任富強
(臨夏公路管理局雙城公路管理段 甘肅省臨夏回族自治州 731800)
淺談雙曲拱橋拱肋加固施工技術(shù)
任富強
(臨夏公路管理局雙城公路管理段 甘肅省臨夏回族自治州 731800)
本文以湟水河雙曲拱橋拱肋加固為工程實例,簡要介紹了湟水河橋病害產(chǎn)生的原因和對該橋加固前的試驗檢測結(jié)論,重點論述拱肋鋼箱梁加固方法在該橋拱肋加固施工中的應(yīng)用。根據(jù)加固后該橋的動、靜載試驗測試結(jié)果及運營情況,證明加固效果良好。
雙曲拱橋;加固;施工
雙曲拱橋是具有中華民族特色的一種橋型,它由于結(jié)構(gòu)新穎,造型美觀,工藝簡單,施工速度快,造價低廉等優(yōu)點,在20世紀(jì)60年代在我國橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用,但現(xiàn)階段仍在服役的許多雙曲拱橋已經(jīng)出現(xiàn)了許多病害和承載力不足等問題,而拱肋是拱橋的主要受力結(jié)構(gòu)。因此雙曲拱橋拱肋的加固具有較高的社會效益和經(jīng)濟效益。
我單位管養(yǎng)的G309線湟水河雙曲拱橋位于臨夏回族自治州永靖縣,該橋始建于1968年,全長214.24m,結(jié)構(gòu)為上承式鋼筋混凝土空腹式等截面懸鏈線雙曲拱橋,跨徑布置為4m×45m,橋面寬度:凈5.5m+2m×0.45m,無縱坡,橫坡為1.5%;主拱圈斷面尺寸為30cm×45cm,拱軸系數(shù)為4.324,矢跨比為1/8,全拱斷面系四肋三波;腹拱系鋼筋混凝土圓弧拱,矢跨比為1/2;橋面板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土;下部結(jié)構(gòu)采用空腹式U型橋臺,明挖擴大基礎(chǔ),橋墩為園端形實體墩,沉井基礎(chǔ);本橋原設(shè)計荷載:汽-13級,拖-60。湟水河橋全景圖如圖1。
2.1 橋梁病害產(chǎn)生的原因
(1)結(jié)構(gòu)本身:雙曲拱橋整體性不好,不利于橫向內(nèi)力和變形的傳遞。
(2)施工時的問題:由于施工條件所限,采用將拱肋分三段預(yù)制安裝的無支架施工方法,在拱肋預(yù)制時,預(yù)拱度預(yù)留不準(zhǔn)確。
(3)后期運營:該橋設(shè)計荷載較低,不能滿足當(dāng)前的交通需求,長期的超載運營,使得主拱變形嚴(yán)重。
圖1 湟水河橋全景圖
2.2 試驗檢測
根據(jù)《湟水河雙曲拱橋測試鑒定報告》的試驗結(jié)果:該橋橋面破損嚴(yán)重,腹拱開裂;靜載試驗表明橫向聯(lián)系薄弱;動載試驗測得實測沖擊系數(shù)大于理論值,實測基頻與理論基頻之比為0.872,根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定,該橋處于危險的運營狀態(tài)。
3.1 施工工藝
掛籃組裝→被粘貼混凝土表面及鋼板表面處理→焊接鋼構(gòu)件成H型→錨固→焊接形成底部鋼箱→注膠→固定加壓→固化→質(zhì)量檢查→防腐粉刷。
3.2 主要施工要點
主肋肋底沿縱向粘貼H型鋼構(gòu)件,H型鋼構(gòu)件由兩塊寬225mm的鋼板和一塊寬300mm的鋼板焊接而成,安裝完H型鋼構(gòu)件用320mm的鋼板封口是底部形成封閉的鋼箱結(jié)構(gòu),鋼板均采用Q235A型鋼板,鋼板厚度為6mm。粘貼在肋底的鋼板沿橋縱向采用膨脹螺栓進(jìn)行錨固,腹板兩側(cè)鋼板采用雙頭螺栓進(jìn)行錨固。
3.2.1 掛籃組裝
掛籃組裝嚴(yán)格按設(shè)計和施工方案的要求施工。掛籃允許最大變形為20mm,施工、行走時的抗傾覆安全系數(shù)不得小于2。掛籃組裝后,應(yīng)全面檢查安裝質(zhì)量,并應(yīng)按設(shè)計荷載做載重試驗,以消除非彈性變形。
3.2.2 表面處理
(1)鋼板表面打磨除銹至露出金屬光澤,打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直,再做除糙處理,然后用酒精或丙酮棉紗清洗鋼板表面除油,并保持干燥。在鋼板上鉆灌漿孔、排氣孔和錨固孔,鋼板鉆錨固孔從鋼板中間開始。鋼板注膠孔根據(jù)具體尺寸,灌注膠類型等進(jìn)行布置。
(2)打磨混凝土表面除去表面分化層,直至完全露出新鮮面,對于破損嚴(yán)重的部位應(yīng)對其進(jìn)行修補,然后找平?jīng)_洗烘干。梁體在鉆孔前應(yīng)探明鋼筋位置,并做標(biāo)記,當(dāng)鉆孔與鋼筋位置沖突時,適當(dāng)調(diào)整孔位,并按調(diào)整孔位安裝鋼筋。鉆孔應(yīng)清理干凈,保持干燥,不得有油污。
3.3 粘貼鋼板
(1)膠黏劑質(zhì)量應(yīng)滿足《公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范》(JTG/TJ22-2008)第四章規(guī)定,并按照產(chǎn)品供應(yīng)商提供的工藝要求配制膠黏劑。
(2)用密封膠密封鋼板邊緣及錨固螺栓,在灌膠孔和出氣孔上安裝灌膠嘴并用密封膠粘結(jié),并通氣進(jìn)行試漏試驗。如有漏氣現(xiàn)象,應(yīng)對漏氣處進(jìn)行修補密封。
(3)試漏試驗成功后,以不小于0.1MPa的壓力壓入膠黏劑,當(dāng)出氣孔有膠液流出時,彎折塑料管,用鋼絲扎牢,等待下一出氣孔膠液流出;如鋼板過長,下一出口很久沒有膠液流出,可將灌注口密封后,在下一出氣口繼續(xù)灌注,當(dāng)所有出氣孔出現(xiàn)膠液后停止加壓,并用縫邊膠封堵,再以較低壓力維持10min以上。
3.4 鋼板焊接要求
(1)施焊前應(yīng)對所焊鋼板進(jìn)行檢查,焊件是否平整,焊接是否密合,檢查各類焊接設(shè)備是否良好,焊接材料是否符合工藝要求。焊劑和焊條在使用前均應(yīng)烘干,焊劑中的贓物和焊絲上的油漆均應(yīng)清除。
(2)施焊采用手工焊。焊條直徑不應(yīng)大于4mm,每焊道的焊角尺寸不應(yīng)大于4mm,前一焊道溫度冷卻至100°以后,方可施焊下一道。
(3)所有焊縫均采用45°破口焊縫。
(4)鋼板防腐
先將裸露在外面的鋼板表面除銹,再用丙酮或酒精除去油污,然后在鋼板表面涂刷底漆一遍,面漆一遍。
(1)在靜力試驗荷載作用下,橋梁結(jié)構(gòu)的最大豎向位移未超過《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》(JTGD62-2004)的限制規(guī)定,各測點實測值和理論值變化規(guī)律一致,且實測值小于理論計算值;
(2)在靜力試驗荷載作用下,橋梁結(jié)構(gòu)各個控制截面上各個測點的應(yīng)力測試值無異常情況,最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力沒有超過相關(guān)規(guī)范的規(guī)定值;
(3)動載試驗數(shù)據(jù)中橋梁的沖擊系數(shù)、自振頻率等各項測試值均在相關(guān)規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi),阻尼比、最大動位移也在正常值范圍之內(nèi)。
通過對湟水河橋的加固,提高了結(jié)構(gòu)物的承載力和剛度,改善了原結(jié)構(gòu)物的鋼筋及混凝土的受力狀態(tài),能夠限制裂縫的進(jìn)一步發(fā)展,保證了上部構(gòu)造主要承重構(gòu)件的整體穩(wěn)定性和耐久性,改善了橋面的行車舒適性,后期運營狀態(tài)良好。
[1]張濤,李紀(jì)元,邱煥萊.粘貼鋼板在橋梁加固中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2007(06).
U445.72
A
1004-7344(2016)17-0135-02
2016-5-26
任富強(1982-),男,本科,畢業(yè)于蘭州交通大學(xué),主要從事公路養(yǎng)護工作。