加固。但在實際工作中發(fā)現(xiàn)：有的空腹式雙曲拱橋，圖紙上采用的拱軸系數(shù)m值[3]，按上部結(jié)構(gòu)的布設(shè)，推算出的拱軸系數(shù)m，兩者不一致，有的差異較大。因此，拱軸線型不是合理的拱軸線，在拱的斷面上會產(chǎn)生次應(yīng)力，是很不利的。產(chǎn)生問題的原因，多因設(shè)計者當(dāng)時互相抄用圖紙，自行修改上部結(jié)構(gòu)造成的，所以建議對舊橋應(yīng)首先驗算拱軸系數(shù)[4]為宜。

表1 舊橋與1983年標(biāo)準(zhǔn)圖桿件斷面尺寸對比表

2 利用下部墩臺，改建上部結(jié)構(gòu)

在我省天水地區(qū)，有一座舊的中橋為兩孔25m的剛架拱，始建于1982年，舊橋為設(shè)計的實驗橋：設(shè)計荷載：汽-15，掛—80；橋面全寬：7.6m；每孔橋均設(shè)3片拱肋。

現(xiàn)狀：該橋（2-25m，f/L=1/9）列為危橋，目前已禁止通車：

（1）有一橋面板斷掉；

（2）拱肋多處產(chǎn)生裂縫；

（3）由于弦桿端部未設(shè)置支座，與弦桿底部接觸處的臺頂及背墻均產(chǎn)生大的裂縫（＞1～2cm）。

因此，改建上部結(jié)構(gòu)勢在必行，經(jīng)現(xiàn)場勘查，分析其原因，主要是原設(shè)計斷面薄弱[5]（拱肋面積、剛度僅為標(biāo)準(zhǔn)圖的70%）且配筋少所致。請參見舊橋與1983年標(biāo)準(zhǔn)圖桿件斷面尺寸對比表。

由表1，可清楚看到，原舊橋拱片斷面弱、剛度小出現(xiàn)問題是必然的，它不能適應(yīng)當(dāng)前公路運輸?shù)囊骩6]，應(yīng)予改建。經(jīng)分析研究原舊橋墩、臺尚可利用。但是經(jīng)過1986年洪水位（低于Q1/50水位）考驗，水位已漫過起拱線約1m，故提出改建上部結(jié)構(gòu)，橋面應(yīng)于加高為宜。

這里提出兩個應(yīng)注意的問題：

（1）參考有關(guān)資料若按“新規(guī)”布載，驗算1983年剛架拱時，其斷面偏弱，故在采用該標(biāo)準(zhǔn)圖時，應(yīng)予適當(dāng)加強。

（2）舊橋面標(biāo)高應(yīng)予加高（≥1m為宜），因剛架拱的撐桿，斜腿較弱，起拱線漫水不宜大，應(yīng)嚴(yán)防洪水漂浮物的撞擊（此處不能套用拱橋規(guī)范——洪水位可漫至2/3f，且跨中拱底預(yù)留高度≥1m）。

3 舊橋無設(shè)計圖紙時，要防止盲目確定加固方案

在我省慶陽地區(qū)，有一孔小石拱為實腹式等截面圓弧拱，L=10m，f/L=1/3，拱圈厚50cm，拱頂填土厚1.50m，外觀上兩岸為重力橋臺或U型橋臺，起拱線至河床高約6m，橋面至河床高約11.40m。

該橋始建于1972年至今基本完好無損。由于現(xiàn)在荷載增大，且原拱圈為亂石拱圈，初步加固方案擬定在舊拱圈上再澆一層混凝土拱圈[7]，予以加厚可增加承載能力。

在工地開工后，出現(xiàn)了問題：挖去部分拱頂填土及側(cè)墻，當(dāng)挖至橋臺背后時發(fā)現(xiàn)原橋臺是厚2m的直立式擋墻，這時拱頂下緣出現(xiàn)了一條橫向裂縫，故現(xiàn)場暫停工。

經(jīng)到現(xiàn)場調(diào)查了解，原橋在當(dāng)年施工時無圖，采用“土牛法”砌筑拱圈、護(hù)拱、側(cè)墻(厚1.50m)、回填土后竣工，再挖去“土牛體”。從施工至竣工整體的施工過程來看，拱腳處的受力，除了豎向壓力外，其水平力（拱的推力、臺后土壓力）始終能處于平衡狀態(tài)，再經(jīng)過建橋至今約30年的行車壓實使土體更加密實。所以，舊橋沒出問題。

圖1

圖2

分析開工后出現(xiàn)問題的原因：

（1）原橋臺未經(jīng)正式設(shè)計，施工的橋臺為直立式擋墻，厚僅2m，高達(dá)6-7m以上，太薄弱。

（2）當(dāng)橋臺背后挖去自橋面至起拱線標(biāo)高約6的填土?xí)r，拱腳處的水平推力，使高擋墻變形，則拱頂下緣被拉裂。

根據(jù)上述原因，不能采用原加固方案進(jìn)行施工，改用以下方案加固，修改方案為：

（1）由于舊橋臺薄弱不能承受較大的水平力（包括臺前、臺后），故應(yīng)保留舊橋拱圈、護(hù)拱及部分側(cè)墻，以承受臺后回填土的土壓力，實際上它起著撐桿的作用。

（2）在兩岸直立式擋墻上，修筑橋臺，架起一跨12m的簡支梁橋，跨過原拱，使它承受汽車荷載的豎向力，壓于臺上（見圖1和圖2）。

（3）該方案優(yōu)點：受力明確、施工方便，且外觀上仍保留拱橋的外形，采用加高拱橋兩側(cè)擋墻予以掩飾“橋上架橋”[8]的現(xiàn)狀。

［1］拱橋設(shè)計計算手冊[M].北京:交通部公路設(shè)計院編,1992.

［2］姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1999.

［3］JTG B01-2003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:人民交通出版社,2003.

［4］JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2004.

［5］JTGD61-2005公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2005.

［6］JTG D62-2004公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2004.

［7］邵旭東，程翔云.橋梁設(shè)計與計算[M].北京:人民交通出版社,2008.

［8］JTG/T J23-2008公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2008.