拱桥加固之拱桥的维修与加固方法

摘　要:介绍了拱桥的发展,针对拱桥在使用过程中出现的病害,提出了拱桥维修和加固的几种方法以及这些方法所适 用的条件,以提高拱桥维修与拱桥加固技术水平,从而提高拱桥的社会经济效益。 

关键词:拱桥,维修加固,主拱圈,混凝土

1 　加强主拱圈 

1. 1 　由拱圈下部加固 在需要加固的拱桥中,大多是拱式拱上建筑(拱顶有实腹 段) ,拱圈下部完全暴露在外面,所以从拱圈下部进行拱桥加固就是顺理成章的事。对拱圈加固一般采用钢筋混凝土或用环氧砂浆将 钢筋粘贴在拱腹上。用钢筋混凝土或环氧砂浆也可以加固拱肋, 根据具体情况,可以采用不同的加固方式(如图1 所示) 。

图1a) 为用环氧砂浆粘贴钢筋加固拱肋的情况。这种拱桥加固方法可以明显地增强拱肋承受正弯矩的能力。图1b) 为用钢筋混凝土加固拱肋的情况,将矩形拱肋变成马蹄形。这种方法由于新老 混凝土结合不如环氧砂浆与混凝土结合得好,故常用锚固筋以增 强新老混凝土的结合,并支承新增的钢筋骨架。上述两种方法都 能有效地克服拱肋强度不足而出现的径向裂缝,但不能解决双曲 拱桥中常遇到的环向裂缝,即拱肋与拱波之间结合不良而产生的 裂缝。图1c) 采用外包钢筋混凝土加大拱肋。新增的钢筋混凝土不仅外包了拱肋,也包裹了拱肋与拱波的结合面。在增大拱肋截面的同时也增强了拱肋与拱波之间的整体性。 

1. 2 　由拱圈上部拱桥加固 

由拱圈下部拱桥加固的方法,由于需要搭设支架,用锚喷混凝土拱桥加固又需要空压机、喷射机等施工设备,增大了拱桥加固的费用。由 拱圈上部加固时,一般不需要搭设支架,具有速度快、质量好、造 价低的优点。 

1. 3 　由拱圈上、下部同时加固 

根据需要用钢筋混凝土或素混凝土由拱圈上、下部同时加固 是拱桥的又一拱桥加固方法。重庆交通学院还提出了用钢筋混凝土套箍封闭主拱圈的方法加固石拱桥,该方法是通过增设环状钢筋 混凝土套箍包裹拱肋,以提高原桥的抗力和拱肋的纵横向稳定 性。在施工钢筋混凝土套箍之前,采用钢抓钉高强度等级砂浆锚 固技术,对主拱圈裂缝进行锚抓处理,抑制裂缝的发展,然后用套 箍封闭。这种拱桥加固方法,在提高拱圈强度的同时,还起到了保护 原拱圈不受水蚀、风蚀的影响。 

2 　增强横向联系 

由于双曲拱桥“化整为零”的施工方法,截面的整体性较差, 增强横向联系的意义更为重大。早期修建的双曲拱桥,横向联系大多比较薄弱,特别是采用预制安装法施工的横系梁更为突出。 增强横向联系主要采取两种方法:1) 增大横向联系的刚度, 如普遍采用的改横系梁为横隔板;2) 增加横向联系的数目,在拱顶和每个腹拱墩(或立柱) 的下面一定要有横向联系,其余部分每 隔3m～5m亦必须设置一道横向联系。此外在所有拱肋分段的 接头处,均需设置刚度足够的横隔板一道。采用以上办法设置横 向联系,可使拱圈的受力比较均匀,避免因横向联系不足而产生 的各种问题。 

3 　锚喷混凝土加固 

锚喷混凝土是借助机械,采用压缩空气将混凝土混合料通过 管道高速喷射到需要补强的部位(平面或曲面) ,以增大该部位的承载能力。需要补强的部位一般是圬工或钢筋混凝土构件,通常是先将锚杆锚入拟补强的部位内,挂设补强钢筋网,然后再喷射 一定厚度的混凝土,新喷射的混凝土或钢筋混凝土与原结构形成 组合截面,共同承受外部荷载。锚喷混凝土不需要振捣,而是在 高速喷射时,由于水泥与骨料的反复撞击而使混凝土压实。锚喷 混凝土水灰比比较小,初凝时间短,早期强度高,粘结性好,新老 混凝土结合牢固,能够传递拉应力和剪应力。 锚喷混凝土的施工要点: 1) 凿毛、清洗受喷射的表面。 2) 按设计要求在构件上钻孔,插入锚固钢筋或锚杆。 3) 挂设钢筋网。 4) 喷射混凝土。其有干喷和湿喷两种方式。为了保证混凝 土的密实度,喷嘴应尽量与受喷面垂直,喷嘴与受喷面的最佳距 离一般为0. 8m～1. 5m ,距离过大将增加回弹量,增大了损耗。 喷射过程中,集料的回弹是不可避免的,应及时予以清除,使其不 影响喷射混凝土的质量。 5) 表面修整与混凝土养生。喷射混凝土终凝2h 后,应及时 喷水养生。

4 　拱桥基础加固方法 

拱桥基础的损坏往往是指产生较大的水平位移和沉降,造成 主拱圈下垂、变形、裂缝扩展,危及行车安全,因此,必须提高基础 的承载能力,制止位移和沉降的继续发展。常用于拱桥墩台基础的拱桥加固方法有: 1) 桥台增大基础加固法。在桥台两侧加设钢筋混凝土实体耳墙,并将耳墙与原桥台用钢销连接起来,从而达到增大桥台基 础面积,提高桥台承载力的目的。 2) 桥台前加建新的扩大基础加固法。当拱脚台前有一定的填土时,可在台前加建新的扩大基础,并将其改建为变截面的拱肋支承到新基础上。新老基础之间用钢销进行连接,有条件时在台前新基础下设法增加几根短桩,以提高承载力。 3) 桥墩设置临时斜向支撑或加大面积加固法。对于多跨拱 桥,为预防因其中某一跨遭到破坏使整体失去平稳而引起其他拱 跨的连锁破坏,可根据具体情况,对每隔若干拱跨中的一个支墩 采取加固措施。 

5 　结语 

拱桥加固方法还有很多,例如在墩台上设牛腿或用其他方法减小跨径、在桥面上设纵梁使拱承受间接荷载等,种类繁多,设计时应根据实际情况因地制宜优选方案。从工程实践来看,旧桥 加固设计较之新桥的设计应当更加仔细,更能体现设计、施工水 平。一个好的设计,更需要施工、监理单位密切配合,它带来的经 济、社会效益也比新桥更加显著。

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