粘钢法在双曲拱桥加固中的应用

摘　要: 以邳州市境内土山桥为例,介绍粘钢法在双曲拱桥加固中的应用。经试验和评定土山桥加固后结构刚度 和强度明显提高,恢复了桥梁荷载等级和正常使用功能。 

关键词: 双曲拱桥,检测,加固, 粘钢法, 应用,粘钢加固,双曲拱桥加固,桥梁加固

1桥梁结构状况 

省道251邳雎公路土山桥原为1978年修建的3 孔净跨30 m双曲拱桥,桥梁全长13518 m,桥面宽度 为11 m, 1 m (人行道) + 9 m (行车道) + 1 m (人行 道) ,桥面为双向横坡,不设纵坡。土山桥净跨30 m, 净矢高为6 m,矢跨比为1 /5,设计拱轴系数为11758。 设计荷载为汽- 20级,挂- 100。 土山桥上部主拱圈为等截面悬链线无铰拱,每孔 主拱圈由5根拱肋、4个拱波及横向联系组成。中拱 肋肋高35 cm,肋底宽32 cm,呈倒T型截面;边拱肋肋 高35 cm,肋底宽32 cm,呈L 形截面;肋间净距2108 m。主拱肋间通过预制拱波、现浇拱板及预制横系梁 连接构成主拱圈。其拱上建筑为空腹式微弯板式腹 孔,靠近拱顶的腹孔墩由现浇混凝土横墙构成,其余腹 拱墩采用钢筋混凝土框架式结构,立柱为矩形截面。 立柱顶横向设盖梁,拱顶为长1012 m的混凝土实腹 段;桥墩构造为桩柱式墩,桥台为桩柱式桥台。桥梁结 构立面布置如图1所示。 

2　桥梁病害检查分析 

211　桥梁的外观质量检查 按照路线方向对主拱圈进行编号,即邳州岸为第 一孔,雎宁岸为第三孔。 ①第一孔桥台拱脚处,西侧边拱肋侧面有开裂现 象,裂缝从外侧边拱肋上缘向拱肋底部发展,缝宽呈上 宽下窄的形状,并与该截面主拱肋垂直,最大裂缝宽度 为0124 mm,裂缝长度22 cm,超过截面高度一半; ②主拱圈拱肋存在多处混凝土剥落、露筋等现 象,露筋处钢筋表面锈蚀; ③由于主拱肋为预制拼装构件,在邳州岸第一孔 部分主拱肋分段接头处砂浆剥落,拱肋接头焊接钢板 锈蚀; ④拱上立柱及横梁多处存在混凝土开裂、剥落等 现象,特别是由于钢筋锈蚀膨胀导致混凝土疏松开裂 的现象普遍存在; ⑤主拱肋间横系梁钢板接头局部砂浆保护层剥 落,钢板锈蚀严重; ⑥腹孔纵向微弯板跨中大部分存在横向裂缝。 212　桥梁的动静载试验检测结果 选择对邳州岸第一孔进行加载试验,根据桥梁荷 载试验检测结果,在最大控制荷载作用下梁体未产生 可见裂缝,桥台拱脚水平变形小,相对残余变形小于规 定值,桥梁实测拱轴线与设计拱轴线基本吻合;但在试 验载荷作用下 2L 3 截面挠度校验系数为1117～1120, 大于110,在试验载荷作用下L 3 测试截面主拱肋下缘 混凝土应变校验系数均大于110。对试验孔主拱肋混 凝土强度进行了回弹法检测,采用批量构件评定法,主 拱肋混凝土实测强度等级为C3913,大于设计强度等 级C30。土山桥双曲拱桥不满足汽车- 20 级,挂- 100荷载等级正常使用极限状态要求,该桥虽处于弹 性工作状态,但整体刚度偏弱,且强度储备不足, 故评 定为Ⅳ类双曲拱桥[ 1 ] 。 

3　桥梁加固对策 

土山双曲拱桥的加固采用的是粘钢加固。 粘钢加固是用环氧树脂粘结剂将钢板(或槽钢)粘贴锚 固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位,使其与结构形 成整体,以钢板代替钢筋,提高混凝土桥梁的承载能 力[ 3 ] 。通常环氧树脂粘结剂由环氧树脂、固化剂和稀 释剂组成。该法施工快速、现场基本无湿作业或仅有 抹灰等少量湿作业,对桥面交通及桥下通航影响小,且 粘钢加固后对原结构外观和原有净空无显著影响。土山桥 粘钢加固改造后的荷载等级为汽- 20级,挂- 100;由于桥 梁墩、台未出现明显病害,桥台处未发生横向位移的迹 象,因此粘钢加固重点是通过在上部构造主要构件上粘贴 钢板以改善桥梁整体受力状况,针对桥梁病害进行维 修改造,提高结构整体受力性能,延长桥梁使用寿命。 ①主拱圈整体性加固和截面加固:对主拱圈沿主 拱肋底缘纵向及横隔板底面沿桥宽方向通长粘贴5 mm钢板,并对原有横隔板焊接接头进行除锈和封闭 处理,板材指标应满足Q235 钢板的要求。

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