拱桥的维修加固

摘要:玛蚁沙桥是年建成的空腹式箱形拱桥, 目前已部分损坏, 不能适 应交通雷要。故根据出现的损坏情况进行分析, 确定维修加固措施进行综合改造。经 浏试和行车表明, 维修加固措施是成功的, 达到原设计标准通行能力有所提高.

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拱桥在我国有着悠久的历史, 它以其跨越能力强, 节省建筑材料等优点得到推广, 特别在建国以来 全国各地兴建了很多石拱及钢筋混凝土拱桥, 这些 拱桥在交通运输中确实起到不可缺少的纽带作用。 经过若干年的使用有些拱桥出现不同程度的损坏, 面对现状, 采取技术上合理的, 各方面经济的措施维修加固原有拱桥, 以达到提高其通行能力及根本上 消灭危桥的目的, 是十分必要的。现就蚂蚁沙桥的维 修加固方法进行探讨。

1  原桥概况 

蚂蚁沙桥位于丹东市宽甸镇铁岭一长甸公路 公里处, 为上承式钢筋混凝土空腹拱桥, 拱顶部分为 实腹, 拱肋采用净米变截面悬链线箱形拱, 矢跨 比为, 拱轴系数, 下部采用型空腹式 桥台, 桥全长米, 桥面行车道宽为。米, 附人行道。设计荷载汽一, 挂一。该桥 于年建成, 为当时亚洲跨径最大的拱桥。该桥 在近期使用过程中, 拱顶及拱脚处出现多处混凝土 保护层裂缝、脱落、拱肋角钢外露, 台上及拱上立柱 混凝土保护层破碎, 钢筋外露、锈蚀, 当有重车通过 该桥时, 桥面震颤明显, 立柱变形很大, 给行车带来 极大危险, 被定为险桥。 

2 成因分析 

首先对拱肋拱进行结构分析, 经过验算发现现 有恒载压力线的拱轴系数与设计中的拱肋轴系数相 差较大, 进而计算拱肋受恒载与活载共同作用下拱 肋各截面的内力, 及恒载压力线偏离拱轴线各截面 产生的附加弯矩。计算出各载面在各种荷载组合下 的应力及偏心矩, 计算后发现除拱顶在恒载挂车 荷载作用下偏心矩〔〕二与容许值〔〕。 略微稍大外, 其余各断面均满足。因此, 可以确定拱 肋结构设计没有问题。另根据《桥梁工程》对拱桥的 实际调查, 发现一般空腹式拱桥拱顶截面下缘开裂 现象普遍。拱顶实腹拱圈的下面拱腹是暴露在大 气中的, 而拱背上有拱上填料覆盖, 在大气骤变温差 作用下, 会加剧下缘开裂现象的出现。因此, 拱顶处 出现的混凝土开裂及脱落是这种空腹拱桥的通病, 拱脚处的间题是由施工中模板移位使保护层较薄及 截面应力较大等原因造成。 其次对立柱进行结构分析, 在理论条件下空腹 式拱桥的立柱只是起支撑作用, 立柱上下均为铰结, 原设计中也体现了这一点, 在蚂蚁沙桥的立柱设计 中只配置了构造钢筋, 但在实际条件下, 由于施工原 因立柱的轴线明显看出不是理论上所说的直线, 面 是存在较大的曲度, 因此造成轴线弯曲部位出现弯 矩作用, 当弯矩过大时则会造成混凝土开裂、脱落, 这也与实际发生情况相符。 另外, 蚂蚁沙桥在原设计中设置了四个伸缩缝, 在现场勘察时发现拱脚处的伸缩缝施工中没有设 置, 而是桥台处设置了两个伸缩缝, 这样就造成桥梁 整体应付变形能力减弱。以致于使用几年后造成桥 台台墙的开裂、破损在养护中又针对台墙的损坏而 采用加厚台墙的措施, 唯一的两道伸缩缝也失去作 用, 使桥梁变形能力丧失, 更加重了立柱及拱肋的负 担。这也是造成蚂蚁沙桥损坏的重要原因。

 3 维修加固措施 

拱肋拱顶处破损部分凿除, 并且将拱肋裸露 的钢筋及钢筋骨架除锈, 破损部分采用高强砂 浆加环氧树脂抹平, 保证要有足够的保护层厚度。 拱肋拱脚处破损的混凝土凿除, 钢筋除锈, 保存完好处混凝土表面要清洁干净, 并适当打毛, 拱 肋外层重新浇注的钢筋混凝土, 以提高拱肋脚 处的刚度、强度。 将原桥立柱、立柱底座、系梁、盖梁及上部结 构全部拆除新建。立柱的截面尺寸加大, 钢筋截面面 积加大。 桥台台帽凿除, 重新浇注, 并设置伸缩缝。 在拱脚处增加两道伸缩缝, 以增加全桥整体 的应付变形伸缩性能。 将原桥人行道系全部废除, 桥面护栏采用实 体式防撞墙, 维修后桥面全宽米, 桥面净宽 米。 

4 方案校核 

方案确定后, 针对维修加固方案中对原桥受力 情况的改变, 进行拱肋的结构计算。计算结果表明, 加固方案使各截面应力、偏心矩仍满足规范要求, 并 且使拱顶处的偏心矩变小, 达到容许范围。因此, 加 固方案可行。 

5 施工要求 

由于蚂蚁沙桥是大跨径拱桥, 对施工要求较 为严格。在拆除过程中, 拱上部分要以拱顶截面和拱 中心线为对称线, 纵桥向、横桥向对称施工, 避免拱 肋发生在的变形和位移, 减少不均匀荷载对拱肋的 不利影响。 施工过程中要绝对保证保留结构的安全, 特 别是拱肋的结构稳定。施工前在拱肋主要特征断面 如, , 拱顶断面设置监控点, 施工中随时 观测标高及位移变化, 以指导施工组织和施工进度。 施工时应保证立柱的轴线竖直, 不得有弯折 出现。

6 维修加固效果 

该桥维修后经有关部门检测, 整体结构完全可 靠。经多次通过重型车辆后观察, 桥梁无异常反应。 桥梁是道路重要组成部分, 旧桥、险桥的维修加固是公路建设的重要工作。在维修加固前特别是 拱桥应针对不同的情况综合分析, 不能只是“ 头痛医 头, 脚痛医脚” , 应有科学的理论根据, 如果措施不得 法, 就会给桥梁带来更大的损害, 给经济造成更大的 浪费。

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