橋梁加固設(shè)計方案教學(xué)資料

前言(qiányán)

大連海事大學(xué)

土木工程(tǔmùgōngchéng)混凝土橋梁加固設(shè)計(shèjì)原理第一頁，共95頁。我國舊橋加固(jiāɡù)現(xiàn)狀目前我國的交通事業(yè)建設(shè)正如火如荼，總的情況看從我國東部、中部到西部地區(qū)，在未來10～20年內(nèi)，新建工程逐漸減少，橋梁的養(yǎng)護(hù)、維修、加固及改造工程將逐漸成為主流。從我國的實(shí)際建設(shè)及運(yùn)營情況看，那時將有大量的橋梁或多或少地出現(xiàn)不同的病害，只要社會效益、經(jīng)濟(jì)效益上有價值，都值得加固。實(shí)際上這些年來橋梁加固工程己經(jīng)越來越多，而有關(guān)橋梁加固設(shè)計與計算方面的研究還相對滯后，至今沒有相應(yīng)的加固設(shè)計規(guī)范，有些方面甚至連公認(rèn)的算法都沒有，使設(shè)計者感到難于(nányú)動手。第二頁，共95頁。大家認(rèn)為舊橋加固設(shè)計者除了有扎實(shí)的專業(yè)知識外，最好既有相當(dāng)?shù)脑O(shè)計經(jīng)驗，又有相當(dāng)?shù)氖┕そ?jīng)驗，所完成的設(shè)計施工圖才較合理、可靠、現(xiàn)實(shí)、施工質(zhì)量容易保證、修改變更少、造價合理、加固效果好，不僅能治“標(biāo)”，能治“本”的盡量治“本”。否則如果只有設(shè)計經(jīng)驗，所出加固方案可能有施工不現(xiàn)實(shí)，難于做到或做好，影響(yǐngxiǎng)加固效果和成本，施工圖中有些細(xì)節(jié)問題不明確，理論上能做但施工時做不到或質(zhì)量難于保證，造成修改或變更多，也影響(yǐngxiǎng)加固效果和加固成本。第三頁，共95頁。如果只有施工經(jīng)驗，所出加固方案及施工圖，可能缺乏對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地受力分析及病害成因及趨勢分析，往往該加固的部位加固不夠或太多，不需要加固的地方也加固，造成多花了錢，加固效果還不好。作者從參與的眾多舊橋加固評審會上看到很多設(shè)計者在加固材料的用量上比較隨意，憑經(jīng)驗、憑感覺用材料的人不少，是否浪費(fèi)材料或是達(dá)不到最好的加固效果，自己不清楚，業(yè)主更不知道，大多沒有作加固計算，有的高資質(zhì)設(shè)計單位也只對加固前的結(jié)構(gòu)作些復(fù)核性計算，最多作加固后的承載力計算。但大家(dàjiā)知道構(gòu)件的病害往往在正常使用階段中表現(xiàn)出來，承載能力主要說明構(gòu)件是否安全，能安全使用的構(gòu)件并非就沒有病害，因此還要作截面上各材料的應(yīng)力強(qiáng)度計算，才能反映出構(gòu)件是否有病害、程度如何及發(fā)展趨勢。第四頁，共95頁。作者認(rèn)為“應(yīng)力強(qiáng)度計算是反映構(gòu)件病害的必要依據(jù)，承載能力計算是構(gòu)件安全使用的最后保障”，兩者均不可缺?，F(xiàn)實(shí)加固計算中，常出現(xiàn)承載能力極限狀態(tài)滿足要求，但構(gòu)件確實(shí)存在許多病害，于是一種做法是加大車輛設(shè)計荷載使承載力不滿足要求，但又缺乏可靠的超載資料；另一種做法是根據(jù)各種病害及程度通過一些算法得出各種折減系數(shù)，對承載力進(jìn)行折減，以說明構(gòu)件不滿足承載力要求，構(gòu)件加固后又補(bǔ)足大于等于被折減的承載力，這種做法雖有一定科學(xué)依據(jù)，但也有不少人為評判因素，同樣不能反映控制截面上各種材料(cáiliào)的工作狀況。本人認(rèn)為橋梁加固設(shè)計計算應(yīng)該既作截面上各材料(cáiliào)的應(yīng)力強(qiáng)度計算，也作承載力計算，由于材料(cáiliào)的應(yīng)力強(qiáng)度往往優(yōu)先控制設(shè)計，再加上承載力計算中有時要用到應(yīng)力計算的結(jié)果，因此先作應(yīng)力強(qiáng)度計算，后作承載力計算，兩者均應(yīng)符合要求。第五頁，共95頁。橋梁(qiáoliáng)檢測中有待解決的主要問題

預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)控制截面處各材料的有效預(yù)應(yīng)力現(xiàn)場測定；砼中鋼筋銹蝕(xiùshí)情況的現(xiàn)場量化測定；砼中多層鋼筋的大小及位置的現(xiàn)場測定等。第六頁，共95頁。橋梁(qiáoliáng)檢測中有待完善的主要問題

砼強(qiáng)度的現(xiàn)場測定；拉索、吊桿、纜索的索力現(xiàn)場測定；其它已有檢測，如裂縫、炭化、有害物質(zhì)含量(hánliàng)、變形等的準(zhǔn)確、快速、輕便化等。第七頁，共95頁。橋梁評價中有待完善的主要(zhǔyào)問題如何(rúhé)根據(jù)橋梁檢測的結(jié)果對其進(jìn)行評價是一項較復(fù)雜的工作，目前國內(nèi)有兩個部門頒發(fā)的規(guī)范：一是交通部門的《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》，二是建設(shè)部的《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》，這兩部規(guī)范的評價方法思路大體一樣，但后者的量化程度高些，但都存在一定的人為因素，當(dāng)橋梁所處的狀況等級可上也可下時，往往不同人會評價出不同的結(jié)果，一般相差一個等級，極少數(shù)有相差兩個等級的。因此如何(rúhé)進(jìn)一步量化指標(biāo)，減少人為因素仍是今后要做的工作。第八頁，共95頁。第一章橋梁上部結(jié)構(gòu)(jiégòu)常見病害、成因及可選的加固方法1.1概述以鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土材料修建的各類橋梁占我國現(xiàn)役(xiànyì)橋梁的絕大多數(shù)，由于各種原因，使用多年后，或多或少都出現(xiàn)一些病害，特別是近些年來許多地區(qū)交通流量增大及重車增多，橋梁出現(xiàn)的病害較多，相當(dāng)一部分橋梁已到了不得不加固或者是不加固不讓人放心的地步，前者得限制交通或者中斷交通，撥專項資金搶修。后者雖不必限制交通，但數(shù)量甚多，管養(yǎng)單位也在設(shè)法籌集資金，以盡快動工加固。以下所述的橋梁常見病害，主要指直接影響到結(jié)構(gòu)承載能力，屬結(jié)構(gòu)受力性并需要加固的各種病害，而對于只需要作正常養(yǎng)護(hù)維修的非結(jié)構(gòu)受力性缺陷或病害較少涉及。第九頁，共95頁。對于裂縫寬度的限制值，采用《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》JTGH11-2004的表3.5.2－4及《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》CJJ99-2003的表5.4.2所規(guī)定的恒載裂縫寬度限制值，縫寬小于規(guī)范要求的，采用涂刷環(huán)氧膠封閉?？p寬大于規(guī)范要求的，若是非結(jié)構(gòu)受力裂縫，則采用壓力灌縫處理，若是結(jié)構(gòu)受力裂縫，則不僅要治標(biāo)，還要治本，采用各種加固方法來消除或部分消除裂縫產(chǎn)生的原因。1.2鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土簡支板橋簡支板橋是小跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)型式，鋼筋混凝土板橋的跨徑常為5～13米，有空心板和實(shí)心板，施工方法有預(yù)制裝配(zhuāngpèi)和整體現(xiàn)澆。預(yù)應(yīng)力板橋的跨徑常為10～20米，一般為空心板，預(yù)制裝配(zhuāngpèi)的較多。第十頁，共95頁。1）鋼筋混凝土整體現(xiàn)澆簡支板橋常見的病害有：（1）跨中附近板底由下而上的豎向裂縫，一般有多條，靜態(tài)裂縫寬度有可能超過規(guī)范限制值，圖1.2－1，有時還伴隨(bànsuí)著跨中下?lián)?，表明抗彎能力已不足；圖1.2－1整體式板橋(bǎnqiáo)跨中豎向裂縫第十一頁，共95頁。（2）跨中附近板底縱向裂縫，一般也可能有多條，有的靜態(tài)裂縫寬度也會超過規(guī)范要求(yāoqiú)，圖1.2－2。這很可能是設(shè)計圖采用了預(yù)制裝配的標(biāo)準(zhǔn)圖配筋，施工時卻改用現(xiàn)澆，將單向板變成整體式雙向板，改變了板的受力方式，導(dǎo)致板底橫向配筋嚴(yán)重不足，在橫向彎矩作用下，引起板底產(chǎn)生縱向裂縫。圖1.2－2整體式板橋跨中段(zhōnɡduàn)板底縱向裂縫第十二頁，共95頁。2）鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制裝配簡支板橋常見的病害有：（1）裝配式簡支板可有橋面鉸接(jiǎojiē)縫處出現(xiàn)縱向裂縫，這主要是鉸接(jiǎojiē)縫施工質(zhì)量差，造成各板塊的整體性連接差；（2）也可有支座脫空現(xiàn)象產(chǎn)生，由于每塊板的兩端各有2個支座，每跨橋都有較多支座，如果施工時支座墊石標(biāo)高有誤差，或預(yù)制安裝時板有翹曲，或墩臺有不均勻沉降都會導(dǎo)致部分支座脫空；（3）鋼筋混凝土的簡支板跨中附近板底有由下而上的豎向裂縫，縫寬有可能超過規(guī)定要求，或有跨中下?lián)?，抗彎能力不足，圖1.2－1；第十三頁，共95頁。（4）板底出現(xiàn)縱向裂縫，預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式簡支板橋大多采用先張法施工，如果由于施工原因造成底板太薄，使得預(yù)應(yīng)力筋周圍混凝土局部應(yīng)力過大，或者由于混凝土中的氯鹽添加劑或者混凝土碳化造成鋼筋生銹，均可能產(chǎn)生沿著鋼筋的板底縱向裂縫；（5）一般(yībān)的空心板在支承端附近不會出現(xiàn)剪切斜裂縫，但近幾年來有的橋梁采用了單塊寬度達(dá)1.5米甚至更大的大空心板，其實(shí)相當(dāng)于小箱梁，腹板厚度不大時，邊板的腹板上有可能發(fā)現(xiàn)斜裂縫。第十四頁，共95頁。對上述各種病害可選的加固方法有：（1）對板底產(chǎn)生的縱、橫向裂縫，當(dāng)縫寬超過規(guī)范的限制時，均可采用粘貼(zhāntiē)鋼板法或粘貼(zhāntiē)纖維復(fù)合材料法加固。但對解決跨中下?lián)系男Ч缓茫唬?）預(yù)應(yīng)力加固法，在板底錨固多根平行的預(yù)應(yīng)力細(xì)鋼絲，張拉后覆蓋特制混凝土，圖1.2－3，或者設(shè)轉(zhuǎn)向托架后折線形布鋼束張拉，預(yù)應(yīng)力鋼索穿過兩端板中斜孔錨固于鋪裝層下，圖1.2－4，詳見第三章；

圖1.2－3板底錨固多根預(yù)應(yīng)力鋼絲(ɡānɡsī)第十五頁，共95頁。圖1.2－4折線形(xiànxínɡ)布置體外預(yù)應(yīng)力索圖1.2－5跨中增加支撐(zhīchēng)變簡支為連續(xù)第十六頁，共95頁。（3）改變結(jié)構(gòu)體系法，如簡支板變連續(xù)板，小跨徑板橋可在跨中或跨中附近增設(shè)橋墩或斜撐，圖1.2－5，但應(yīng)注意在中支點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)，應(yīng)結(jié)合橋面改造，增設(shè)足夠的受拉鋼筋。以上兩種方法對解決跨中下?lián)闲Ч^好；（4）錨噴混凝土加固法，在板底錨固鋼筋網(wǎng)后，噴射混凝土覆蓋。其實(shí)質(zhì)是增加板底配筋，類似于圖1.2－3，只不過板底增加的是普通鋼筋網(wǎng)；（5）對橋面鉸縫處的縱向裂縫，只有通過橋面改造來解決，如增加橋面橫向鋼筋布置(bùzhì)，加厚鋪裝層等；（6）對板橋支座脫空現(xiàn)象，可采用更換，加鋼墊板，楔緊等方法解決。第十七頁，共95頁。1.3鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)板橋鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)板橋一般采用實(shí)心板截面或空心板截面，大多采用現(xiàn)澆施工，跨徑在20米以下，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)板跨徑偏大些，一般采用后張法，有等高度的，也有變高度的。城市橋梁中的跨線橋、人行橋應(yīng)用多一些。鋼筋混凝土連續(xù)板的應(yīng)用更多。常見病害有：（1）筋混凝土連續(xù)板橋各跨中附近板底由下而上的多條豎向裂縫，橫向有可能貫通，屬彎曲裂縫，表明抗彎能力不夠；（2）筋混凝土連續(xù)板橋各墩頂處橋面開裂，橋下滲水，一般都橫向貫通，裂縫可有一條到多條，可由活荷載引起，也可由墩臺不均勻沉降引起，圖1.3－1，說明(shuōmíng)負(fù)彎矩較大，支點(diǎn)截面抗彎能力不足；第十八頁，共95頁。（3）各跨中附近(fùjìn)板底出現(xiàn)縱向裂縫，類似于圖1.2－2，要么是鋼筋混凝土板底橫向鋼筋配置不足，要么是混凝土保護(hù)層太薄，預(yù)應(yīng)力筋周圍混凝土局部應(yīng)力過大，或是混凝土中的添加劑等原因使鋼筋生銹，導(dǎo)致沿鋼筋產(chǎn)生裂縫；（4）跨中下?lián)?，要么是施加的預(yù)應(yīng)力不足，要么是跨中鋼筋混凝土板底豎向裂縫過多過寬導(dǎo)致剛度降低，撓度增大。圖1.3－1連續(xù)(liánxù)板支點(diǎn)頂面和跨中底面豎向裂縫第十九頁，共95頁。上述病害可選的加固方法有：（1）對板底裂縫，當(dāng)縫寬超過規(guī)范要求時，可采用粘貼鋼板或粘貼纖維復(fù)合材料法加固；（2）對墩頂處橋面開裂，可采用在負(fù)彎矩區(qū)的混凝土鋪裝層內(nèi)增設(shè)受拉普通鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋，提高支點(diǎn)截面抗彎能力；（3）預(yù)應(yīng)力加固法，在板底設(shè)轉(zhuǎn)向托架，按折線形(xiànxínɡ)布束張拉，此法對各種因受力產(chǎn)生的病害均有利，圖1.3－2，詳見第三章；（4）改變結(jié)構(gòu)體系法，如在跨中或跨中附近增設(shè)斜支撐，解決跨中下?lián)线^大，或預(yù)應(yīng)力不足，類似于圖1.2－5，但應(yīng)增強(qiáng)支撐截面負(fù)彎矩區(qū)的受拉鋼筋。第二十頁，共95頁。圖1.3－2折線形體外預(yù)應(yīng)力索加固連續(xù)(liánxù)板橋圖1.4－1簡支梁跨中梁底豎向裂縫(lièfèng)及支承端附近腹板斜裂縫(lièfèng)第二十一頁，共95頁。1.4鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁是所有運(yùn)營中橋梁數(shù)量最多的梁橋，其斷面形式(xíngshì)常有T形、Ⅰ字形、箱形和各種形式(xíngshì)的組合。鋼筋混凝土簡支梁的跨徑一般在10～20米，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁跨徑一般在16～50米，少量有更大的。施工方式大多采用預(yù)制裝配，少量采用現(xiàn)澆施工。由于呈肋板形截面，自重輕抗彎能力及跨徑比板橋大，病害種類也要多些。第二十二頁，共95頁。1）鋼筋混凝土簡支梁橋常見病害有：（1）跨中附近梁底由下而上的豎向彎曲裂縫，數(shù)量隨跨徑增大而增多，恒載裂縫寬度有可能超過規(guī)范限制值，有的還伴有跨中下?lián)线^大；（2）兩支承端附近腹板上的斜向裂縫系主拉應(yīng)力過大或腹板抗剪不足(bùzú)等引起的剪切病害，圖1.4－1；（3）梁腹板上的豎向裂縫，多位于薄腹板的中部，中間寬兩頭細(xì)，未向上、向下延伸，多系混凝土養(yǎng)護(hù)差、或溫度、或腹板上的水平筋太少等原因所致的收縮裂縫，主要影響結(jié)構(gòu)的耐久性；（4）橋面上沿翼緣板接縫處的縱向裂縫，較多發(fā)生在預(yù)制裝配T梁橋翼緣采用鉸接或橫向聯(lián)系受損較大的裝配式簡支梁橋。此種病害會造成惡性循環(huán)，加重單片梁的其他病害程度；（5）其他施工原因產(chǎn)生的裂縫，這些裂縫在工程竣工前就能發(fā)現(xiàn)。第二十三頁，共95頁。2）預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋如果是按部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件設(shè)計的簡支梁，鋼筋混凝土簡支梁有的病害它都可能有，只是程度不同而已，不再(bùzài)復(fù)述。但也與全預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁有一些共同的病害。對于全預(yù)應(yīng)力及部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件正常使用條件下不允許出現(xiàn)裂縫，如果出現(xiàn)，不論縫寬大小都應(yīng)找出原因進(jìn)行處理或加固。第二十四頁，共95頁。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁不同于鋼筋混凝土簡支梁的其他(qítā)常見病害：（1）張拉錨具的錨下縱向裂縫，長度一般不超過梁高，主要為錨下局部應(yīng)力集中產(chǎn)生的劈裂拉力所致；（2）沿預(yù)應(yīng)力鋼束的縱向裂縫，主要為預(yù)應(yīng)力鋼束保護(hù)層過薄，鋼束處局部應(yīng)力過大產(chǎn)生劈裂或是混凝土保護(hù)層碳化后預(yù)應(yīng)力筋生銹所致；（3）跨中下?lián)线^大超過規(guī)范容許值，跨中截面不一定開裂。主要為施加預(yù)應(yīng)力不足或預(yù)應(yīng)力損失過大所致。第二十五頁，共95頁。上述各種病害可選的加固方法有：（1）對梁底彎曲裂縫和沿預(yù)應(yīng)力筋的縱向裂縫可采用粘貼鋼板、粘貼纖維(xiānwéi)復(fù)合材料的方法加固，也可采用增大截面法加固，增加鋪裝層厚度，加大截面受壓區(qū)面積對提高抗彎強(qiáng)度和剛度有利，但增加高度有限，同時也增加自重，如果增加梁底截面高度，實(shí)際上是增加配筋；（2）對于腹板上的斜裂縫，可在與裂縫反向并近似與水平線成45°，即大致正交于斜裂縫的方向粘貼鋼板或纖維(xiānwéi)復(fù)合材料，對梁高度矮，鋼板或纖維(xiānwéi)錨固長度不足時，可粘貼成U形箍和加壓條的形式，圖1.4－2；1.4－2粘貼鋼板(gāngbǎn)或纖維復(fù)合材料進(jìn)行抗彎及抗剪加固第二十六頁，共95頁。（3）對于腹板上的收縮裂縫(lièfèng)和錨固區(qū)的裂縫(lièfèng)，視縫寬大小采用環(huán)氧膠封閉或灌縫處理；（4）對橋面縱向裂縫(lièfèng)，可結(jié)合鋪裝層改造增加厚度和橫向配筋，或者增加或者加大橫隔板；（5）上述各種(ɡèzhǒnɡ)因受力引起的病害，均可采用體外預(yù)應(yīng)力加固法，具體的做法有多種，如圖1.4－3示意，詳見第三章。此法的設(shè)計、施工復(fù)雜，但效果較好；圖1.4－3體外預(yù)應(yīng)力索加固(jiāɡù)簡支梁第二十七頁，共95頁。（6）對病害(bìnghài)較多，較重的某一單片梁，條件許可時，可割開橫向聯(lián)系更換增大剛度后的新梁，同時減少其它梁的荷載分布。多數(shù)情況下邊梁病害(bìnghài)較重，圖1.4－4。圖1.4－4更換新梁并改善(gǎishàn)荷載橫向分布第二十八頁，共95頁。1.5鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁及懸臂梁橋連續(xù)梁橋及懸臂梁橋的截面形式常有T形、I形和箱形，跨徑30米以上的大多采用箱形，并采用變高度的不等跨梁，等高度的鋼筋混凝土連續(xù)梁一般跨徑在30米以下，變高度的鋼筋混凝土連續(xù)梁或懸臂梁一般跨徑在50米以下，跨經(jīng)偏大仍采用鋼筋混凝土材料的此類橋梁比較費(fèi)材料，而且橋面負(fù)彎矩區(qū)易出現(xiàn)橫向裂縫。等高度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁一般跨徑在60米以下，而變高度的預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁跨徑大多100米以下，但100米以上也是常有的，連續(xù)梁跨徑大多在200米以下，但200米以上也是常有的。這類橋梁在跨越障礙物或城市(chéngshì)立交橋中較多采用，不論跨徑大小均容易出現(xiàn)各種病害。第二十九頁，共95頁。常見(chánɡjiàn)病害有：1）鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁（1）懸臂梁牛腿端下?lián)线^大，常有墩頂橋面開裂。主要是懸臂部分剛度不夠，尺寸偏小，超重車影響，或者是縱向預(yù)應(yīng)力損失較大，施工質(zhì)量差等造成；（2）懸臂梁牛腿處局部裂縫，圖1.5－1，原因主要是配筋不足，高度偏小，溫度影響或者是掛梁與牛腿連接不順，形成跳車，局部沖擊過大等所致；圖1.5－1牛腿處局部(júbù)裂縫第三十頁，共95頁。（3）如果懸臂梁的錨固孔跨徑過大，在尺寸偏小或配筋不足時，很有可能出現(xiàn)跨中下?lián)匣蚩缰辛旱棕Q向裂縫；（4）預(yù)應(yīng)力筋錨固齒板后的斜向裂縫，這是所有預(yù)應(yīng)力箱梁可能出現(xiàn)的病害，圖1.5－2，主要(zhǔyào)是齒板附近應(yīng)力集中過大，普通鋼筋配置偏少、預(yù)應(yīng)力束錨固過于集中等引起；（5）箱梁頂、底板縱向裂縫，圖1.5－3，主要(zhǔyào)是頂、底板橫向彎矩過大，無橫向預(yù)應(yīng)力、箱梁橫向彎曲空間效應(yīng)、板厚偏小，橫向配筋不足，箱梁內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生溫度應(yīng)力等原因所致；圖1.5－2錨固齒板后開裂(kāiliè)第三十一頁，共95頁。圖1.5－3箱梁頂、底板縱向(zònɡxiànɡ)裂縫（6）箱梁頂、底板梗腋處的縱向裂縫，頂板梗腋處主要是該處有大量預(yù)應(yīng)力縱向鋼束通過，局部應(yīng)力過大，或者是箱梁的正剪力滯效應(yīng)考慮不足，或者是偏心荷載下箱梁畸變扭轉(zhuǎn)引起腹板上下端(xiàduān)局部應(yīng)力過大等所致；（7）箱梁腹板中部的豎向裂縫，常發(fā)生在脫模2～3天內(nèi)，上下沒有延伸，施加預(yù)應(yīng)力后大多會閉合，這主要與混凝土收縮或箱梁內(nèi)外溫差或腹板水平筋不足，或混凝土混合料質(zhì)量有關(guān)；第三十二頁，共95頁。（8）箱梁腹板上的斜裂縫，如圖1.5－4，一般發(fā)生在墩臺(dūntái)支承點(diǎn)至反彎點(diǎn)間的梁段上，屬剪切裂縫，產(chǎn)生原因比較復(fù)雜，主要有縱向或豎向預(yù)應(yīng)力不足，或損失過大，箱梁內(nèi)外溫差過大，箱梁的抗彎或抗扭剛度不足，偏心荷載下箱梁畸變應(yīng)力過大，腹板厚度偏小，剪力滯效應(yīng)影響，非預(yù)應(yīng)力鋼筋配置不足，混凝土混合料及添加劑影響，施工不當(dāng)，縱向預(yù)應(yīng)力束直線形布置，跨徑布置不合理等原因引起；圖1.5－4箱梁腹板上斜向開裂(kāiliè)第三十三頁，共95頁。（9）箱梁腹板上的水平裂縫，圖1.5－5，主要由箱梁橫向彎曲空間效應(yīng)(xiàoyìng)與內(nèi)外溫差應(yīng)力使腹板內(nèi)側(cè)或外側(cè)產(chǎn)生較大的豎向應(yīng)力、箱梁橫向剛度不足，畸變應(yīng)力影響，豎向預(yù)應(yīng)力不足等原因引起；圖1.5－5箱梁腹板上水平裂縫第三十四頁，共95頁。（10）懸臂施工時各分段接縫或合攏段接縫出現(xiàn)(chūxiàn)裂縫，多由于施工接頭處理不好，成為薄弱截面，在縱向彎矩、混凝土收縮或較大溫差應(yīng)力等作用下開裂，或者由于預(yù)制拼裝接縫不密實(shí)，橋面開裂后，接縫滲水、鋼筋銹蝕等。（11）在箱梁較寬時，也容易出現(xiàn)(chūxiàn)橫隔板或橫梁跨中產(chǎn)生豎向裂縫，圖1.5－6，這主要是橫隔板或橫梁中施加的橫向預(yù)應(yīng)力不足或損失過大，或箱梁抗扭能力差等引起。圖1.5－6橫隔板局部(júbù)裂縫第三十五頁，共95頁。2）鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁（1）跨中下?lián)线^大，往往伴隨著跨中梁底橫向開裂，墩頂處橋面開裂或腹板斜裂縫，主要原因是抗彎剛度不夠，如梁高偏矮，腹板偏薄，縱向預(yù)應(yīng)力不足或損失過大等原因造成。其他病害與鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁的（4）～（11）相同。上述各種病害可選的加固方法有：（1）對于(duìyú)懸臂梁牛腿端下?lián)线^大，最有效的方法是補(bǔ)加預(yù)應(yīng)力，利用變高度梁的特點(diǎn)，在鋪裝層中布置通長無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力索，錨固在牛腿上，鋪裝層與箱梁頂板間應(yīng)通過植入大量錨筋傳遞橋面預(yù)應(yīng)力，圖1.5－7，單箱多室截面并有足夠箱高時，可在中腹板頂部兩側(cè)布置通長體外束，錨固在腹板上，圖1.5－8，但均要注意對錨固孔的影響，詳見第三章第四節(jié)；第三十六頁，共95頁。圖1.5－8懸臂梁負(fù)彎矩區(qū)中腹板兩側(cè)(liǎnɡcè)布置體外預(yù)應(yīng)力索圖1.5－7懸臂梁負(fù)彎矩區(qū)鋪裝層中布置(bùzhì)預(yù)應(yīng)力索第三十七頁，共95頁。（2）對于(duìyú)牛腿處裂縫，常在兩側(cè)粘貼塊形鋼板或鋼板條，圖1.5－9。如果箱內(nèi)牛腿處能進(jìn)人操作，可考慮從外面鉆斜孔后穿預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固，圖1.5－10；圖1.5－10牛腿處鉆孔(zuànkǒnɡ)設(shè)預(yù)應(yīng)力錨筋圖1.5－9牛腿兩側(cè)(liǎnɡcè)貼塊形鋼板第三十八頁，共95頁。圖1.5－11變高度(gāodù)連續(xù)梁箱內(nèi)布置直線形體外預(yù)應(yīng)力索（3）對連續(xù)梁跨中和懸臂梁錨固孔跨中下?lián)线^大，最有效(yǒuxiào)的方法是體外預(yù)應(yīng)力加固，利用變高度梁的特點(diǎn)，在箱內(nèi)腹板兩側(cè)布置直線形或折線形體外預(yù)應(yīng)力束加固，圖1.5－11和圖1.5－12，對等高度連續(xù)梁宜采用折線形布束加固，圖1.5－13，詳見第三章第四節(jié)；（4）對預(yù)應(yīng)力錨固齒板附近的裂縫一般(yībān)采用灌縫后粘貼薄鋼板或碳纖維等復(fù)合材料加固；第三十九頁，共95頁。圖1.5－12變高度連續(xù)箱梁內(nèi)布置折線(zhéxiàn)形體外預(yù)應(yīng)力索圖1.5－13等高度連續(xù)箱梁內(nèi)布置折線(zhéxiàn)形體外預(yù)應(yīng)力索第四十頁，共95頁。（5）墩頂處橋面橫向裂縫，可采用鑿除鋪裝層混凝土，在頂板面增設(shè)縱向普通受拉鋼筋或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力鋼束錨固在現(xiàn)澆層中，類似于圖1.5－7?；蛟谙鋬?nèi)腹板兩側(cè)的截面重心軸以上設(shè)體外預(yù)應(yīng)力索加固，類似于圖1.5－8；（6）對連續(xù)梁跨中梁底橫向裂縫，或分段接頭橫向裂縫，常采用縱向粘貼鋼板或碳纖維等復(fù)合材料加固；或采用體外預(yù)應(yīng)力索加固。對于分段拼裝接頭裂縫，若屬于非受力引起，只需灌膠封閉即可；（7）對箱梁頂、底板縱向裂縫，常采用橫向粘貼鋼板或其它(qítā)纖維復(fù)合材料或增設(shè)橫向聯(lián)系等方法加固。如果頂板底面縱向開裂，主要是因頂板橫向跨度過大，又未設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力所致，可考慮在頂板上面的鋪裝層中增設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力筋，如圖1.5－14，并在鋪裝層與頂板間植入大量錨筋來傳遞橋面預(yù)應(yīng)力；（8）對箱梁頂、底板梗腋處的縱向裂縫及腹板豎向裂縫，可采用封閉、灌縫或粘貼纖維復(fù)合材料加固；第四十一頁，共95頁。圖1.5－14箱梁頂面鋪裝層中增設(shè)(zēnɡshè)橫向預(yù)應(yīng)力筋（9）對腹板上的斜裂縫，可采用在腹板上粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料，類似于圖1.4－2所示?；蜻m當(dāng)增加腹板厚度，或在縱向(zònɡxiànɡ)或豎向施加預(yù)應(yīng)力等方法加固；（10）對腹板上的水平裂縫，可采用在腹板上粘貼豎向鋼板或纖維復(fù)合材料，或增加橫向聯(lián)系，如增設(shè)橫隔板等，或施加豎向預(yù)應(yīng)力加固；第四十二頁，共95頁。（11）對箱梁內(nèi)的橫隔板或橫梁跨中豎向開裂，可在橫隔板兩側(cè)補(bǔ)加橫向體外預(yù)應(yīng)力，并穿出箱壁錨固，圖1.5－15?；蛟鲈O(shè)橫隔板，增強(qiáng)抗橫向彎曲(wānqū)及扭轉(zhuǎn)的能力。圖1.5－15橫隔板兩側(cè)(liǎnɡcè)布置體外預(yù)應(yīng)力索平面示意圖第四十三頁，共95頁。1.6預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋T型剛構(gòu)橋，有帶掛梁或鉸的T型剛構(gòu)，也有連續(xù)剛構(gòu)。在上世紀(jì)70年代末至90年代初，我國修建的大跨梁式橋中，帶掛梁的預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)橋是主要的橋型之一，而近十年來代換為預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋。其主要特點(diǎn)為梁、墩固結(jié)在一起，但前者的上部結(jié)構(gòu)類似于懸臂梁橋，后者的上部結(jié)構(gòu)則類似于連續(xù)梁橋，只是橋墩要承受較大的縱向彎矩。當(dāng)然受力上還是有差別，跨徑也增大許多，像雙薄壁墩的連續(xù)剛構(gòu)已達(dá)300米左右。預(yù)應(yīng)力T型剛構(gòu)橋不管是帶掛梁的T型剛構(gòu)，還是連續(xù)剛構(gòu)，常采用變高度的箱梁，預(yù)應(yīng)力懸臂梁及連續(xù)梁橋可能有的病害，它們也同樣可能存在，可選的加固方法也相同(xiānɡtónɡ)，不再贅述。第四十四頁，共95頁。有所區(qū)別的是帶掛梁的T型剛構(gòu)由于懸臂較長，如果施工或設(shè)計質(zhì)量不好(bùhǎo)，特別是施工質(zhì)量差，造成預(yù)應(yīng)力損失大，懸臂抗彎剛度不足等，很容易出現(xiàn)牛腿下?lián)线^大等病害。采用體外預(yù)應(yīng)力索加固時，無粘結(jié)鋼鉸線可布置在箱梁頂面的鋪裝層中，錨固在兩端牛腿處，新、舊混凝土間植入大量錨筋來傳遞橋面預(yù)應(yīng)力，圖1.6－1。

圖1.6－1T型剛構(gòu)橋鋪裝層內(nèi)布置(bùzhì)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力通長索第四十五頁，共95頁。圖1.6－2T型剛構(gòu)橋中腹板兩側(cè)(liǎnɡcè)布置體外預(yù)應(yīng)力通長索當(dāng)箱梁為單箱多室時，可在中腹板兩側(cè)布置通長體外預(yù)應(yīng)力索加固，并穿過(chuānɡuò)墩頂兩道橫隔板的鉆孔，錨固在兩端腹板兩側(cè)的錨座上，圖1.6－2。第四十六頁，共95頁。1.7鋼筋(gāngjīn)混凝土板拱、肋拱及箱形拱橋所謂板拱、肋拱及箱拱主要是按主拱圈截面形式分的，此處主要指上承式拱橋，其組成主要有主拱圈及拱上建筑，拱上建筑包括腹孔（拱式腹孔或梁板式腹孔）、腹孔墩（立柱或橫墻）、橋面板、填料、側(cè)墻、橋面系等，視何種腹孔而定。跨徑可小可大，小的10幾米，大的如箱形肋拱可達(dá)420米，構(gòu)造形式繁多，花樣多變，但很多病害現(xiàn)象大致相同。第四十七頁，共95頁。圖1.7－1拱頂(ɡǒnɡdǐnɡ)下緣及拱腳上緣開裂常見病害有：（1）主拱圈的拱頂下緣及側(cè)面橫向裂縫及拱腳上緣及側(cè)面的橫向裂縫，圖1.7－1。這主要是這兩個截面(jiémiàn)的抗彎強(qiáng)度不足，其具體原因較多，如尺寸偏小，配筋不足，拱軸線不合理、墩臺不均勻沉降或向路堤方向滑動或轉(zhuǎn)動、超重車影響、整體性差、施工質(zhì)量差等引起。如果裂縫的上、下緣位置與上述相反，常為墩臺向橋孔方向滑動或轉(zhuǎn)動；第四十八頁，共95頁。（2）主拱圈（板拱圈）或腹拱圈出現(xiàn)縱向裂縫，圖1.7－2。常伴有墩、臺帽或帽梁縱向裂縫，如果裂縫大致居中，可能是墩、臺基礎(chǔ)的上、下游不均勻沉降引起，如果只是邊拱箱接縫處開裂，一般是接縫的連接不好，整體性差，偏載作用下邊拱箱受力變形(biànxíng)較大引起；圖1.7－2主拱圈或腹拱圈縱向(zònɡxiànɡ)開裂第四十九頁，共95頁。（3）主拱圈局部出現(xiàn)混凝土碎裂，脫落等破壞現(xiàn)象，一般出現(xiàn)在壓應(yīng)力較大(jiàodà)的地方，如邊角處、等截面拱圈的拱腳附近等，材料的抗壓強(qiáng)度不夠，引起劈裂或壓碎，或者是內(nèi)部鋼筋生銹膨脹所致；（4）主拱圈拱腳處的徑向裂縫，主要是材料抗剪強(qiáng)度不足引起；（5）雙曲拱橋的拱波頂出現(xiàn)縱向裂縫或拱肋與拱波連接處環(huán)向開裂，多為各肋間橫向聯(lián)系弱，整體性差，橫截面的組合不合理，墩臺橫向不均勻沉降等所致；（6）拱上排架、梁、柱開裂，特別是短柱兩端開裂壓碎，靠墩、臺或?qū)嵏苟蔚母构叭Φ墓澳_、拱頂開裂經(jīng)側(cè)墻到橋面，側(cè)墻與拱圈連接處脫離及側(cè)墻的其它裂縫，圖1.7－3。主要原因為短柱及腹拱圈未設(shè)鉸，相應(yīng)位置的側(cè)墻及橋面未設(shè)變形縫，在主拱圈變形或墩臺位移作用下拉裂；第五十頁，共95頁。圖1.7－3矮立柱(lìzhù)腳及邊腹拱開裂（7）橋面縱向裂縫，常伴有橫向聯(lián)系豎向開裂，特別是跨中橫向聯(lián)系開裂嚴(yán)重，說明橋梁的橫向整體性差，荷載橫向分布不好；（8）主拱圈采用分段預(yù)制拼裝時，接縫處也可能出現(xiàn)裂縫；（9）拱肋采用鋼管混凝土?xí)r，鋼管表面可能會出現(xiàn)收縮狀褶皺，或管內(nèi)有空洞、離析，常為鋼管厚度不足，套箍作用部分散失，以及鋼管格構(gòu)布置不合理，管壁(ɡuǎnbì)加勁肋不足等引起。第五十一頁，共95頁。上述常見病害可選的加固方法有：（1）因主拱圈為偏心受壓構(gòu)件，如果出現(xiàn)拱頂、拱腳橫向開裂或局部壓碎，最好采用從拱腹面或拱背面增大截面的方法加固，如鑿毛原混凝土表面、植筋和布筋后澆筑混凝土或噴射混凝土，特別是拱腳處裂縫，需要在墩臺帽中植入鋼筋，再增大拱腳段截面，如圖1.7－4及圖1.7－5。其次可采用粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料(cáiliào)，但應(yīng)注意拱腹粘貼材料(cáiliào)過長，受彎后產(chǎn)生徑向撕裂作用的問題。在中、小跨徑拱橋中還可考慮體外預(yù)應(yīng)力加固，但應(yīng)考慮對其它部位的影響。還可采用減輕拱上建筑自重，如更換填料、或挖除填料及側(cè)墻改拱式腹孔為全空腹式梁板腹孔來減輕主拱圈負(fù)擔(dān)，圖1.7－6，但主拱軸線形有所變化，應(yīng)注意驗算。如果是墩臺位移引起的病害，且還在繼續(xù)發(fā)展，則應(yīng)先加固墩臺，消除病因；第五十二頁，共95頁。圖1.7－4增加拱腳段配筋并增大(zēnɡdà)截面圖1.7－5拱腹新增鋼筋(gāngjīn)混凝土襯砌第五十三頁，共95頁。圖1.7－6挖除拱上填料(tiánliào)及側(cè)墻改拱式腹孔為全空腹式梁板腹孔圖1.7－7主拱圈上設(shè)鋼板(gāngbǎn)箍或預(yù)應(yīng)力鋼拉桿第五十四頁，共95頁。（2）對主拱圈或腹拱圈出現(xiàn)的縱向裂縫，墩、臺帽縱向裂縫及墩、臺身豎向裂縫，如裂縫繼續(xù)發(fā)展，則須先加固基礎(chǔ)及其它下部結(jié)構(gòu)，拱圈裂縫應(yīng)視縫寬大小，采用灌漿封閉，增大截面，橫向粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料?；蛟鲈O(shè)多道鋼箍，并盡量做成封閉箍，或通過鋼拉桿，施加橫向預(yù)應(yīng)力等方法加固，圖1.7－7；（3）對雙曲拱橋拱波頂或拱肋與拱波連接處的縱向裂縫，應(yīng)加強(qiáng)或增設(shè)橫向聯(lián)系，增大拱肋或拱板截面或者增加拱肋數(shù)量，減輕拱上建筑自重，如更換腹拱和實(shí)腹段的填料，改橫墻式腹孔墩為立柱式腹孔墩，改拱式腹孔為梁板式(bǎnshì)腹孔等，圖1.7－6。如果是墩、臺橫向不均勻沉降引起的開裂，則應(yīng)先加固地基；第五十五頁，共95頁。（4）對拱上矮立柱上下端裂縫，最好改成縮頸鉸，讓它能適當(dāng)轉(zhuǎn)動，圖1.7－8。對于靠近墩臺及實(shí)腹段的腹拱圈拱腳或拱頂裂縫，如果裂縫較寬至斷裂或兩側(cè)有明顯高差，則要考慮折除重建為三鉸或兩鉸腹孔，否則可暫不管(bùguǎn)它，但相應(yīng)位置處側(cè)墻及橋面的變形縫要設(shè)置好，不然會漏水；圖1.7－8改拱上矮立柱(lìzhù)為鉸接第五十六頁，共95頁。（5）對橋面縱向開裂及橫向聯(lián)系豎向裂縫，應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的橫向整體性，如加大或增加橫梁，結(jié)合翻新橋面，適當(dāng)(shìdàng)加厚混凝土鋪裝層厚度、提高標(biāo)號、增強(qiáng)橋面橫向配筋，有填料的拱橋，將填料挖除并改為現(xiàn)澆混凝土等方法加固；（6）對主拱圈接頭不好產(chǎn)生的裂縫可采用灌縫、植筋連接或補(bǔ)焊連接等方式加強(qiáng)；（7）對鋼管混凝土鋼管表層的折皺，最好采用外包一層鋼筋混凝土增大截面，或加密格構(gòu)間的綴體板，或增加管壁加勁肋。對管內(nèi)空隙則要鉆孔注入環(huán)氧膠漿或水泥漿充滿；第五十七頁，共95頁。（8）對拱頂下?lián)线^多，底面橫向開裂的拱橋，可采用體外預(yù)應(yīng)力索在拱圈彈性(tánxìng)中心以下部位的拱背上設(shè)錨座張拉，使拱頂產(chǎn)生負(fù)彎矩及反拱度，圖1.7－9，但拱腳處也同時產(chǎn)生負(fù)彎矩，應(yīng)加大拱腳段截面來處理，體外索的具體位置及張拉力大小應(yīng)根據(jù)拱圈內(nèi)力（主要是彎矩）的變化反復(fù)試算后確定；圖1.7－9拱上布置(bùzhì)體外預(yù)應(yīng)力索第五十八頁，共95頁。（9）對肋拱、雙曲拱等因拱腳水平位移及下沉造成主拱圈變形過大及開裂，拱軸線與壓力線嚴(yán)重偏離，采用(cǎiyòng)其它補(bǔ)強(qiáng)措施難于奏效時，可采用(cǎiyòng)拱腳頂推復(fù)原調(diào)整拱軸線的方法改善拱圈受力，但此法技術(shù)復(fù)雜，風(fēng)險大，成本也不低，較少采用(cǎiyòng)，此不詳述；

（10）以上各種加固方法中，若對拱上建筑進(jìn)行改造或?qū)χ鞴叭υ龃蠼孛鏁r，在卸載和加載過程中應(yīng)注意單孔和多孔間的均衡對稱性，保證拱圈及墩臺的穩(wěn)定。第五十九頁，共95頁。中、下承式拱橋為肋橋拱，拱肋常為鋼筋混凝土矩形，Ⅰ形或箱形（后者較多）。也常用鋼管或鋼管混凝土，或他們的組合體。從受力體系來講有普通拱（即有推力拱）和系桿拱（即無推力拱），與上承式拱橋的主要構(gòu)件區(qū)別有吊桿、吊桿橫梁（有的還有縱梁）、系桿。吊桿有剛性吊桿和柔性吊桿，后者用得較多。系桿也有剛性與柔性之分，中承式（飛燕式）系桿拱常用柔性的高強(qiáng)鋼絲作為系桿，下承式系桿拱有柔性系桿剛性拱，剛性系桿剛性拱和剛性系桿柔性拱之分，前兩者較普通。除了有類似于上承式拱橋的病害外，還可能有如下病害：（1）吊桿錨頭松脫、銹蝕或鋼絲銹蝕、剪斷(jiǎnduàn)，重點(diǎn)在橋面下的錨頭及短吊桿的兩端錨頭容易出現(xiàn)；1.8中、下承式拱橋(gǒngqiáo)第六十頁，共95頁。圖1.8－1吊桿(diàoɡǎn)橫梁裂縫（2）吊桿橫梁作為簡支梁或雙懸臂簡支梁，常用(chánɡyònɡ)鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土，可能跨中梁底會有豎向彎曲裂縫，靠吊點(diǎn)兩側(cè)的腹板上出現(xiàn)斜裂縫，此外吊點(diǎn)處的橫梁頂面可能出現(xiàn)縱向裂縫，圖1.8－1。吊桿橫梁間有縱梁的梁格系橋面，縱、橫梁的節(jié)點(diǎn)附近以及拱肋與剛性系桿的節(jié)點(diǎn)附近也可能會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象；（3）系桿錨頭的松動、銹蝕，或鋼絲銹蝕、斷絲。剛性系桿因要承受軸力及局部彎矩，類似于彈性支承的連續(xù)梁，也具有受彎構(gòu)件常見的病害，這里不再復(fù)述。第六十一頁，共95頁。上述病害可選的加固方法(fāngfǎ)有：（1）對于吊桿或系桿的錨頭松動或個別滑絲的，條件許可時，應(yīng)重新收緊錨頭張拉松弛的系桿或吊桿來調(diào)整內(nèi)力或標(biāo)高，柔性吊桿大多采用墩頭錨，可通過增加鋼墊塊的方法(fāngfǎ)收緊，系桿若采用夾片錨則應(yīng)補(bǔ)拉重錨。對嚴(yán)重銹蝕、斷絲或無條件張拉收緊的吊桿或系桿，應(yīng)通過預(yù)留孔道換索，沒有預(yù)留孔道的，則應(yīng)采取其它措施將所換吊桿或系桿臨時卸載后再換索，有關(guān)更換吊桿的方法(fāngfǎ)及工藝詳見后續(xù)章節(jié)；（2）對于吊桿橫梁、縱梁或剛性系桿出現(xiàn)的各種裂縫可像本章前幾節(jié)的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁、連續(xù)梁和懸臂梁那樣進(jìn)行加固，如體外預(yù)應(yīng)力法、粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料法等；（3）對縱、橫梁節(jié)點(diǎn)及拱腳節(jié)點(diǎn)裂縫，簡便的方法(fāngfǎ)是粘貼塊狀鋼板或纖維復(fù)合材料，如圖1.8－2。第六十二頁，共95頁。圖1.8－2粘貼塊狀鋼板(gāngbǎn)加固拱腳節(jié)點(diǎn)（3）對縱、橫梁(hénɡliánɡ)節(jié)點(diǎn)及拱腳節(jié)點(diǎn)裂縫，簡便的方法是粘貼塊狀鋼板或纖維復(fù)合材料，如圖1.8－2。第六十三頁，共95頁。1.9鋼筋混凝土剛架拱橋1）剛架拱橋的使用現(xiàn)狀眾所周知，剛架拱橋是在我國改革開放初期，在特殊國情下出現(xiàn)的新型輕型拱橋，那時國內(nèi)缺乏優(yōu)質(zhì)建筑鋼材，水泥供應(yīng)不足，研制這種橋型的目的，是在實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀的前提下，盡量挖掘承載潛力，優(yōu)化結(jié)構(gòu)及尺寸，盡量減少材料用量，以求最為經(jīng)濟(jì)，正因為如此，剛架拱橋才在全國廣泛推廣。二十年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通運(yùn)輸增長較快，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)，無論是交通量或是載重量己成倍增加，加上有些橋梁的部分構(gòu)件施工質(zhì)量并非完全符合設(shè)計要求，這些(zhèxiē)地區(qū)的剛架拱橋病害較為嚴(yán)重。而在交通量和載重量增加不是太多的線路上，多數(shù)剛架拱橋的病害并不嚴(yán)重，還沒有到必須加固的地步，但由于剛架拱橋本身承載潛力偏低，與其它類型的橋梁相比，病害出現(xiàn)率較高。正常情況下，大跨度剛架拱的第六十四頁，共95頁。圖1.9－1剛架拱片構(gòu)造(gòuzào)圖最常見的病害是弦桿和剛節(jié)點(diǎn)處的裂縫，只要(zhǐyào)有病害的剛架拱橋，大多有這類裂縫，但對鋼筋混凝土構(gòu)件來說，只要(zhǐyào)裂縫寬度不超過容許值，也屬正常使用。雖然目前有較多的業(yè)主反對再新建剛架拱橋，但通過對其病害原因的分析，應(yīng)該正確地看待其承載能力及使用性能的問題。2）剛架拱橋常見病害及可選的加固方法剛架拱橋主要由外弦桿、內(nèi)弦桿、實(shí)腹段、拱腿（主拱腿）、斜撐（次拱腿）、橫向聯(lián)系、橋面板及橋面鋪裝層組成，如圖1.9－1。以下將對各構(gòu)件病害現(xiàn)象、病害原因及目前采用的加固方法逐一論述。第六十五頁，共95頁。（1）橋面板剛架拱橋的橋面板常用(chánɡyònɡ)少筋肋腋板或微彎板兩種，極少數(shù)采用矩形實(shí)心板或空心板，前兩種就是在矩形板的基礎(chǔ)上優(yōu)化出來的。鋼筋和混凝土用量較少，重量輕，特別是肋腋板做到了挖空心思，代價是施工復(fù)雜。少筋肋腋板和微彎板不僅配筋少，厚度尺寸也偏小，在短期設(shè)計荷載下肯定沒有問題，長期超載較多的情況下，實(shí)橋病害表明：肋腋板底出現(xiàn)方向不太規(guī)則的裂縫，嚴(yán)重的已露筋、漏水。如果是微彎板則微彎板的加勁肋中部底面均有多條向上延伸的豎向裂縫，其中有的裂縫可延伸至板頂，造成板頂縱向開裂。第六十六頁，共95頁。對上述(shàngshù)病害可選的加固方法有：對底面開裂的肋腋板，可采用粘貼雙向編織的纖維布或粘貼鋼板，纖維的強(qiáng)度不必太高。對加勁肋開裂的微彎板，采用垂直裂縫的單向碳纖維片形成Ｕ字型，粘貼于肋底比貼鋼板方便，微彎板頂?shù)目v向裂縫視寬度大小，采用灌縫和封閉處理。結(jié)合橋面改造，增加現(xiàn)澆層的厚度及強(qiáng)度、加強(qiáng)現(xiàn)澆層內(nèi)的配筋，以改善橋面板的受力狀況。第六十七頁，共95頁。（2）內(nèi)、外弦桿及實(shí)腹段弦桿及實(shí)腹段常采用矩形、工字形、箱型截面，外弦桿為受彎構(gòu)件，內(nèi)弦桿及實(shí)腹段為壓彎（偏心受壓）構(gòu)件。一般拱片產(chǎn)生的裂縫(lièfèng)，常出現(xiàn)在外弦桿上，其次是內(nèi)弦桿和實(shí)腹段。外弦桿豎向裂縫(lièfèng)和大、小節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的斜裂縫(lièfèng)是常見的，只是程度不同而已，當(dāng)然如果裂縫(lièfèng)寬度在容許范圍內(nèi)，也符合設(shè)計要求，或者還不到必須加固的地步。但對病害嚴(yán)重的剛架拱橋，外弦桿和實(shí)腹段跨中底部受拉區(qū)、內(nèi)弦桿的裂縫(lièfèng)較多、較寬，有的橫向己貫通，豎向也裂至頂部，特別是節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的斜裂縫(lièfèng)較寬，有的己貫穿。第六十八頁，共95頁。對上述病害可選的加固方法有：①對剛架拱外弦桿受彎構(gòu)件的加固，如果弦桿不屬于超筋梁，可采用在底面受拉區(qū)粘貼Ｕ型纖維片或粘貼鋼板或增大截面高度和配筋，如果弦桿屬于超筋梁，最好采用增大截面高度和配筋的方法，或在底面受拉區(qū)粘貼Ｕ型纖維片或粘貼鋼板的同時，增加橋面現(xiàn)澆層厚度。②內(nèi)弦桿為偏心受壓構(gòu)件，可采用與外弦桿相同的方法加固。③大、小節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的斜裂縫，可在裂縫面粘貼鋼板或纖維片加固，以承受主拉應(yīng)力。增大弦桿截面高度，也能減小主拉應(yīng)力。④對跨中實(shí)腹段的微弧形(húxínɡ)底面，可采用粘貼Ｕ型碳纖維片，以承受彎曲拉應(yīng)力及徑向撕拉力，或采用增大截面高度和配筋的方法。第六十九頁，共95頁。⑤對弦桿及實(shí)腹段其它部位的裂縫(lièfèng)，可采用灌縫和封閉裂縫(lièfèng)。如圖1.9－2。圖1.9－2剛架拱片各部位(bùwèi)加固圖第七十頁，共95頁。（3）橫向聯(lián)系剛架拱橋的橫向聯(lián)系，在弦桿及實(shí)腹段約3米有一道，節(jié)點(diǎn)處得到加強(qiáng)，在拱腿及斜撐上，根據(jù)跨徑大小，也有一至多道，一般情況下都比較完好。但整體性受損的剛架拱就大不一樣，實(shí)腹段及弦桿段的橫隔板(ɡébǎn)中部大多有上下貫通的豎向裂縫，挖空的橫隔板(ɡébǎn)比實(shí)心橫隔板(ɡébǎn)嚴(yán)重，特別是實(shí)腹段橫隔板(ɡébǎn)裂縫較多較寬，個別的幾乎斷裂成只有鋼筋相連，拱腿及斜撐上的橫向聯(lián)系一般基本完好。而采用重力式墩臺的剛架拱橋，橫向聯(lián)系很少有病害，說明剛度低的輕型拱橋不宜采用柔性墩。第七十一頁，共95頁。對上述(shàngshù)病害可選的加固方法有：①中斷交通施工時，橫隔板可采用混凝土加固，即在原橫隔板的基礎(chǔ)上，通過植筋加厚加高橫隔板。不能中斷交通施工時，橫隔板只有采用施工快速、簡便的鋼結(jié)構(gòu)加固，如圖1.9－3。在原混凝土橫隔板的四個角，采用粘貼和螺栓固定四根角鋼，再用兩片鋼桁架夾住原混凝土橫隔板，施工時作好所有橫隔板加固準(zhǔn)備工作，并點(diǎn)焊固定位置后，臨時中斷交通，將各鋼構(gòu)件焊接完成后，再恢復(fù)交通。第七十二頁，共95頁。圖1.9－3剛架拱橫隔板(ɡébǎn)加固圖第七十三頁，共95頁。（4）主拱腿及斜撐主拱腿和斜撐為小偏心受壓構(gòu)件，在恒載及車輛作用下，一般不產(chǎn)生拉應(yīng)力，其內(nèi)主要按構(gòu)造配筋。但有的斜撐底部附近有較多由頂面而下的環(huán)形裂縫，有的開裂至截面高度一半左右。采用有限元計算分析可知，使用荷載下，構(gòu)件不產(chǎn)生拉應(yīng)力，但在墩、臺不均勻沉降時，斜撐底部的負(fù)彎矩就非常敏感，較小的不均勻下沉，在此處將產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力。實(shí)橋觀察也說明斜撐底部有裂縫出現(xiàn)，極可能是墩、臺有不均勻沉降。此外，溫度(wēndù)下降時也容易產(chǎn)生斜撐底部的負(fù)彎矩。對上述病害可選的加固方法有：對于斜撐根部的裂縫，可采用環(huán)形包裹粘貼纖維布，也可采用頂面粘貼鋼板或碳纖維條。也可考慮增大截面加固。第七十四頁，共95頁。（5）橋面鋪裝層橋面現(xiàn)澆層對采用預(yù)制拼裝施工的橋面板來說，尤為重要，以其它類型橋梁相比，剛架拱橋的混凝土鋪裝層是組合斷面的一部分，直接參與受力，更重要的是拱片大、小節(jié)點(diǎn)負(fù)彎矩區(qū)的受拉鋼筋都布置于現(xiàn)澆鋪裝層中。如果該位置所承受的拉應(yīng)力過大，將會導(dǎo)致橋面橫向貫通開裂，若橋梁整體性較差，還會引起橋面的拱片位置處縱向貫通開裂，這兩類裂縫均屬結(jié)構(gòu)受力性裂縫，必須盡快進(jìn)行加固。其他坑槽、網(wǎng)裂之類均屬鋪裝層本身局部(júbù)病害。對上述病害可選的加固方法有：①鑿除橋面鋪裝，重新澆筑鋪裝層混凝土，按新規(guī)范要求提高混凝土標(biāo)號，加強(qiáng)橋面鋼筋網(wǎng)的配筋。并特別注意鋼筋網(wǎng)必須架起來。新澆鋪裝層的厚度，根據(jù)需要決定是否加厚。②進(jìn)一步加強(qiáng)負(fù)彎矩區(qū)的縱向鋼筋配置。第七十五頁，共95頁。1.10鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱或桁式組合拱橋中等(zhōngděng)跨徑以下的桁架拱一般采用鋼筋混凝土，中等(zhōngděng)跨徑以上的桁架拱或桁式組合拱橋一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土，它們均為組合體系拱，常采用預(yù)制拼裝施工。上弦桿及跨中實(shí)腹段除承受軸力外，還承受較大彎矩，下弦桿為偏心受壓構(gòu)件，腹桿有斜桿和豎桿，一般采用斜拉桿式腹桿，即斜桿為偏心受拉，豎桿為偏心受壓構(gòu)件。因此跨徑大時，需在上弦桿、斜桿及實(shí)腹段中施加預(yù)應(yīng)力。

第七十六頁，共95頁。圖1.10－1桁架(héngjià)拱片裂縫常見病害有：（1）上弦桿及實(shí)腹段跨中附近底面及側(cè)面橫向(hénɡxiànɡ)開裂，圖1.10－1，或下?lián)线^大，表明桿件的有效預(yù)加應(yīng)力不足，或截面高度偏小，普通鋼筋配置不足；（2）斜桿開裂，說明拉力過大，預(yù)加應(yīng)力不足，圖1.10－1；第七十七頁，共95頁。（3）下弦桿及豎桿沿桿長方向出現(xiàn)多條裂縫或局部壓碎，主要(zhǔyào)是桿件截面尺寸偏小。如果出現(xiàn)垂直于桿長方向的裂縫，說明桿件的長細(xì)比過大或桁架片變形較大引起較大偏心彎矩所致；（4）各桿件節(jié)點(diǎn)附近開裂，由于各桿件軸線一般不會相交于一點(diǎn)，且受其他附加應(yīng)力影響使節(jié)點(diǎn)局部應(yīng)力過大引起開裂，圖1.10－2；圖1.10－2桁架拱片節(jié)點(diǎn)(jiédiǎn)裂縫第七十八頁，共95頁。（5）橫向聯(lián)系（如橫隔板、橫系梁、剪刀撐等）中部出現(xiàn)豎向裂縫或其它裂縫，主要是桁片橫向整體性差，橫向聯(lián)系剛度不足(bùzú)、尺寸偏??；（6）由于桁架拱采用預(yù)制拼裝施工，接頭較多，干接頭可能因焊接質(zhì)量或疲勞問題松脫，濕接頭也可能因接頭強(qiáng)度不足(bùzú)引起開裂；（7）桁架拱橋的橋面板一般用鋼筋混凝土微彎板，鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土矩形空心板或?qū)嵭陌?。桁式組合拱橋的橋面板常用鋼筋混凝土單向板或雙向板。其病害與上節(jié)剛架拱橋類似，不再復(fù)述。第七十九頁，共95頁。上述病害可選的加固方法有：（1）對上弦桿、斜桿及實(shí)腹段裂縫，如果不太嚴(yán)重可采用粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料方法加固，否則可采用體外預(yù)應(yīng)力加固，或結(jié)合增大截面，張拉體外預(yù)應(yīng)力索后用鋼筋混凝土包裹；（2）對下弦桿及豎桿的裂縫，最好采用增大截面法加固，如果裂縫不太嚴(yán)重，可采用加鋼板箍或包裹纖維復(fù)合材料加固；（3）對節(jié)點(diǎn)裂縫，可采用粘貼塊狀鋼板或纖維復(fù)合材料加固；（4）對橫向聯(lián)系裂縫，最好采用加大橫向聯(lián)系截面尺寸，或增設(shè)橫向聯(lián)系，或施加橫向預(yù)應(yīng)力加固。如果開裂程度(chéngdù)較輕，可采用局部粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料加固；（5）對各種施工接頭的裂縫，可采用補(bǔ)焊、灌縫、植入錨筋、粘貼鋼板等方法加強(qiáng)。第八十頁，共95頁。1.11圬工拱橋圬工拱橋主要指用石材(shícái)、混凝土預(yù)制塊砌筑的實(shí)腹式或空腹式拱橋。實(shí)腹式拱橋的跨徑大多在20米以下，主拱圈常用板拱，自重大，但承載潛力是所有拱橋中最大的一種。空腹式拱橋主拱圈常用板拱、箱板拱及肋拱，最大的石肋拱跨徑達(dá)130米左右。圬工拱橋均為上承式拱橋，其大多數(shù)常見病害及加固方法與本章第七節(jié)的鋼筋混凝土板拱、肋拱及箱形拱類似，以下僅針對圬工的特點(diǎn)闡述所具有的不同病害及加固方法。第八十一頁，共95頁。常見病害有：（1）拱圈出現(xiàn)大面積的嚴(yán)重風(fēng)化剝落、灰縫脫空。原因是砌體和砂漿的材質(zhì)差，或者受到腐蝕性強(qiáng)的水和氣體的浸蝕；（2）主拱圈拱頂下緣出現(xiàn)1～2條橫向貫通的裂縫，如果裂縫兩側(cè)有明顯高差，說明墩臺有不均勻下沉，若無明顯高差，但拱頂有少量下沉，則可能墩臺向橋孔外滑動或轉(zhuǎn)動，或由于拱圈承載力已不足引起，若拱頂上拱且下緣出現(xiàn)橫向壓碎裂紋(lièwén)，則可能墩臺向橋孔內(nèi)滑動或轉(zhuǎn)動；（3）拱圈的個別拱石出現(xiàn)裂縫，灰縫脫落，壓碎或外凸；（4）拱圈分層砌筑時，沿砌縫出現(xiàn)環(huán)向裂縫，這主要與施工時的砌筑工序，支架變形、砌縫處理及砂漿強(qiáng)度有關(guān)；第八十二頁，共95頁。（5）砌體表層沿砌縫無規(guī)則的開裂，主要是砂漿標(biāo)號低或砂漿不飽滿；（6）拱上側(cè)墻外傾或伴有斜向沿豎向砌縫成鋸齒狀的裂縫，特別是實(shí)腹式拱橋的側(cè)墻，主要是拱上填料在車輛作用下產(chǎn)生較大土側(cè)壓力所致；（7）拱上側(cè)墻沿拱圈的拱背開裂或脫離，主要是墩臺下沉，溫度變化或車輛作用時主拱圈與拱上建筑變形不協(xié)調(diào)，或砌縫未處理好引起。其它一些病害與鋼筋混凝土上承式拱橋類似。上述(shàngshù)病害可選的加固方法有：（1）對砌體表層風(fēng)化剝落、灰縫脫空，可先鑿除松動的剝蝕層，露出新鮮面，用高標(biāo)號水泥砂漿填塞灰縫，視厚度分層涂抹或噴涂水泥砂漿修補(bǔ)，砂漿中可添加一些化學(xué)纖維以增強(qiáng)抗裂性；第八十三頁，共95頁。（2）對由于墩臺不均勻下沉引起的拱頂橫向裂縫，如果下沉還未穩(wěn)定，應(yīng)先加固墩臺基礎(chǔ)，再對裂縫注水泥漿后，在拱腹下植筋，掛鋼筋網(wǎng)澆筑或噴射混凝土內(nèi)襯，增大拱圈截面加固。如果沉降基本終止，就只需加固拱圈，開裂不嚴(yán)重時，也可只灌漿封閉。對由于墩臺滑動或轉(zhuǎn)動引起的拱頂裂縫，如果墩臺位移尚未停止，應(yīng)先加固墩臺，再對裂縫注漿封閉后，可從拱腹或拱背澆筑鋼筋混凝土，增大截面加固。對由于承載能力不足引起的拱頂橫向裂縫及下沉，除可采用拱背或拱腹增大截面外，圖1.7－5。還可同時采用減輕拱上建筑自重來減少恒載，如實(shí)腹拱改空腹拱，如圖1.11－1，將原填料更換為輕質(zhì)填料，改拱式腹孔為梁板式腹孔或全空腹式拱上建筑，圖1.7－6。對小跨徑拱橋還可在拱頂上澆筑一鋼筋混凝土簡支板或墊板，如圖1.11－2，將原橋改為拱梁組合體系，以減輕主拱圈活載，提高承載力。以上加固中若墩臺負(fù)擔(dān)增加較多，應(yīng)考慮墩臺及基礎(chǔ)的承載力及穩(wěn)定是否滿足(mǎnzú)加固需要；第八十四頁，共95頁。圖1.11－2原拱上增設(shè)(zēnɡshè)鋼筋混凝土墊板圖1.11－1實(shí)腹式拱橋(gǒngqiáo)改空腹式拱橋(gǒngqiáo)第八十五頁，共95頁。圖1.11－3拱圈環(huán)形裂縫(lièfèng)處理（3）拱圈個別拱石出現(xiàn)(chūxiàn)的病害，可鑿除壓碎部分，視裂縫寬度大小，用環(huán)氧膠、高標(biāo)號水泥砂漿或環(huán)氧砂漿，灌縫或填縫，再用水泥砂漿或小石子混凝土修補(bǔ)。拱石嚴(yán)重碎裂的，要全部鑿除用混凝土填補(bǔ)；（4）主拱圈沿砌縫環(huán)向開裂時，采用鋼板或鑄件做成的楔形剪力鍵或抓釘豎向嵌入拱圈兩側(cè)，開裂范圍大且嚴(yán)重時在拱圈上徑向鉆孔穿入長錨栓，適當(dāng)加壓后錨固，其間距布置視環(huán)向開裂程度而定，原裂縫用水泥漿灌縫封閉，圖1.11－3；第八十六頁，共95頁。（5）砌體表層砌縫開裂，可采用水泥砂漿灌縫封閉或勾縫；（6）拱上側(cè)墻外傾，視外傾程度，采用挖出墻內(nèi)填料更換成砂礫(shālì)石、漿砌片石等較少側(cè)壓力的材料，對空腹式拱橋的腹拱側(cè)墻及實(shí)腹段側(cè)墻外傾，由于填料較少，可更換成低標(biāo)號混凝土。對實(shí)腹式拱橋也可采用加厚側(cè)墻尺寸，或者在兩側(cè)墻鉆孔設(shè)多根鋼拉桿對錨，圖1.11－4。還可改變拱上建筑形式不要側(cè)墻，如實(shí)腹式改空腹式等，圖1.11－1；圖1.11－4用橫向(hénɡx