增设拱肋法在危旧石拱桥加固中的应用研究

摘 要 本文以辽宁省东部山区公路金桦线黄岗子大桥工程为依托，在对原桥病害检测鉴定后，确定采用增设拱肋法的加固施工方案，最后通过成桥荷载试验，进一步验证了增设拱肋法加固石拱桥能提升危桥的承载能力，延长危桥的使用寿命，经济社会效益显著。

关键词 拱肋;石拱桥;加固

引言

石拱桥作为我国传统桥型，因其造型优美、受力合理、可就地取材等优点，在山区低等级公路建设中得到广泛应用。目前我国现役石拱桥多建成于20世纪80～90年代，受当时技术、设备、投资等因素制约，普遍存在荷载等级低、耐久性差等缺陷，加之近年来公路交通超载现象严重，导致很多石拱桥病害加剧发展成为危桥。而危旧石拱桥加固主要有拱腹增设钢筋混凝土拱圈（拱肋）加固、拱背增大截面加固两种方法[1]。本文以辽宁省东部山区公路金桦线黄岗子大桥为依托，验证增设拱肋法在危旧石拱桥加固中的应用效果。

1工程实例

1.1 工程概况

金桦线黄岗子大桥位于辽宁省东部山区新宾县境内，该桥建成于2002年，桥梁全长194米，跨径布置为10×16m，交角为90°，桥面净宽8m，两侧各设置0.3m护栏。上部结构采用等截面悬链线实腹式浆砌片石板拱桥，拱轴系数为4.32，矢跨比为1/6，主拱圈厚0.7m;下部结构采用浆砌片石重力式墩台，墩台基础采用扩大基础。桥梁设计荷载等级为汽车-20级、挂车-100。

1.2 原桥病害鉴定

金桦线公路等级为二级公路，作为新宾县南部的主要通道，交通量逐渐增大，过往重载车辆逐渐增多，导致黄岗子大桥出现病害。其中上部结构主要病害为全桥所有主拱圈浆砌片石砂浆脱落现象普遍，局部形成空洞;全桥所有主拱圈在拱脚至L/4（L为跨径）范围内均出现大面积渗水泛碱，局部形成碳酸钙晶体;第1孔的拱顶砂浆出现大面积网裂，横纵向裂缝宽度最大值超过1mm，均未通长;第3、7～10孔两侧侧墙与主拱圈接缝处出现错台外倾，外倾最大值为3cm。下部结构主要病害为3～8号桥墩受水冲刷严重，墩底部砌缝砂浆脱落普遍，局部砌石缺失。通过检测鉴定该桥为三类危桥，亟须进行加固。

1.3 加固方案

结合该桥实际状况，经设计方案论证，决定对该桥采用增设拱肋法加固，将设计荷载提高至公路Ⅰ级。上部结构加固措施为对全桥各孔主拱圈增设钢筋混凝土拱肋5道，拱肋间设置5道横隔梁以增加结构的整体性;对主拱圈砌石脱落、空洞等病害，采用C30小石子混凝土进行填塞密实;对全桥砌缝砂浆脱落处，采用M10水泥砂浆重新勾缝;拆除拱上填料，采用8%水泥稳定砂砾换填;拆除0.3m拱上侧墙，采用C40混凝土重新浇筑作为防撞墙基座。下部结构加固措施为对全桥的墩台身进行外包混凝土补强。

2施工工艺要求

（1）主要施工工序为拆除拱上填料及侧墙→墩台身外包混凝土→主拱圈增设拱肋→换填拱上填料→两侧对称浇筑防撞墙→摊铺沥青混凝土。

（2）主拱圈新增拱肋施工应遵循“对称、平衡”的原则，先卸载后加固，再加二期恒载;拱肋采用整体支架现浇一次落架的施工方式，支架必须具有足够的强度、刚度、稳定性，浇筑混凝土前支架需要采用等恒载预压，消除塑性变形及部分弹性变形的不利影响;拱肋混凝土达到设计强度100%，且龄期不少于14天，方可拆除支架。

（3）拱上填料換填过程中，应遵循“全桥对称、单孔对称、分层拆除换填”的原则，同时加强施工过程监测，发现相邻孔拱圈及墩身出现裂缝、位移等异常情况，立即停止施工，查找原因解决问题后方可进行后续施工。

（4）植筋施工注意事项主要有，严禁盲目钻孔植筋，确保钢筋植入砌石中，不可植入砌缝中;植筋孔注胶前需进行清孔，注胶需要采用专用注射器，灌注量为孔深的2/3，确保钢筋植入后胶不外溢;植筋24小时后方可进行下道工序施工，同时还要对植筋进行拉拔试验，确保植筋效果。

3承载力试验

为评估加固后的桥梁承载能力，对该桥进行成桥荷载试验。根据该桥实际情况，选取第8孔进行静载试验，结合受力特点，在拱顶最大正弯矩试验工况下进行应力和挠度校验，结果见表1。校验系数为试验荷载产生的实测值与试验荷载产生的理论值的比值，通过试验结果可见该桥应力校验系数为0.58～0.63，挠度校验系数为0.31～0.39，试验校验系数都小于1，满足《公路桥梁承载能力检测评定规程》的规定，说明增设拱肋法加固石拱桥的承载能力达到设计荷载公路Ⅰ级的要求[2]。

4结束语

通过黄岗子大桥加固工程的成功实施，表明增设拱肋法能在最大限度利用原结构的基础上，实现危旧石拱桥承载能力提升的目标，且加固施工工艺简单，经济社会效益显著，值得在我国山区公路危旧石拱桥加固中推广应用。

参考文献

[1] 公路桥梁加固施工技术规范：JTGT J23-2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2] 公路桥梁承载能力检测评定规程：JTGT J21-2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

作者简介

孙超（1984-），男，吉林人;学历：工学硕士，职称：中级工程师，现就职单位：抚顺市交通运输发展服务中心，研究方向：公路桥梁。