增設(shè)拱肋法在危舊石拱橋加固中的應(yīng)用研究

摘 要 本文以遼寧省東部山區(qū)公路金樺線黃崗子大橋工程為依托，在對原橋病害檢測鑒定后，確定采用增設(shè)拱肋法的加固施工方案，最后通過成橋荷載試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了增設(shè)拱肋法加固石拱橋能提升危橋的承載能力，延長危橋的使用壽命，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著。

關(guān)鍵詞 拱肋;石拱橋;加固

引言

石拱橋作為我國傳統(tǒng)橋型，因其造型優(yōu)美、受力合理、可就地取材等優(yōu)點(diǎn)，在山區(qū)低等級公路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。目前我國現(xiàn)役石拱橋多建成于20世紀(jì)80～90年代，受當(dāng)時(shí)技術(shù)、設(shè)備、投資等因素制約，普遍存在荷載等級低、耐久性差等缺陷，加之近年來公路交通超載現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致很多石拱橋病害加劇發(fā)展成為危橋。而危舊石拱橋加固主要有拱腹增設(shè)鋼筋混凝土拱圈（拱肋）加固、拱背增大截面加固兩種方法[1]。本文以遼寧省東部山區(qū)公路金樺線黃崗子大橋?yàn)橐劳?，?yàn)證增設(shè)拱肋法在危舊石拱橋加固中的應(yīng)用效果。

1工程實(shí)例

1.1 工程概況

金樺線黃崗子大橋位于遼寧省東部山區(qū)新賓縣境內(nèi)，該橋建成于2002年，橋梁全長194米，跨徑布置為10×16m，交角為90°，橋面凈寬8m，兩側(cè)各設(shè)置0.3m護(hù)欄。上部結(jié)構(gòu)采用等截面懸鏈線實(shí)腹式漿砌片石板拱橋，拱軸系數(shù)為4.32，矢跨比為1/6，主拱圈厚0.7m;下部結(jié)構(gòu)采用漿砌片石重力式墩臺，墩臺基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋梁設(shè)計(jì)荷載等級為汽車-20級、掛車-100。

1.2 原橋病害鑒定

金樺線公路等級為二級公路，作為新賓縣南部的主要通道，交通量逐漸增大，過往重載車輛逐漸增多，導(dǎo)致黃崗子大橋出現(xiàn)病害。其中上部結(jié)構(gòu)主要病害為全橋所有主拱圈漿砌片石砂漿脫落現(xiàn)象普遍，局部形成空洞;全橋所有主拱圈在拱腳至L/4（L為跨徑）范圍內(nèi)均出現(xiàn)大面積滲水泛堿，局部形成碳酸鈣晶體;第1孔的拱頂砂漿出現(xiàn)大面積網(wǎng)裂，橫縱向裂縫寬度最大值超過1mm，均未通長;第3、7～10孔兩側(cè)側(cè)墻與主拱圈接縫處出現(xiàn)錯(cuò)臺外傾，外傾最大值為3cm。下部結(jié)構(gòu)主要病害為3～8號橋墩受水沖刷嚴(yán)重，墩底部砌縫砂漿脫落普遍，局部砌石缺失。通過檢測鑒定該橋?yàn)槿愇?，亟須進(jìn)行加固。

1.3 加固方案

結(jié)合該橋?qū)嶋H狀況，經(jīng)設(shè)計(jì)方案論證，決定對該橋采用增設(shè)拱肋法加固，將設(shè)計(jì)荷載提高至公路Ⅰ級。上部結(jié)構(gòu)加固措施為對全橋各孔主拱圈增設(shè)鋼筋混凝土拱肋5道，拱肋間設(shè)置5道橫隔梁以增加結(jié)構(gòu)的整體性;對主拱圈砌石脫落、空洞等病害，采用C30小石子混凝土進(jìn)行填塞密實(shí);對全橋砌縫砂漿脫落處，采用M10水泥砂漿重新勾縫;拆除拱上填料，采用8%水泥穩(wěn)定砂礫換填;拆除0.3m拱上側(cè)墻，采用C40混凝土重新澆筑作為防撞墻基座。下部結(jié)構(gòu)加固措施為對全橋的墩臺身進(jìn)行外包混凝土補(bǔ)強(qiáng)。

2施工工藝要求

（1）主要施工工序?yàn)椴鸪吧咸盍霞皞?cè)墻→墩臺身外包混凝土→主拱圈增設(shè)拱肋→換填拱上填料→兩側(cè)對稱澆筑防撞墻→攤鋪瀝青混凝土。

（2）主拱圈新增拱肋施工應(yīng)遵循“對稱、平衡”的原則，先卸載后加固，再加二期恒載;拱肋采用整體支架現(xiàn)澆一次落架的施工方式，支架必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，澆筑混凝土前支架需要采用等恒載預(yù)壓，消除塑性變形及部分彈性變形的不利影響;拱肋混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%，且齡期不少于14天，方可拆除支架。

（3）拱上填料換填過程中，應(yīng)遵循“全橋?qū)ΨQ、單孔對稱、分層拆除換填”的原則，同時(shí)加強(qiáng)施工過程監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)相鄰孔拱圈及墩身出現(xiàn)裂縫、位移等異常情況，立即停止施工，查找原因解決問題后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

（4）植筋施工注意事項(xiàng)主要有，嚴(yán)禁盲目鉆孔植筋，確保鋼筋植入砌石中，不可植入砌縫中;植筋孔注膠前需進(jìn)行清孔，注膠需要采用專用注射器，灌注量為孔深的2/3，確保鋼筋植入后膠不外溢;植筋24小時(shí)后方可進(jìn)行下道工序施工，同時(shí)還要對植筋進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，確保植筋效果。

3承載力試驗(yàn)

為評估加固后的橋梁承載能力，對該橋進(jìn)行成橋荷載試驗(yàn)。根據(jù)該橋?qū)嶋H情況，選取第8孔進(jìn)行靜載試驗(yàn)，結(jié)合受力特點(diǎn)，在拱頂最大正彎矩試驗(yàn)工況下進(jìn)行應(yīng)力和撓度校驗(yàn)，結(jié)果見表1。校驗(yàn)系數(shù)為試驗(yàn)荷載產(chǎn)生的實(shí)測值與試驗(yàn)荷載產(chǎn)生的理論值的比值，通過試驗(yàn)結(jié)果可見該橋應(yīng)力校驗(yàn)系數(shù)為0.58～0.63，撓度校驗(yàn)系數(shù)為0.31～0.39，試驗(yàn)校驗(yàn)系數(shù)都小于1，滿足《公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程》的規(guī)定，說明增設(shè)拱肋法加固石拱橋的承載能力達(dá)到設(shè)計(jì)荷載公路Ⅰ級的要求[2]。

4結(jié)束語

通過黃崗子大橋加固工程的成功實(shí)施，表明增設(shè)拱肋法能在最大限度利用原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)危舊石拱橋承載能力提升的目標(biāo)，且加固施工工藝簡單，經(jīng)濟(jì)社會效益顯著，值得在我國山區(qū)公路危舊石拱橋加固中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范：JTGT J23-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2] 公路橋梁承載能力檢測評定規(guī)程：JTGT J21-2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

作者簡介

孫超（1984-），男，吉林人;學(xué)歷：工學(xué)碩士，職稱：中級工程師，現(xiàn)就職單位：撫順市交通運(yùn)輸發(fā)展服務(wù)中心，研究方向：公路橋梁。