沙川双曲拱桥的检测评定与加固方案

施 磊

（辽宁省交通厅公路管理局，沈阳 110005）

沙川双曲拱桥的检测评定与加固方案

施 磊

（辽宁省交通厅公路管理局，沈阳 110005）

随着交通量的增长，轴载的增加，双曲拱桥病害现象较为普遍，加固工作迫在眉睫。本文结合沙川大桥加固实例，介绍了双曲拱桥的检测评定以及该桥的加固设计方案，并对加固施工重点和注意事项进行了要求，以供同类桥梁加固设计参考。

双曲拱桥 检测 评定 加固

1. 前 言

沙川大桥是一座双曲拱桥,全长87.0m。上部结构为1孔净跨67m空腹式变截面悬链线钢筋混凝土双曲拱桥[1]。矢跨比1／8，横截面形式为6肋5波，矩形截面跨中拱肋高105.6cm，宽28cm，混凝土强度等级为C25。下部结构为重力式实体桥墩和加后座的U型桥台。桥面宽为净-7+2×0.35m（安全带）。桥梁原设计荷载为汽车-13级，拖车-60，于1979年建成通车。由于该桥建成使用时间较长，设计标准较低，随着国民经济和当地经济的发展，交通流量大，重型车辆多，桥梁的承载力存在不足，同时出现了许多病害，因而对该桥进行检测与加固。

2. 旧桥的检测与评定

2.1 外观质量检测

桥梁上部主要结构调查采用拼装式桥梁检查架，直接接触构件表面，并借助于简单的检测仪器进行；下部结构及其它附属设施和桥面系采用目量及测量方法进行。

2.1.1 桥面系

桥面铺装层老化且损坏严重，由于桥面铺装的损坏导致桥面渗水严重。另外桥面纵向变形呈波浪形，跨中部位明显下沉，最大下沉值约13cm。

2.1.2 拱肋、拱波及拱上建筑

检查发现在拱波与拱肋连接处，大部分都有裂缝，宽度为0.06～0.4mm，最大长度约15m，且多处有水泥砂浆脱落现象，也有部分发生渗水现象。

各拱肋均有横向裂缝，而以第4、5号肋比较集中，且部分是U形裂缝，最大裂缝宽度为0.15mm。

主拱轴线普遍有下沉，拱顶下沉量最大为13cm，L／4点也有轻微下沉，而且上下游下沉量不一致。

2.1.3 主梁混凝土强度检验

采用“回弹一超声”综合法对拱肋非裂缝区混凝土强度进行了检测。依据检测结果，利用《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规范》给定的全国基准曲线R=0.008V N(式中R为混凝土推算强度，相当于现场15cm×15cm×15cm立方体试块的标准强度；V为测区超声值；N为测区回弹值)计算。推算拱肋混凝土强度满足使用要求。

由于该桥病害较多，建议对结构进行荷载试验，以确定桥梁现有的承载力。

2.2 荷载试验

通过对该桥进行静、动载试验，掌握结构在设计荷载等级下的实际工作状态及其控制截面的抗力效应和桥梁特性，为桥梁的加固维修提供可靠的技术资料。

2.2.1 静载试验

静载实验控制荷载按设计荷载标准在各控制截面产生的最不利荷载效应换算而得，并采用静力荷载试验效率进行控制（0.80～1.05）[2]。实际采用两辆总重约350kN的三轴车，分两级加载。测试内容：①主拱圈控制截面的挠度。②主拱圈控制截面的混凝土应力应变。③拱顶部位的裂痕。④桥台变位。混凝土应力采用DH3816应变仪测量，控制截面挠度及桥台变位采用大行程百分表（0～50m m） 量测，裂痕采用刻度放大镜量测。试验荷载工况和程序如表1所示[4]。

根据试验结果分析得出静力荷载试验校验系数，挠度校验系数基本符合《公路旧桥承载能力鉴定办法》中的规定，但应变校验系数普遍大于1，说明各控制截面结构混凝土应力不能满足要求。可能是残余变形过大的原因，造成拱脚截面出现了半塑性铰。桥台位移很小，基本处于稳定状态。拱肋已有的裂缝扩展微小，未发现新增裂痕。

2.2.2 动载试验

动载试验内容主要为跑车试验，具体内容因篇幅有限不再详述。根据试验分析结果自振频率较低，阻尼比偏大，经分析主要原因为腹拱开裂造成。

2.2.3 评定结论

根据该桥的承载能力分析与验算，其评定结论为：桥梁病害较多，结构耐久性受到影响；主拱圈各控制截面不能满足承载能力极限状态荷载组合Ⅱ强度验算要求，为满足当地交通量发展需求，必须立即对该桥进行加固与维修，以确保结构运营安全。

3. 加固设计方案

3.1 设计标准设计荷载：汽车-2O级、挂车-l00、人群荷载3.0kN／m

表1 试验荷载工况和程序表

桥面净宽：净-7+2×0.35m(安全带)

3.2 主拱圈加固

3.2.1 由于设计荷载增大，原桥拱肋、拱波、腹拱圈裂缝较多，故分别对拱肋、拱波、腹拱圈等采取锚固钢筋网后，喷射8cm厚C30混凝土加固[3]，加强肋、波、板的全断面受力状况。

3.2.2 拱波、腹拱及立墙裂缝，先用钢抓钉跨缝加固，然后将缝凿成倒三角形，用砂浆压入补平。

3.2.3 横向联结采用预制装配法加固，在实腹段增设3道横隔板，以加强结构横向整体性，使全拱宽共同受力。

3.3 桥面系更新

原桥面缺乏稳定而坚实的基层，整体性差，因此将原有砂砾路面部分清除，拆除旧桥面系构造，在原桥两侧现浇钢筋混凝土侧墙，再加铺15cm水泥稳定砂砾基层，其上浇注20cm厚与缘石、侧墙相连的钢筋混凝土桥面，目的在于改善桥面行车状况及加强拱的整体受力性能。

4. 施工要点

4.1 拱肋、拱波、腹拱圈等，采用外包钢筋网，并用锚喷混凝土加大截面，施工时应严格按下列锚喷工艺要求进行。

① 凿毛并清洗被加固构件的表面。

② 按设计要求在构件表面钻固定锚固钢筋的孔，孔深不得小于8cm，直径不得小于12mm，孔中灰尘要冲洗干净。

③ 用环氧树脂将锚固钢筋嵌固在孔中。

④ 按设计要求安设补强钢筋网，钢筋周围应有足够的间隙，以便喷射混凝土能够完全包裹钢筋。同时注意将钢筋网牢固地绑扎或点焊在锚固钢筋上，以免喷射混凝土混合料时位置产生移动。

⑤ 喷射混凝土时，喷枪与受喷面的距离为0.8m至1.5m左右，先喷一层水泥砂浆，再喷混凝土，以利新旧混凝土的结合。喷射厚度每次2～3cm，逐步加厚至设计厚度，前后层喷射的时间间隔应为2～4h，锚喷混凝土标号为C30。

⑥ 表面修整。由于喷射面过于粗糙，因此可在喷射混凝土初凝后用刮刀将设计线以外多余的材料刮掉，然后再喷或抹一层砂浆，或在喷射面上直接喷或抹一层砂浆。

⑦ 喷射混凝土的养生。由于喷射混凝土中掺有一定量的速凝剂，即能显著加快混凝土凝结提高早期强度，也在一定程度上抑制了水泥的水化而产生较大的收缩变形，因此必须保持较长的养护日期，以保证强度的正常增长，减少和防止收缩开裂。喷射混凝土终凝2h后，应及时喷水养生，养护期不少于14d。

4.2 横隔板的预制安装

施工顺序为：先将预制好的横隔板安装就位，将其两端外伸钢筋和拱肋上锚筋焊接好，再一起锚喷拱肋的加固混凝土(厚8cm)和横系梁接头混凝土。

4.3 桥面施工

4.3.1 拆除原桥面系构造。

4.3.2 现浇混凝土侧墙，填筑水泥稳定砂砾拱上填料，调整横坡，再现浇钢筋混凝土桥面板。

4.3.3 安装安全带、栏杆、伸缩缝。

4.3.4 桥面卸载和加载工作均须对称进行。

5 结束语

旧桥加固技术是一门新兴的学科，也是始终在完善、补充、发展的学科，随着桥型的改变，新材料、新工艺、新技术的出现，新的、更好的加固方法就会出现和得到应用。

本文介绍的锚喷法加固双曲拱桥是众多加固方法中经济实用的一种方法。经造价分析，锚喷法加固沙川大桥每平米桥面造价为新建同样一座桥每平米桥面造价的1／5，可以节约大量资金。

另外，目前阶段对于旧桥承载能力的研究还停留在对荷载试验数据进行定性分析。还不能定量研究对桥梁承载能力有影响的各种因素。同时，也不能反映出结构的疲劳性能以及材料的后期强度。因而对既有桥梁的评估方法有待进一步的探讨。

[1]姚玲森.桥梁工程.北京：人民交通出版社，1999.

[2]中华人民共和国交通部:公路旧桥承载能力鉴定方法（试行）.1988.

[3]谌润水，胡钊芳.公路旧桥加固技术与实例.北京：人民交通出版社，2001. [4]沙川桥荷载试验报告.

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1007-6344（2015）12-0323-02