公路舊橋加固技術(shù)研究與實(shí)踐

1、公路舊橋加固技術(shù)研究與實(shí)踐_交通論文,論文集    隨著時(shí)間之推移，任何公路橋梁都將成為舊橋，都會(huì)因各種原因不同程度地存在缺陷、病害需要維修、加固和改造。江西省大局部二十世紀(jì)六、七十年代修建之、設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)較低之公路橋梁仍在服役，截止2000年底，江西之危橋有427座, 13849延米, 舊危橋改造任務(wù)十分繁重，全部推倒重來(lái)之思想既不現(xiàn)實(shí)，也不科學(xué)，更不應(yīng)該。因此，我省在八十年代初，在不斷提升技術(shù)等級(jí)之公路改造、改建過(guò)程中，即開始公路舊橋加固改造技術(shù)之研究與實(shí)踐。先后針對(duì)不同橋型、不同之加固技術(shù)和方法，完成了多項(xiàng)舊橋加固改造方面之科研工程，取得了顯著之經(jīng)

2、濟(jì)效益和社會(huì)效果，其中兩項(xiàng)獲江西省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。由于舊橋檢測(cè)、評(píng)定與加固技術(shù)是一項(xiàng)既綜合復(fù)雜又在不斷開展和更新之技術(shù)，也是公路工程技術(shù)人員共同關(guān)心之熱點(diǎn)問(wèn)題。所以，下面簡(jiǎn)要介紹江西省在公路舊橋加固技術(shù)之一些研究成果和實(shí)橋情況。二、主要開展之科研工程介紹1、我省于1983年完成“提高小型梁板橋承載能力之研究，為定性地衡量改建前后橋梁剛度及承載能力提高程度，提出了“剛度提高度和“承載能力提高度兩個(gè)指標(biāo)，以及計(jì)算方法。兩者反映之是全橋狀況，前者指全橋剛度提高了之倍數(shù)，后者指全橋承載能力提高了之倍數(shù)。該項(xiàng)成果屢次被外省引用。2、1988年1991年完成之“錨噴砼加固雙曲拱橋之研究，使一座五孔跨徑45

3、米之雙曲拱橋由原設(shè)計(jì)荷載：汽13，拖60，提高到汽超20，掛120，并平安通過(guò)總重134噸之超重車。該項(xiàng)成果，經(jīng)交通部科技情報(bào)所檢索查新證實(shí)，在當(dāng)時(shí)屬全國(guó)采用錨噴砼加固橋梁中，跨徑最大、提高橋梁荷載等級(jí)最多。3、1994年成功完成全國(guó)首座梁底側(cè)采用體外預(yù)應(yīng)力直索加固提載梁式橋之研究，并同時(shí)采用錨噴技術(shù)，解決了體外預(yù)應(yīng)力索銹蝕和受溫度變化失效之技術(shù)難題。4、1996年完成了“帶掛孔普通鋼筋砼雙懸臂梁橋加固研究課題，成功地應(yīng)用鋼纖維砼解決了橋面負(fù)彎矩區(qū)砼開裂、致使鋼筋銹蝕之問(wèn)題。5、成功完成懸臂式拓寬梁式橋和拱式橋橋面之研究，使凈7之橋面拓寬至凈9+2×1.5米人行道，總寬12.5米。6

4、、成功完成碳纖維布加固梁式橋之研究，并通過(guò)加固前后鑒定性靜載試驗(yàn)證實(shí)了提高抗彎能力之加固效果。7、先后成功應(yīng)用粘貼鋼板、粘貼鋼筋、外包砼和套拱法等加固橋梁上部結(jié)構(gòu)；以及多種方法加固橋梁下部結(jié)構(gòu)。 三、典型橋梁之加固方案介紹1、德興香屯大橋錨噴法、雙曲拱橋 1.1 大橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)況 香屯大橋是通往德興銅礦公路上之一座大橋，1969年8月竣工通車。大橋設(shè)計(jì)荷載為汽13，拖60，橋面凈寬為凈-7+2×0.25m。上部構(gòu)造為5孔45m矢跨比1/6之雙曲拱，橫向6肋5波。下部構(gòu)造為重力式實(shí)體橋墩和加后座之U型橋臺(tái)。除德興臺(tái)奠基于密實(shí)卵石層以外，其余墩臺(tái)均建于千枚巖基巖上。1.2 香屯大橋病害狀況1

5、主拱圈裂縫主拱圈中波縱向裂縫，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)各孔中波波頂均存在縱向裂縫。肋、波連接處裂縫。各孔拱波與拱肋連接處大局部均發(fā)生裂縫。拱肋裂縫。各孔拱肋均有橫向裂縫，有不少是U形裂縫，這些裂縫多發(fā)生在拱頂前后10m左右范圍內(nèi)。橫系梁裂縫。為數(shù)較少但除第1、4孔外均有發(fā)現(xiàn)。2主拱圈軸線下降主拱軸線普遍下降，拱頂下降518cm，L/4點(diǎn)下降09cm，而且上下水下降值很不一致。3橋面變形及破碎橋面縱向變形已呈波浪形，但高差尚不很大。而橋面破碎現(xiàn)象甚為嚴(yán)重，且集中在3、4、5孔及兩臺(tái)后座上，在墩頂附近伸縮縫處裂縫尤其興旺，以致破碎露筋。4腹拱、立墻病害腹拱及立墻均為漿砌片石材料，由于防水層質(zhì)量差，許多腹孔及立墻

6、上均有滲水痕跡，以致發(fā)現(xiàn)不少因常年流水侵溶懸掛著之“石筍。腹拱圈及立墻上也發(fā)現(xiàn)有裂縫。5橋臺(tái)后座變形嚴(yán)重兩橋臺(tái)后座擋墻與橋臺(tái)連接處沉降縫均增大至810cm設(shè)計(jì)為2cm，且從外部可見內(nèi)部填料中之空洞。在橫向、后座兩擋墻均偏出橋臺(tái)外緣58cm。后座上橋面沉陷屢次,修補(bǔ)時(shí)發(fā)現(xiàn)其填料在上層2m左右為煤渣，車輛通過(guò)時(shí)，煤渣那么由沉降縫處外泄，因而其上路面不能穩(wěn)定。墩臺(tái)身裂縫各橋墩上均存在豎向裂縫，反映了施工時(shí)混凝土澆筑及水泥、骨料質(zhì)量之一定問(wèn)題，但裂縫多般為早期出現(xiàn)之許多裂縫，因年代較久，沿縫出現(xiàn)白色晶體析出物。漿砌片石橋臺(tái)上亦發(fā)現(xiàn)不少豎向、斜向裂縫，但較細(xì)微。 1.3 香屯大橋加固設(shè)計(jì)要點(diǎn)通過(guò)對(duì)該橋進(jìn)

7、行檢查及分析之情況來(lái)看，尚未發(fā)現(xiàn)墩臺(tái)根底出現(xiàn)病害之反映，即使是置于非巖石基底上之德興岸橋臺(tái)亦未發(fā)現(xiàn)位移之跡象，所以大橋之加固主要針對(duì)上部構(gòu)造和橋臺(tái)后座。1.3.1 主拱圈加固原橫系梁尺寸偏小，橫向聯(lián)系差，屬薄弱構(gòu)件，針對(duì)這一病害，將原橫系梁由116×15×18cm加大截面尺寸至116×15×50cm，把拱頂局部三根橫系梁改為橫隔板116×30×84cm，以加強(qiáng)橫向整體性，使全拱寬共同受力。除端系梁外，其它橫系梁原定用噴錨技術(shù)施工，后改為預(yù)制安裝。由于主拱圈受力大，裂縫多，采用拱肋及拱波局部外包鋼筋網(wǎng)并噴射25#厚6cm砼加固拱圈截面，

8、以提高各孔之整體剛度和承載力，為使拱腳應(yīng)力減小，在每跨拱腳至第二腹孔之拱圈頂現(xiàn)澆30#鋼筋砼， 厚10cm，其設(shè)計(jì)圖如下：1.3.2 橋面原橋面缺乏穩(wěn)定而堅(jiān)實(shí)之基層，整體性差，有必要將原橋面徹底去除，并挖除局部砂礫墊層如是非砂礫填料，必須挖除，換上砂礫填料，夯實(shí)，再加鋪水泥穩(wěn)定砂礫基層，厚15cm，其上澆筑20cm厚鋼筋砼橋面。1.3.3 橋臺(tái)后座加固將橋臺(tái)后座上路面除去，改成30#鋼筋砼單向簡(jiǎn)支預(yù)制板，厚35cm，支承于兩側(cè)墻上。用24mm之錨固鋼筋使之與側(cè)墻相接，其上鋪裝15cm厚30#砼橋面,鋼筋砼板與后座填料間留有空隙，以使活載壓力直接作用在側(cè)墻上，從而減去了活載引起之對(duì)側(cè)墻之土壓力，

9、并增加側(cè)墻抗剪能力和基底摩阻力。1.4 加固后承載能力評(píng)定1在汽超20主要組合荷載，掛120附加組合荷載和特掛150附加組合荷載作用下，預(yù)測(cè)各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力，變形和裂縫寬度均滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定之容許限值，因此本橋能承受汽超20，掛120和特掛150。2本橋采用噴錨混凝土補(bǔ)強(qiáng)提高舊橋承載能力到達(dá)預(yù)期效果。3本橋噴錨混凝土補(bǔ)強(qiáng)層與舊橋共同作用是不完全之。由于噴錨混凝土中存在空穴，結(jié)合粘結(jié)強(qiáng)度不高等原因，共同作用程度僅達(dá)65.6%。建議今后采用“濕噴法進(jìn)行錨噴施工，提高新舊砼共同作用程度，使噴錨混凝土層與舊橋起到完全之整體作用，提高加固效果。4由于老橋收縮、徐變已根本完成，所以噴錨混凝土不承受原橋及自身恒載，在

10、工作階段僅承受活載，故噴錨混凝土強(qiáng)度不控制。 2、320國(guó)道靈溪大橋體外預(yù)應(yīng)力直索加錨噴法、梁式橋 2.1 靈溪大橋概況 靈溪大橋位于320國(guó)道上，原是一座年代已久之老式橋。該橋于1970年10月由七孔不等跨八字撐架木梁橋改建成七孔不等跨簡(jiǎn)支鋼筋混凝土梁橋，全長(zhǎng)119.99m，上部構(gòu)造為四梁式T梁。下部構(gòu)造均為重力式墩臺(tái)、八字墻。設(shè)計(jì)荷載為汽13、拖60，橋面凈寬為凈-7+2×0.5m人行道。320國(guó)道改建成二級(jí)公路后，該橋通過(guò)之交通量較大，并常有200300KN左右載貨重車經(jīng)過(guò)，且來(lái)往行人及自行車、板車亦較多。因此該橋成為全線縮頸段，時(shí)有交通事故發(fā)生。為確保交通暢通，與行人和車輛交

11、通平安，經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)，將此橋加固和拓寬為荷載標(biāo)準(zhǔn)汽20，掛100，橋面凈寬為凈-9+2×1.5m人行道。2.2 靈溪大橋拓寬加固方案2.2.1 拓寬加固靈溪大橋兩端引道已改建為二級(jí)公路，混凝土路面亦已修建完成。另改橋位新建已屬不可能。故僅就地改建或拓寬加固兩種方案進(jìn)行了比較。1就地改建方案。為了不中斷交通，就地改建就必須搭便橋，由于橋下水深常年在34m左右因下游建壩，搭便橋費(fèi)用較高；且改建需撤除原有上、下部結(jié)構(gòu)物，又需一筆可觀費(fèi)用。但改建后，各橋孔跨徑標(biāo)準(zhǔn)全部結(jié)構(gòu)都是“新之，在心理上感覺(jué)更美觀、耐用、可靠。2拓寬加固方案。此方案可不需搭便橋，只需適當(dāng)控制交通，邊通車邊拓寬加固。由于可以

12、利用原有墩臺(tái)，拓寬加固主要在上部構(gòu)造上進(jìn)行，因而可節(jié)約更多投資。只要拓寬加固方案得當(dāng)，亦可滿足設(shè)計(jì)荷載要求。但橋孔尺寸長(zhǎng)短不一，原橋混凝土標(biāo)號(hào)低，又有一定之病害，雖經(jīng)拓寬加固，似乎總感覺(jué)不如新橋。經(jīng)過(guò)研究討論，認(rèn)為按照江西現(xiàn)時(shí)公路建設(shè)資金緊張之狀況，能節(jié)省之建設(shè)費(fèi)用應(yīng)盡量節(jié)約、以投入到其它必需之建設(shè)工程中去，故應(yīng)選擇拓寬加固方案。2.2.2 原橋主梁加固增強(qiáng)方案加固增強(qiáng)方法很多，如：以錨噴或現(xiàn)澆混凝土方法增加T梁受拉區(qū)鋼筋及加大梁身斷面；以鋼板粘貼加固增強(qiáng)；以體外預(yù)應(yīng)力加固增強(qiáng)等。據(jù)計(jì)算，原主梁增強(qiáng)至能承擔(dān)汽車-20級(jí)，掛車-100之設(shè)計(jì)荷載需增加較多鋼筋，費(fèi)用較高，故不選用法；法因鋼板外露，

13、需經(jīng)常養(yǎng)護(hù)且粘貼鋼板不易使其緊密與梁身結(jié)合，故亦未采用。法所需鋼材較少，且施加預(yù)應(yīng)力可使梁裂縫減少或閉合，施工也簡(jiǎn)便，但也存在預(yù)應(yīng)力鋼材防銹蝕問(wèn)題及加強(qiáng)經(jīng)常養(yǎng)護(hù)問(wèn)題，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼材直接受大氣溫度影響較大。經(jīng)反復(fù)研究，決定采用先用體外預(yù)應(yīng)力加固增強(qiáng)，再以噴射混凝土將其覆蓋之方案。此方方案既可解決預(yù)應(yīng)力鋼材防銹蝕問(wèn)題，又可防止其直接受大氣溫度影響，同時(shí)噴射混凝土后尚可增加梁身抗剪能力。1利用墩頂上兩孔梁端空間設(shè)置現(xiàn)澆橫向懸臂挑梁，其上安裝預(yù)制之微彎板。2在挑梁懸臂局部架設(shè)預(yù)制之形人行道梁。兩邊橋孔人行道梁較主梁長(zhǎng)，一端支承在邊墩挑梁上一端支承在路堤上特設(shè)之支墩上，此舉系為了防止加寬橋臺(tái)。3在人行道

14、梁內(nèi)側(cè)之凸緣與舊橋面板間，用25號(hào)混凝土澆筑橋面加寬局部，橋面鋪裝層混凝土同時(shí)澆筑形成凈-9m行車道，在橋面鋪裝層及橋面加寬局部，均設(shè)置了鋼筋網(wǎng)，使整體性能加強(qiáng)。4橋面伸縮縫設(shè)置在挑梁頂中心，將行車道鋪裝延伸搭架在挑梁上形成。挑梁上橋面鋪裝層下墊設(shè)二層油氈，使其能隨溫度收縮。伸縮縫中充填聚氨脂材料。墩上懸臂梁及微彎板構(gòu)造圖2.3 加固后試驗(yàn)結(jié)論1從撓度測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，試驗(yàn)荷載下人行道梁和T梁撓度均很小。推算得之汽20荷載已考慮沖擊系數(shù)作用下T梁撓度僅為3.607mm，其f/L=1/4574；人行道梁撓度為4.142mm，其f/L=1/4104，均遠(yuǎn)小于L/600，完全滿足使用要求。從第二加載階段

15、撓度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值比較表可看出，實(shí)測(cè)值大大小于相應(yīng)荷載之計(jì)算值，其校驗(yàn)系數(shù)僅為0.3290.369，說(shuō)明人行道梁和T梁之實(shí)際剛度比理論計(jì)算用之剛度大很多，如T梁計(jì)算開裂慣性矩為0.0978m4，返算之實(shí)際慣性矩為0.14135m4，而梁之計(jì)算換算慣性矩為0.23197m4。2由測(cè)試資料可知，加固拓寬前后跨中加載彎矩增大1.631倍時(shí),實(shí)測(cè)之邊T梁撓度和梁底受拉區(qū)鋼筋應(yīng)力僅分別增大1.071倍及1.063倍，可見該橋在加固拓寬后上部結(jié)構(gòu)承載能力大，平安可靠。3由測(cè)試資料推測(cè)之汽20荷載作用下梁之應(yīng)變、應(yīng)力值與行人荷載、恒載作用下梁之應(yīng)變、應(yīng)力值均較容許值為小，可見加固拓寬后橋梁結(jié)構(gòu)完全滿足設(shè)計(jì)要

16、求。 2.4 大橋加固效果評(píng)價(jià) 1靈溪大橋采用先以體外預(yù)應(yīng)力加固T梁，后用錨噴混凝土使預(yù)應(yīng)力鋼束與梁體粘合之加固方法，是行之有效之，到達(dá)了預(yù)期之目之和效果。此法在國(guó)內(nèi)尚系第一次使用，它不僅使梁之抗彎、抗剪強(qiáng)度及剛度得以增大，且能有效地防止預(yù)應(yīng)力鋼束因暴露在大氣中引起銹蝕，也使其不直接受大氣溫度影響，即可使預(yù)應(yīng)力鋼束工作平安可靠，也減少了今后養(yǎng)護(hù)工作和費(fèi)用。該方法具有施工設(shè)備簡(jiǎn)單、施工操作容易、施工速度快和在施工過(guò)程中根本不中斷交交通等優(yōu)點(diǎn)。尤其通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，主梁將會(huì)產(chǎn)生上拱，這對(duì)改善舊橋之下?lián)蠣顩r是十分有利之，且可使裂縫減小或閉合。施加體外預(yù)應(yīng)力與噴射砼加固舊橋之組合體根治了原結(jié)構(gòu)由于裂縫等

17、原因產(chǎn)生之應(yīng)力集中并恢復(fù)了原結(jié)構(gòu)變形之協(xié)調(diào)性，使其能抵御更大之外荷載。噴射砼包裹著預(yù)應(yīng)力鋼筋，既發(fā)揮了預(yù)應(yīng)力之作用，又發(fā)揮了噴錨砼優(yōu)越性，也解決了體外預(yù)應(yīng)力鋼材養(yǎng)護(hù)難題，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，為類似橋梁之加固改造提供了一種十分有效之好途徑。 2靈溪大橋采用在墩上澆制之懸臂梁上架設(shè)人行道梁以加寬橋面之方法，使人行道梁除承受人行荷載外，還分擔(dān)了局部行車荷載，充分利用其承載能力，節(jié)約了建造新之深水墩臺(tái)之費(fèi)用，可供類似梁橋拓寬橋面參考。3浮動(dòng)式工作平臺(tái)對(duì)加固梁橋是一種很經(jīng)濟(jì)之方法，本身安裝拆散均簡(jiǎn)單，使用穩(wěn)定平安。值得在橋下常年有水且不很高之梁橋加固時(shí)采用。4該橋加固拓寬工藝簡(jiǎn)單，施工方便，設(shè)備少，加固費(fèi)

18、用僅95萬(wàn)元，如就地建新橋還需搭深水便橋，費(fèi)用較大，總需要費(fèi)用250萬(wàn)元，加固拓寬費(fèi)用僅為其40%左右。經(jīng)濟(jì)效益顯著。 5該橋加固拓寬施工除局部工程系在半幅通車之情況下進(jìn)行之。其余均是讓車輛雙向通車，社會(huì)效益明顯。6本橋設(shè)計(jì)之重點(diǎn)是巧妙地利用了墩上懸臂梁來(lái)加寬橋面，防止加寬墩臺(tái)，即節(jié)省了經(jīng)費(fèi)，又大大加快了進(jìn)度，同時(shí)施工操作又簡(jiǎn)單。7不同之橋梁具備不同之特點(diǎn)，但同類型之橋梁有著相同之特性，其加固方法可以借鑒，但也要具體問(wèn)題具體分析，巧妙地利用其特性，那么許多難點(diǎn)就可迎刃而解。如靈溪大橋墩上懸臂梁、邊孔人行道梁之設(shè)置。8該橋加固拓寬后營(yíng)運(yùn)至今，經(jīng)跟蹤觀察使用情況良好。3、贛州西河大橋鋼纖維砼加固負(fù)

19、彎矩區(qū)、雙懸臂梁橋 3.1 西河大橋概況贛州市西河大橋位于市區(qū)內(nèi)，跨越章江，為該市聯(lián)絡(luò)東西城區(qū)及由105國(guó)道進(jìn)入市區(qū)之跨江通道。該橋橋長(zhǎng)256.2m，為9孔雙懸臂鋼筋砼梁橋，孔徑為12.6+7×33+12.6m。懸臂孔掛梁計(jì)算跨徑為14m。原設(shè)計(jì)荷載為汽10、拖60，橋面寬度為凈-7+2×1.5m人行道。該橋于1955年按蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)圖并參照洛河橋施工圖設(shè)計(jì)，1956年建成通車。由于大橋建成后交通量日益增多，汽車載重愈來(lái)愈大，致使該橋已在主梁正、負(fù)彎矩區(qū)、牛腿上出現(xiàn)眾多裂縫，橋面鋪裝及伸縮縫亦出現(xiàn)破碎及其它損壞現(xiàn)象。由于該橋病害嚴(yán)重，故被禁止稍重車輛通過(guò)。1992年以來(lái)，贛州公

20、路分局曾先后三次組織對(duì)該橋進(jìn)行檢查，拍攝錄像。1993年在對(duì)大橋進(jìn)行加固設(shè)計(jì)前，亦進(jìn)行了較全面細(xì)致之檢查。3.2 大橋病害檢查情況西河大橋病害主要表現(xiàn)在：1主梁裂縫及主梁變形主梁裂縫主要發(fā)生在錨跨中部正彎矩區(qū)梁之下緣及懸臂梁根部負(fù)彎矩區(qū)上緣，后者大都貫穿整個(gè)車行道翼板。各裂縫寬約在0.10.5mm之間。此類裂縫顯然是由于大量重車通過(guò)使梁之受拉區(qū)開裂，屬正常現(xiàn)象。但由于負(fù)變矩區(qū)裂縫在上面，雨水易從裂縫滲入梁內(nèi)，引起鋼筋銹蝕及砼強(qiáng)度降低。主梁永久性變形嚴(yán)重，從橋欄桿柱變化，可明顯看到這種波浪起伏狀態(tài)，墩臺(tái)處與墩中橋面高差大者已達(dá)6cm左右。 2牛腿裂縫牛腿裂縫大都發(fā)生在懸臂孔贛州方向之主梁牛腿上。

21、裂縫大者達(dá)21mm之多，為支座附近豎直裂縫。第七孔處下水南昌方向牛腿砼在支座處脫落一塊，支座鋼板外移，鋼筋外露，支撐其上掛梁，銹蝕嚴(yán)重。掛梁上牛腿裂縫較少，大多是嵌固端轉(zhuǎn)角處斜裂縫或豎向裂縫。在后來(lái)鑿開牛腿原砼時(shí)，發(fā)現(xiàn)由于鋼筋較密，砼有澆筑不實(shí)之處，有空洞存在。3橋面及伸縮縫橋面呈波浪狀。橋面鋪裝層裂縫及破碎現(xiàn)象甚為嚴(yán)重，在墩頂處及掛孔牛腿上伸縮縫處裂縫尤其興旺，以致破碎脫落。究其原因，可能是因橋面鋪裝層下是較軟之油毛氈防水層，在重車及沖擊荷載作用下易產(chǎn)生這種破裂現(xiàn)象。懸臂孔上伸縮縫全部破壞，縫壁破碎。 3.3 西河大橋加固方案在進(jìn)行加固前靜載試驗(yàn)之同時(shí)，我們也進(jìn)行了對(duì)該橋主要部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度之驗(yàn)

22、算。計(jì)算說(shuō)明，對(duì)該橋單純采取修補(bǔ)之方法，只能恢復(fù)到滿足汽10荷載之要求，而不能滿足汽20荷載運(yùn)行之要求。按容許應(yīng)力法計(jì)算，懸臂孔支點(diǎn)截面受壓區(qū)砼最大應(yīng)力達(dá)13.5Mpa，超出實(shí)際砼容許壓應(yīng)力值；而按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算，跨中截面正截面強(qiáng)度缺乏，梁所能承受之最大彎矩為11839.87KN.m，不能滿足所需承受之彎矩13184.81KN.m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查、試驗(yàn)及計(jì)算分析資料，要使西河大橋通過(guò)加固到達(dá)承受汽20、掛100荷載等級(jí)之要求，就必須對(duì)主掛梁牛腿、主梁及其上橋面鋪裝進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)，并對(duì)牛腿支座及伸縮縫加以改造。3.3.1 懸臂孔主梁及掛梁牛腿之加固 1經(jīng)計(jì)算，牛腿最弱截面為=28.86

23、6;或=41.19°不計(jì)H之斜截面，按偏心受拉構(gòu)件驗(yàn)算，拉應(yīng)力分別為2.0及2.2Mpa，按對(duì)牛腿截面尺寸能否符合裂縫控制要求驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)牛腿截面尺寸缺乏，公式Fvk10.5Fhk/Fvkftk/0.5+a/ho中系數(shù)需1.39方能滿足，而承受靜力荷載之牛腿抗裂度取值至少應(yīng)是=0.80。依上可見，加固前牛腿狀況顯然不平安。加以牛腿伸縮縫處不平順、不平整引起之跳車、沖擊，可使垂直荷載實(shí)際上增大很多。因而牛腿砼內(nèi)部微裂縫不斷開展，最后引起嚴(yán)重開裂而破壞。 2由于牛腿是懸臂梁橋之一個(gè)關(guān)鍵部位，它是否牢固可靠對(duì)橋梁能否維持平安通行是起決定作用之因素之一。牛腿又是懸臂梁之薄弱環(huán)節(jié)，牛腿處梁高突變

24、減小，截面凹折轉(zhuǎn)角多，而要傳遞之集中力數(shù)值非常大，且頻繁承受車輛沖擊力作用，所以是受力非常復(fù)雜之部位?，F(xiàn)有各種驗(yàn)算方法帶有相當(dāng)之近似性，還不能完全反映受力情況。為此，對(duì)牛腿加固我們提出了兩種方案：方案一：鑿除原牛腿之低標(biāo)號(hào)砼舊170號(hào)砼，改為澆筑30號(hào)鋼纖維砼。澆筑鋼纖維砼時(shí)，在新老砼結(jié)合面上涂以環(huán)氧砂漿以增進(jìn)兩者粘結(jié)。方案二：將掛梁從兩個(gè)支點(diǎn)擱在主梁上改為以多支點(diǎn)擱在端橫梁上。此種方案，可使原牛腿上受力減少，但牛腿之砼那么因破碎開裂，仍需鑿除后重澆新砼；端橫梁也因原寬度缺乏及標(biāo)號(hào)過(guò)低，也需鑿除重澆加寬，這就增大了工程量。該方案另一缺點(diǎn)是傳力情況不明確。實(shí)橋加固時(shí)采用了第一方案。3.3.2 主

25、梁負(fù)彎矩之加固根據(jù)檢查、測(cè)試資料及計(jì)算成果，主梁負(fù)彎矩區(qū)在一般荷載下即產(chǎn)生大量裂縫，其上橋面鋪裝層亦產(chǎn)生大量網(wǎng)裂。此種裂縫不僅不美觀，使人產(chǎn)生不平安感，在實(shí)際上也會(huì)因雨水滲入主梁和翼緣板中，導(dǎo)致銹蝕受力鋼筋，影響橋梁使用壽命。在考慮加固方案時(shí)，根據(jù)計(jì)算資料增加了縱向受拉鋼筋，置于原鋪裝層范圍內(nèi)，計(jì)算結(jié)果還說(shuō)明，由于新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之荷載負(fù)彎矩作用，橋面砼之拉應(yīng)力將到達(dá)3.96Mpa，采用現(xiàn)橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中所列各標(biāo)號(hào)普通砼均仍會(huì)因抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度無(wú)法滿足而使梁頂開裂；只有采用鋼纖維砼，其抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度有可能大于此拉應(yīng)力，從而保證橋面不出現(xiàn)裂縫。故我們?cè)诩庸谭桨钢袑?duì)負(fù)彎矩區(qū)橋面鋪裝層采用澆筑鋼纖維砼，要求其與梁

26、頂翼緣板真正牢固連成整體。所以在將梁頂翼緣板頂打毛外，還要在其上設(shè)錨筋和在頂面上刷粘層劑使新老砼緊密結(jié)合。在澆筑鋼纖維砼鋪裝層前，尚需用高分子化學(xué)材料壓入梁頂之裂縫內(nèi)，使裂縫粘合。 對(duì)此負(fù)彎矩區(qū)加固提出之另一種方案是在橋面鋪裝層范圍內(nèi)采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力加固。此措施旨在使橋面原裂縫進(jìn)一步閉合，同時(shí)可因懸臂負(fù)彎矩減小而減小懸臂端撓度，并減輕主梁和掛梁銜接處沖擊。該方案因施工工期短、施工技術(shù)較新，且需一定設(shè)備，一般施工隊(duì)伍不一定具備條件而放棄。3.3.3 主梁錨跨及掛梁正彎矩區(qū)加固在按承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)，在汽20、掛100荷載作用下主梁截面強(qiáng)度不滿足，故需補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)之措施是在鑿去原橋面鋪裝層及油毛

27、氈后，將原橋面打毛，用錨桿在原鋪裝層厚度范圍內(nèi)加一層鋼筋網(wǎng)，然后澆筑30號(hào)UEA補(bǔ)償收縮自防水砼。采用UEA補(bǔ)償收縮自防水砼之目之是因?yàn)閁EA補(bǔ)償收縮是一種適度膨脹之砼，在鋼筋和鄰位約束下，可在砼中建立0.20.7Mpa預(yù)壓應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)到達(dá)抗裂防滲之目之，即解決防水問(wèn)題。掛梁那么除在原鋪裝層厚度范圍內(nèi)不增鋼筋網(wǎng)外，其余均與主梁加固方法相同。 3.3.4 主梁裂縫粘合為改善主梁負(fù)彎矩區(qū)受力情況，并增加梁板耐久性能及剛度，同時(shí)為了在加固施工中需要將導(dǎo)梁移孔時(shí)，主梁及掛梁能平安承受在上通過(guò)之導(dǎo)梁設(shè)備重，本橋加固設(shè)計(jì)采用了以高分子化學(xué)材料對(duì)主梁及掛梁裂縫以壓灌之方法，使裂縫予以粘合。 3.4 試驗(yàn)結(jié)果

28、 1贛州西河大橋加固前后采用兩輛黃河牌重車加載時(shí)，盡管加固后試驗(yàn)荷載之內(nèi)力較加固前大9%左右，但在相同位置上實(shí)測(cè)之應(yīng)力值，仍見明顯減小，說(shuō)明加固效果是較好之。 2在黃河車及大交通車作用下，考慮了沖擊系數(shù)實(shí)測(cè)活載應(yīng)力值，與恒載應(yīng)力計(jì)算值合計(jì)值，均小于砼軸心抗壓強(qiáng)度和鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。說(shuō)明該橋承載能力完全滿足設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)汽20、掛100。3由實(shí)測(cè)最大撓度值可見，錨跨跨中撓度為計(jì)算跨徑之1/4583，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)之1/600。懸臂跨懸臂端在兩列大交通作用下之撓度為懸臂長(zhǎng)度之1/788，小于標(biāo)準(zhǔn)之1/300。說(shuō)明加固后橋梁剛度是較好之。 3.5 加固效果與跟蹤觀察贛州西河大橋通過(guò)在橋面鋪裝層內(nèi)增設(shè)縱向

29、鋼筋，用鋼纖維砼重新澆筑牛腿和澆筑負(fù)彎矩區(qū)橋面鋪裝層，用GJK-1高分子化學(xué)材料粘合梁體裂縫等措施，將西河大橋原僅能承受汽10、拖60之承載能力提高到汽20、掛100標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明此種加固方法是有效之。施工期限也較短，經(jīng)費(fèi)也較少，完全可以應(yīng)用到同類之雙懸臂鋼筋砼梁橋加固上。該橋經(jīng)加固后開放交通至今，使用情況一直良好，經(jīng)跟蹤觀察未發(fā)現(xiàn)新之病害。4、320國(guó)道黃花大橋懸臂拓寬橋面、雙曲拱橋4.1 黃花大橋概況 黃花大橋位于江西省萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)改建后之320國(guó)道K1127至K1128段，是萍鄉(xiāng)市湘東鎮(zhèn)于1974年建成之、跨越萍水河下游之一座鋼筋砼雙曲拱橋，全長(zhǎng)188m，主橋三跨，每跨凈距28.5m，兩岸引

30、橋各為六孔，跨徑46m不等。主橋設(shè)計(jì)荷載：汽-13，拖-60，橋面凈寬7.3m，無(wú)人行道，矢跨比1/6，設(shè)計(jì)拱軸系數(shù)M=2.20，主拱圈寬度為8m，拱圈厚0.88m，立柱式腹拱墩。下部構(gòu)造為：15#片石砼實(shí)體墩和橋臺(tái)，橋墩頂寬2.5m，根底均為明挖擴(kuò)大根底。 1987年320國(guó)道改線測(cè)設(shè)時(shí)經(jīng)與新橋方案反復(fù)比較后決定利用該橋。為判定黃花大橋既有結(jié)構(gòu)狀況和承載能力及進(jìn)行加固之可行性，1992年元月對(duì)該橋進(jìn)行了詳細(xì)之結(jié)構(gòu)檢查和靜載試驗(yàn)，以期對(duì)大橋上下部構(gòu)造之承載能力強(qiáng)度和剛度進(jìn)行鑒定，為加固拓寬利用該橋提供科學(xué)依據(jù)。 4.2 加固技術(shù)及采用方案4.2.1 上部構(gòu)造由于設(shè)計(jì)荷載增大，橋面拓寬，車輛橫向

31、不利位置較原橋面凈寬不利位置外移原橋設(shè)計(jì)荷載為汽-13，拖-60，橋面凈寬：凈-7.3+2×0.25m平安帶，增加了人行道活載，故對(duì)主拱圈，腹拱圈、拱上立柱等均采用錨噴砼加固，邊肋亦予以加寬，拱背現(xiàn)澆砼加固。4.2.2 下部構(gòu)造根據(jù)結(jié)構(gòu)檢查和靜載試驗(yàn)結(jié)果，證明主橋墩臺(tái)之強(qiáng)度和剛度能滿足現(xiàn)設(shè)計(jì)荷載要求，地基也堅(jiān)實(shí)可靠，故對(duì)主橋墩臺(tái)不予加固。4.2.3 大橋拓寬技術(shù)之研究1拓寬原那么由于原橋面凈寬7.3m，無(wú)人行道，為配合二級(jí)路之寬度要求，需將橋面拓寬至12m，即凈-9+2×1.5m人行道。而主橋兩岸引橋引道均鋪筑好砼路面，故主橋拓寬必須沿橋中心線對(duì)稱地在上下游加寬。2拓寬方案

32、擬定與比選拓寬方案一于墩臺(tái)上挑出懸臂梁，然后增設(shè)邊拱肋，修建拱上構(gòu)造，拓寬橋面至凈-9+2×1.5m，重修橋面鋪裝。優(yōu)點(diǎn)：拓寬局部直接傳力到墩臺(tái)上，受力明確，對(duì)原橋各拱肋受力影響不很大。缺點(diǎn)：墩臺(tái)上挑出之懸臂梁，因要承受增設(shè)之拱肋，故必須做得較強(qiáng)勁，造價(jià)較高，施工難度較大。拓寬方案二在橋之兩側(cè)和重修之橋面一道現(xiàn)澆車行道懸臂板和人行道懸臂梁，再在人行道懸臂梁上擱置微彎板。優(yōu)點(diǎn)：采用懸臂梁板加微彎板結(jié)構(gòu)，構(gòu)件輕巧，并充分利用了重建砼橋面作為懸臂梁板之錨固端，造價(jià)比方案一低，施工安裝也方便。缺點(diǎn)：懸出局部主要依靠邊肋承受，故受力不如方案一有利，因此應(yīng)對(duì)拱肋予以加固加強(qiáng)。 經(jīng)對(duì)方案一、二之經(jīng)

33、濟(jì)技術(shù)比選，最后采用拓寬方案二作為本橋拓寬方案。3拓寬設(shè)計(jì)要點(diǎn)由于該橋?yàn)榭崭故诫p曲拱橋，現(xiàn)采用懸臂梁結(jié)構(gòu)來(lái)拓寬大橋橋面，所以應(yīng)盡量使懸臂梁處于拱上立柱或附近，使得盡量通過(guò)立柱來(lái)傳力給主拱圈和墩臺(tái)上。車行道橋面懸臂板和人行道懸臂梁根部支于原拱橋側(cè)墻上，懸臂板和懸臂梁相交處亦澆成一個(gè)整體。人行道板采用輕巧之少筋微彎板。為加強(qiáng)主橋之整體性，減少橋面接縫，橋面鋪裝采取全橋連續(xù)續(xù)，僅在橋面兩頭各設(shè)置一道伸縮縫，橋面在跨墩柱局部底層設(shè)置鋼筋網(wǎng)。4.3 黃花大橋加固效果與社會(huì)效益分析1社會(huì)效益好。黃花大橋于1993年10月完成加固與拓寬施工并通車，營(yíng)運(yùn)至今，大橋狀況良好，現(xiàn)該橋通行之交通量達(dá)8000余輛/日

34、。2本橋梁采用錨噴鋼筋砼加固和懸臂式拓寬之技術(shù)方法改造，不僅便于施工，確保質(zhì)量，而且施工期間可不中斷交通，因而社會(huì)效益顯著。3本橋采用加固拓寬方法改造，不僅在總體上具有上、下部構(gòu)造配合恰當(dāng)之優(yōu)點(diǎn)，而且給人們以輕巧、優(yōu)美、平安之感，施工亦平安簡(jiǎn)便，質(zhì)量易于保證，工期短。從而說(shuō)明該橋加固拓寬設(shè)計(jì)新穎、美觀、實(shí)用，結(jié)構(gòu)合理，便于施工。4該橋梁改造工程費(fèi)用低。經(jīng)加固拓寬后之黃花大橋，不僅滿足了汽-20，掛-100，凈-9+2×1.5m人行道之二級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)要求，而且比新修橋梁節(jié)約經(jīng)費(fèi)150多萬(wàn)元。同時(shí)節(jié)約了大量之鋼筋、水泥、木材等建筑材料。5黃花大橋之加固與拓寬設(shè)計(jì)被江西省交通廳授以優(yōu)秀設(shè)計(jì)二等獎(jiǎng)。5、進(jìn)賢北門橋外包砼加大截面、剛架拱橋 5.1 北門橋之概況 進(jìn)賢北門橋位于江西省進(jìn)賢縣縣城，于1984年竣工通車。北門橋橋梁總長(zhǎng)55.6m,主孔為1孔凈跨36m之剛架拱，矢跨比為1/6，南北副孔為跨徑6.0m之微彎板組合梁。根底及下部結(jié)構(gòu)為組合式L形橋臺(tái)與樁根底，橋面凈空為凈-7+2&