80m桁架拱橋的加固設(shè)計與施工

1、80m 桁架拱桁架拱橋橋加固設(shè)計與施工加固設(shè)計與施工 肖長肖長禮禮 河南河南交通職業(yè)學(xué)院交通職業(yè)學(xué)院，河南，河南 鄭州鄭州 4504500 00 08 8； 【摘要摘要】根據(jù)鋼筋凝土桁架拱橋的病害情況，通過對桁架桿件植筋、增大結(jié)構(gòu)的有效截面等措施，對某鋼筋混凝土桁架拱橋進行綜合加固設(shè)計、施工；實踐證明，該橋的加固達到了預(yù)期的目標，承載能力提高了，舊的裂縫封閉了，新的裂縫和撓度都未見發(fā)生和發(fā)展。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土桁架拱橋 加固設(shè)計 施工 工程概況工程概況 林州市漳河大橋是長治膠南公路上一座重要橋梁，該橋修建于 1978 年，橋梁結(jié)構(gòu)為石拱鋼筋混凝土桁架拱石拱（34.2+180+34.2

2、）組合橋，橋?qū)挒閮?7+20.75 米人行道，設(shè)計荷載為：汽車15、掛車80； 1 結(jié)構(gòu)及缺陷結(jié)構(gòu)及缺陷 1.1 80m桁架拱橋結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 1 橋型立面圖（長度單位：厘米，其余米） 圖 2 橋型平面圖（單位：厘米） 1.2 主要缺陷 由上圖1可知該橋主橋部分屬于斜壓桿式桁架拱橋， 它除具有桁架拱橋的一般缺點：模板較復(fù)雜，構(gòu)件纖細，故澆筑和運輸桁架拱片須仔細小心；作為有推力的超靜定結(jié)構(gòu)，其對軟土地基的適應(yīng)能力不及靜定結(jié)構(gòu)；對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的桁架拱橋，在一些受拉、受彎部位及剛性節(jié)點處，仍難免出現(xiàn)裂縫。又由于斜壓桿式桁架拱橋中所有的斜桿均為壓桿，豎桿均為拉桿。這就明顯的暴露了斜壓桿式的缺

3、點：受壓桿件較長，由此帶來了一系列的桁架腹桿局部出現(xiàn)裂縫、節(jié)點處易于開裂等缺陷。 1.3 桁架拱橋病害原因分析 結(jié)合設(shè)計施工圖、檢測報告、加固計算等情況分析，病害產(chǎn)生的原因有以下幾方面： （1） 設(shè)計方面 原設(shè)計荷載為汽車15、掛車80，設(shè)計標準偏低；造成該橋桁架桿件有效截面不夠，配筋較少等一系列病害原因。 （2） 施工方面 橋面部分的空心板，施工質(zhì)量不能保證，造成混凝土質(zhì)量不佳。 （3） 其他方面 由于當時施工條件限制，造成該橋施工精度不高。 由于現(xiàn)今超重車輛的增加，進一步加劇了構(gòu)件的病害。 綜合原因作用下，造成該橋承載能力降低，結(jié)構(gòu)剛度下降，結(jié)構(gòu)的使用安全性及耐久性得不到保證，必須進行加固

4、設(shè)計、施工。 2 加固方案設(shè)計加固方案設(shè)計 經(jīng)過對原橋的調(diào)查，主要存在如下問題： 1） 橋梁荷載標準偏低，現(xiàn)有橋梁已不能滿足重載交通荷載標準要求。特別是在超重車輛作用下，橋梁承載能力偏低。 2） 原橋主體結(jié)構(gòu)良好，但橋梁桁架腹桿局部出現(xiàn)裂縫，兩端橋臺及石拱未發(fā)現(xiàn)明顯損壞。 3） 橋面部分空心板損壞嚴重，部分已斷裂，檢查已損壞的空心板發(fā)現(xiàn)，混凝土質(zhì)量不佳，且配筋較少。 根據(jù)上述存在的問題，本著節(jié)省投資、滿足交通的原則，擬對林州市漳河橋進行加固加固提載改造。具體設(shè)計方案如下： 拆除原橋橋面鋪裝及空心板、人行道和欄桿，用 C40 的混凝土對原桁架拱的上、下弦桿及腹桿進行加固，橋面板更換成無粘結(jié)部分預(yù)

5、應(yīng)力型梁。使荷載標準由原汽車15、掛車80 提高到汽車20、掛車100。橋梁結(jié)構(gòu)體系、橋?qū)捈皹蜷L保持不變。 2.1 基本設(shè)計資料 設(shè)計荷載 行車道：汽車20、掛車100 人行道：3.5kn/m2 橋面寬度：凈-7+20.75 米人行道； 橋梁全寬：9 米。 2.2 橋型布置及結(jié)構(gòu)形式 1）橋型布置 本橋為舊橋加固提載改造橋梁。橋型布置不變，橋面凈寬 7 米，兩側(cè)為 0.75 米的人行道，橋梁全寬 9 米，橋梁全長 131.20 米，橋面設(shè)兩道伸縮縫，橋面鋪裝采用 C40 的防水混凝土和瀝青混凝土。 2）橋梁結(jié)構(gòu) 本橋結(jié)構(gòu)形式不變，為石拱和鋼筋混凝圖桁架拱組合體系，兩端橋臺腹拱為 3 孔 4.2

6、米石拱結(jié)構(gòu)，中部主拱為 1 孔 80 米鋼筋混凝土桁架拱。橋面板采用 8.71.185 米無粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力型梁，梁與梁之間為企口縫鉸接，橋面伸縮縫采用 GQFC60 型毛勒伸縮縫。橋臺為重力式橋臺，基礎(chǔ)為擴大基礎(chǔ)。 2.3 橋梁設(shè)計的要點 老橋原設(shè)計荷載為汽車15、掛車80，并且已使用多年，中部主跨鋼筋混凝土桁架拱肋部分腹桿已出現(xiàn)裂縫，應(yīng)多次電算及手算校核，原橋的桁架拱肋不能達到汽車20、掛車100 的荷載標準。 根據(jù)計算結(jié)果， 采用加大原桁架拱肋桿件的方法進行加固。 具體措施為： （1） 下弦桿采用上側(cè) C40 混凝土加厚的措施，加厚厚度依受力計算，從拱腳 40cm漸變到拱頂 12cm，加厚

7、部分布 14 根25 HRB335 鋼筋。見下圖 3 所示： 圖 3 下弦桿加固設(shè)計圖（單位：cm） （2） 腹桿兩側(cè)采用 C40 混凝土各加寬 12.5cm，每側(cè)布 4 根25 HRB335 鋼筋。見下圖 4 所示： 圖 4 腹桿加固設(shè)計圖（單位：cm） （3） 空腹段上弦桿兩側(cè)采用 C40 混凝土各加寬 12.5cm，每側(cè)布 8 根25 及16 HRB335 鋼筋。實腹段兩側(cè)用 C40 混凝土各加寬 17.5cm，并按受力狀況配加固鋼筋。見下圖 5 所示： 圖 5 上弦桿加固設(shè)計圖（單位：cm） 2.3.2 下部結(jié)構(gòu)為建在巖石地基上的漿砌塊石橋臺及基礎(chǔ)，經(jīng)現(xiàn)場檢測及理論驗算，下部結(jié)構(gòu)能滿足

8、提載后的要求，不再進行加固處理。 2.4 桁架拱橋行車道板型梁設(shè)計 重新更換橋面板，為減少恒載，采用從跨中向兩端變截面的無粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土型梁。型梁采用 C40 混凝土，每片梁配 6 根鋼絞線。鋼絞線采用專用 BUPC 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力高強度低松弛鋼絞線，標準強度 1860Mpa，控制應(yīng)力con=0.75fpk =1395MPa，預(yù)應(yīng)力張拉形式為后張法，采用一端張拉，張拉時采用雙控。見下圖 6 所示： 圖 6 型梁設(shè)計圖（單位：cm） 2.5 桁架拱橋加固有限元分析 3 3 桁架拱橋加固施工桁架拱橋加固施工 3.1 下弦桿加固施工 （1）先將下弦桿頂部鑿毛、灑水，以利新老混凝土的良好粘結(jié)； （

9、2）安放鋼筋； （3）澆筑混凝土，混凝土澆筑必須自拱腳開始，從兩端對稱向中間進行。 3.2 加固實腹段 （1） 先將實腹段頂部鑿毛、灑水，以利新老混凝土的良好粘結(jié)； （2） 安放鋼筋； （3） 澆筑混凝土，混凝土澆筑必須自拱腳開始，從兩端對稱向中間進行。 3.3 加固橫系梁 （1）先將橫系梁兩側(cè)鑿毛、灑水，以利新老混凝土的良好粘結(jié)； （2）鉆孔，穿鋼筋； （3）支模澆筑混凝土； （4）加固橫系梁應(yīng)對稱從兩端橫系梁向中間橫系梁進行。 3.4 加固腹桿（貼鋼板進行加固） （1）將原腹桿兩側(cè)混凝土表面清鑿平順，使其堅硬干凈； （2）對腹桿裂縫用環(huán)氧樹脂砂漿液處理； （3）對腹桿按設(shè)計位置鉆孔并安裝膨

10、脹螺栓，埋設(shè)必須牢固，具有可靠的抗拔力； （4）按膨脹螺栓孔位尺寸，精確在待粘貼的鋼板上鉆孔，鋼板要求平整無銹； （5）在腹桿表面和鋼板表面粘貼面同時涂抹均勻環(huán)氧水泥漿，然后及時粘貼在腹桿，擰緊膨脹螺栓， 此時， 鋼板四周如有膠水擠出， 證明鋼板與腹桿粘貼密實， 否則應(yīng)壓漿補灌，確保有效粘貼面在 90%以上； （6）鋼板與腹桿粘貼強度達到 80%以后，在鋼板表面涂抹一層環(huán)氧水泥膠作防護層，待其干硬后再涂抹一遍水泥凈漿，使之與腹桿顏色一致； （7）腹桿加固必須從兩端腹桿向中間對稱進行加固。 3.5 加固上弦桿： （1）將原上弦桿表面鑿毛、灑水處理，以利新老混凝土的良好粘結(jié)； （2）安放鋼筋； （

11、3）支模澆筑側(cè)面混凝土，必須從兩側(cè)向中間進行； （4）支模澆筑上部混凝土，必須從兩側(cè)向中間進行； 上述上弦桿、腹桿、下弦桿的加固施工中應(yīng)注意以下幾點： （1）新老混凝土的結(jié)合處應(yīng)鑿除原混凝土保護層、洗凈后將新老混凝土的箍筋進行焊接，再澆筑新混凝土。 （2）需要鉆孔插入老混凝土的鋼筋，應(yīng)嚴格按設(shè)計的埋入深度施工，插入鋼筋后周圍空隙用環(huán)氧砂漿塞緊。 （3）新澆筑混凝土截面較小，應(yīng)特別注意養(yǎng)護，以防干裂。 3.6 預(yù)制型梁 （1）預(yù)制型梁時應(yīng)采用相應(yīng)技術(shù)措施，保證梁體尺寸的準確性； （2）梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋必須嚴格按設(shè)計圖紙布置，必須在型梁混凝土強度達到設(shè)計強度的 90%后才能進行張拉。預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用超張拉，張拉程序為：010%con105%con持續(xù) 5mincon ，張拉時的理論伸長量為 6.67mm，張拉時必須采用雙控； （3）安裝錨墊板時，必須使錨墊板面與鋼絞線相垂直； （4）張拉時必須嚴格按設(shè)計圖紙中的順序進行； （5）型梁混凝土的澆筑施工必須一次完成。錨固預(yù)應(yīng)力的錨具必須是類錨具； （6）張拉完