08-拱橋加固與改造方法

第八章拱橋加固與改造2重慶交通大學(xué)一、歷史發(fā)展

拱橋是我國使用最廣泛的橋型之一，在橋梁發(fā)展史上具有重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，目前我國公路橋梁60%左右為拱橋這些拱橋大部分為20世紀(jì)七八十年代建設(shè)，設(shè)計荷載等級比較低；隨著我同經(jīng)濟高速發(fā)展以及交通大件運輸?shù)男枨螅@些橋梁發(fā)生了不同程度的病害，一些結(jié)構(gòu)性病害甚至危及到橋梁運營安全。如何確保低荷載等級橋梁的使用安全和如何捉高橋梁的荷載等級，是橋梁加固工作中的重要問題。8.1拱橋加固基本原理8.1拱橋加固基本原理進行加固拱橋承載力不滿足拱橋整體性不滿足

拱橋耐久性不滿足

拱橋穩(wěn)定性不滿足拱上建筑縱向連續(xù)或拱式腹拱考慮拱上建筑與拱圈聯(lián)合作用1增大截面加固拱圈，應(yīng)嚴(yán)格控制截面拉應(yīng)力3因加固導(dǎo)致恒載增加時，應(yīng)對拱座及基礎(chǔ)進行驗算

4加固前應(yīng)處理混凝土裂縫及鋼管混凝土脫空等病害2加固條件設(shè)計要點加固條件及設(shè)計要點4重慶交通大學(xué)二、結(jié)構(gòu)受力特點拱橋基本力學(xué)圖式拱式結(jié)構(gòu)：以壓彎構(gòu)件作為承重結(jié)構(gòu)軸力N，彎矩M，剪力Q（影響較?。?.1拱橋加固基本原理5重慶交通大學(xué)受力特點拱橋主拱圈結(jié)構(gòu)受力狀況σ取決于軸力N，彎矩M，截面面積A，截面抗彎剛度W（E、I）拱橋加固方法：從上述決定因素（N，M，A，E、I）入手，降低主拱圈截面應(yīng)力σ

特別是拉應(yīng)力

，提高結(jié)構(gòu)承載力8.1拱橋加固基本原理6重慶交通大學(xué)8.1拱橋加固基本原理拱橋內(nèi)力圖7重慶交通大學(xué)加固后拱橋的二次受力特性

加固結(jié)構(gòu)屬于二次受力結(jié)構(gòu)。加固前原結(jié)構(gòu)已有荷載作用（即第一次受力），內(nèi)部存在一定的應(yīng)力和形變；而加固一般是在未卸載或未完全卸載的條件下進行，新加的加固（增強）部分（以下簡稱加固層）在自身強度形成之后，才開始參與承擔(dān)后來的新增荷載如活載。因此，加固層的應(yīng)力和應(yīng)變均滯后于原結(jié)構(gòu)。8.1拱橋加固基本原理8重慶交通大學(xué)8.1拱橋加固基本原理三、加固基本原理外因：改變結(jié)構(gòu)性能，提高承載力內(nèi)因：改變結(jié)構(gòu)體系，減小主拱圈內(nèi)力，提高承載力9重慶交通大學(xué)8.1拱橋加固基本原理外因：改變結(jié)構(gòu)性能，提高承載力增大主拱圈截面面積A，增加主拱圈的抗彎剛度W（E,I） 對主拱圈噴射、現(xiàn)澆、外包混凝土等加固方法，增加截面面積，降低拱頂、拱腳等處的拉應(yīng)力，使得σ<

[σ]，從而提高承載力降低主拱圈的軸力N 對主拱圈粘貼鋼板、鋼筋、FRP，分擔(dān)一部分拉力，使得主拱圈σ<[σ]，從而提高結(jié)構(gòu)承載力10重慶交通大學(xué)8.1拱橋加固基本原理內(nèi)因：改變結(jié)構(gòu)體系，減小主拱圈內(nèi)力，提高承載力梁拱結(jié)合共同受力的方式，重力式拱上建筑改為輕型桁架或剛架，減輕主拱圈的恒載重量，降低主拱圈截面應(yīng)力σ

，提高結(jié)構(gòu)承載力減輕橋面系和拱上建筑重量，提高承載力11重慶交通大學(xué)拱橋加固方法與技術(shù)增大拱圈截面加固方法與技術(shù)增大拱圈下緣截面加固法增大拱圈上緣截面加固法增大拱肋截面加固法粘貼加固方法與技術(shù)粘貼鋼板加固法粘貼鋼筋加固法粘貼GFRP、CFRP、AFRP加固法調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法與技術(shù)調(diào)整拱軸線與壓力線加固法頂推加固法改變結(jié)構(gòu)體系加固方法與技術(shù)梁拱結(jié)合體系加固法轉(zhuǎn)換橋型加固法體外預(yù)應(yīng)力加固方法與技術(shù)減輕拱上建筑重量加固方法與技術(shù)拱橋的加固方法拱橋加固方法與技術(shù)增大主拱截面、調(diào)整拱上建筑恒載、增強橫向整體性1增大截面或改變截面形式、粘貼鋼板及纖維復(fù)合材料增強橫向整體性2增強橫向整體性、粘貼鋼板及纖維復(fù)合材料、施加體外預(yù)應(yīng)力以及增大構(gòu)件截面3增大截面、調(diào)整拱上建筑恒載、增加拱肋、增強橫向整體性以及粘貼纖維復(fù)合材料4外套鋼管混凝土增大截面、粘貼纖維復(fù)合材料、更換吊桿或系桿、改善橋面系結(jié)構(gòu)以及增強橫向整體性

5圬工拱橋：雙曲拱橋：桁架、剛架拱橋：鋼筋混凝土箱板（肋）拱橋：鋼管混凝土拱橋：13重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法適用范圍：主拱圈承重構(gòu)件的斷面不足，施工質(zhì)量不佳，墩臺基礎(chǔ)沉降，橋梁長期超載運營引起開裂等加固方法：用鋼纖維砼，鋼筋砼，鋼筋鋼纖維砼，鋼筋鋼絲網(wǎng)鋼纖維砼（三鋼砼）加大主拱圈厚度用鋼筋砼外包石拱橋、雙曲拱橋的拱肋截面在雙曲拱拱波背部加蓋鋼筋砼倒槽形板用預(yù)制拱肋加固桁架拱14重慶交通大學(xué)加固方法：增大拱圈下緣截面加固法：套拱增大拱圈上緣截面加固法增大拱肋截面加固法更換砌塊加固法8.2增大拱圈截面加固方法15重慶交通大學(xué)拱圈加固厚度d的確定：經(jīng)驗公式中小跨徑石拱橋大跨徑石拱橋 等截面拱 變截面拱鋼筋砼箱形拱橋雙曲拱橋k－荷載系數(shù)L0－跨徑m－矢跨比系數(shù)k－荷載系數(shù)m1－跨徑系數(shù)k－荷載系數(shù)m2－跨徑系數(shù)K－荷載系數(shù)H－拱圈高度K－荷載系數(shù)H－拱圈高度8.2增大拱圈截面加固方法16重慶交通大學(xué)一、拱圈下緣增大截面加固法：套拱

8.2增大拱圈截面加固方法17重慶交通大學(xué)一、拱圈下緣增大截面加固法：套拱

實腹式拱橋：拆除實腹段難度大，可在拱圈下面噴射鋼筋網(wǎng)混凝土或澆筑鋼筋砼新拱圈

A.鋼筋網(wǎng)混凝土拱圈內(nèi)壁噴射加固法 在主拱圈內(nèi)壁鉆孔設(shè)置錨桿 錨桿上焊接或綁扎鋼筋網(wǎng) 噴射混凝土8.2增大拱圈截面加固方法18重慶交通大學(xué)錨桿：高強膨脹錨栓 鋼筋砂漿錨桿 鍥縫式金屬錨桿 聚脂樹脂錨桿8.2增大拱圈截面加固方法19重慶交通大學(xué)施工工藝1.鑿除破損的表層，修補裂縫2.鉆孔，安裝錨桿，布設(shè)鋼筋網(wǎng) 鋼筋網(wǎng)：沿橋的縱橫向焊接到錨栓上，構(gòu)成鋼筋骨架 作用：承受拉應(yīng)力，提高噴護層強度，傳遞溫度應(yīng)力，減少收縮裂縫， 加強噴射混凝土的整體性3.噴射混凝土：每次噴射厚度不超過5~8cm8.2增大拱圈截面加固方法套拱加固：鑿除拱圈剝落、松散、風(fēng)化表層，并修補拱圈其他缺陷；植筋與原拱圈連接牢固；均衡澆筑混凝土，應(yīng)采取措施保證密貼。20重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法加固實例：昆明鐵路局鐵路橋：石拱橋病害：列車荷載增大，地震頻繁，裂縫、漏水現(xiàn)象嚴(yán)重加固措施： 拱圈腹面網(wǎng)噴，側(cè)墻錨桿網(wǎng)噴，拱背加鋪防水層，全橋壓注水泥砂漿21重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法加固實例2：江西香屯大橋：雙曲拱橋銅礦到火車站的交通要道病害：交通量增加，拱頂、拱腳出現(xiàn)裂縫，0.4mm，拱軸線下沉加固措施： 拱肋、拱波外包鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土加固 主拱圈拱背澆筑10cm厚的鋼筋砼加固效果： 汽車－13提高到汽車－超20,費用246萬元，為重建新橋的19%。22重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法B.鋼筋混凝土復(fù)合拱圈加固法在原拱圈下面澆筑一層鋼筋砼新拱圈注意：新舊拱圈的結(jié)合 混凝土中添加膨脹劑23重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法

鋼筋混凝土復(fù)合拱圈加固構(gòu)造圖24二、拱圈上緣增大截面加固法A.局部增大截面加固法按照無鉸拱橋受力特點，無鉸拱主拱圈應(yīng)設(shè)計為變截面形式，但施工難度大。為了施工方便，多數(shù)無鉸拱橋的主拱圈采用等截面形式，因此拱腳是內(nèi)力最大的控制截面，多數(shù)病害發(fā)生在拱腳處。對多數(shù)空腹式拱橋，可以在主拱圈上緣局部增大主拱圈截面進行加固重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法25施工工藝 1.清除拱背風(fēng)化層，鑿毛 2.鉆孔，植入錨固鋼筋，布設(shè)鋼筋網(wǎng) 3.澆筑混凝土

鋼筋混凝土

鋼纖維混凝土

三鋼混凝土重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法26加固實例重慶梁平七間橋，空腹式石拱橋，汽車－20,掛車－100臨時通行開縣白鶴電廠240t的發(fā)電機組加固措施： 主拱圈空腹段拱背澆筑10~20cmC40鋼纖維混凝土 拱腹粘貼2層鋼板重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法27加固實例重慶江津四面山游渡河大橋，雙曲拱石拱橋，汽－15，掛－80病害：主拱圈施工期間，山洪爆發(fā)，沖垮拱架，拱頂下沉57cm，拱腳嚴(yán)重開裂，竣工驗收時鑒定為危橋加固措施： 第一次：錨噴混凝土增大截面面積，實腹段減輕恒載重量，恢復(fù)承載力 第二次：拱背空腹段澆筑三鋼混凝土，增大拱腳截面，提高到汽－20重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法28B.全拱加固法早期修建的石拱橋，拱腳、拱頂均不能滿足當(dāng)前的受力要求，特別是承壓面積不足，拱頂軸向力趨于飽和，局部增大截面已不能滿足要求拆除拱上建筑，主拱圈上面全拱澆筑一層混凝土，并采用輕型梁式拱上建筑代替實腹式和拱式重力式腹拱，綜合提高承載力重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法29施工工藝：1.對原拱圈病害和缺陷進行處治，加固原拱圈2.對稱、均勻、分步拆除原拱上建筑 拱腳－>跨中，保留拱頂部分填料最后拆除，防止主拱冒頂、開裂3.在主拱圈上面對稱、均衡地澆筑鋼筋砼加固層4.對稱、均衡地砌筑拱上建筑和橋面系重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法拱上建筑拆除拱上建筑拆除應(yīng)按設(shè)計卸載程序進行；拆除過程中，應(yīng)觀測1/4、拱頂及其他控制斷面的撓度和橫向位移、結(jié)構(gòu)開裂等情況；發(fā)現(xiàn)異常必須立即停止施工。大跨徑拱橋拱上建筑拆除施工應(yīng)在有效的監(jiān)控下進行。30重慶交通大學(xué)三、增大拱肋截面加固法用于鋼筋砼拱橋主拱圈（肋）的加固補強類似于梁式橋的增大梁肋加固法 澆筑混凝土，或用環(huán)氧砂漿粘貼8.2增大拱圈截面加固方法31重慶交通大學(xué)四、更換砌塊加固法用于局部砌塊松動、破碎、脫落等的加固補強逐個小批量進行色澤要一致支撐固定并用干硬性砂漿砌筑8.2增大拱圈截面加固方法鋼筋混凝土拱橋加固增設(shè)拱肋：橫向連接加固。

拱頂設(shè)置臨時橫向聯(lián)系主要內(nèi)容墩臺預(yù)埋拱肋主筋支架現(xiàn)澆預(yù)制安裝墩臺鑿除預(yù)留槽結(jié)合面鑿毛底面鋼筋應(yīng)通長布置橫向主筋應(yīng)與拱肋主筋可靠連接8.2增大拱圈截面加固方法加固計算要點吊架方式新增主拱圈截面混凝土恒載由原拱承擔(dān)；支架方式新增主拱圈截面混凝土恒載由加固后的組合截面拱承擔(dān)；加固中臨時卸除荷載的恢復(fù)及使用荷載由加固后的組合截面拱承擔(dān)。增大主拱混凝土截面或在主拱圈上粘貼鋼板和纖維復(fù)合材料加固時應(yīng)分階段計算受力。采用混凝土增大主拱圈截面或在主拱圈上粘貼鋼板或纖維復(fù)合材料加固時，根據(jù)平截面假定計算原拱圈和新增部分的應(yīng)力。

計算參數(shù)分階段受力吊架/支架施工內(nèi)力（應(yīng)力）重分布計算應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)損傷、材料劣化、新舊材料的結(jié)合性能及材性差異等因素的影響。材料、幾何等參數(shù)應(yīng)通過實測確定。

增大主拱截面加固時，新澆混凝土與原混凝土或砌體結(jié)合面的抗剪能力應(yīng)滿足要求；應(yīng)計入新增混凝土收縮徐變引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力（應(yīng)力）重分布。Unified&FlexibleAdministration平截面假定關(guān)鍵詞計算要點拱橋加固方法與技術(shù)34三、加固計算重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法35重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法36重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法37重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法38重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法39重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法40重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法41重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法42重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法43重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法44重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法45重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法46重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法47重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法48重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法49重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法50重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法51重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法52重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法53五、加固實例某縣烽火橋橫跨道水，5孔連續(xù)雙曲拱石拱橋，汽－13，掛－60病害：基礎(chǔ)局部沖空、承臺豎向開裂或向一側(cè)傾斜、基礎(chǔ)下沉等，橋面系主要病害為橋面下沉、欄桿及人行道系損壞等，拱肋出現(xiàn)裂縫，腹拱出現(xiàn)多條裂縫加固措施：對橋墩基礎(chǔ)周圍沖刷、淘空部分用15%C20片石混凝土填滿鋪平，防止橋墩基礎(chǔ)繼續(xù)沖刷；在橋墩墩身外側(cè)增加15cm厚C30鋼筋混凝土主拱圈加固：對主拱圈裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿封縫處理；在主拱圈拱肋兩側(cè)及地底面增加15cm厚C30現(xiàn)澆鋼筋混凝土；在主拱圈拱波頂面增加10～30cm現(xiàn)澆鋼筋混凝土；在原有橫隔梁上增加10cm厚鋼筋混凝土；在新增加立柱下增設(shè)橫隔梁重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法54人工拆除主橋橋面系拆除部分拱上建筑（腹拱圈拱波、腹拱拱肋、腹拱橫隔板、立墻頂片石混凝土拱座等)，保留橫墻在保留橫墻外增加8cm厚C30現(xiàn)澆鋼筋混凝土，同時在橫墻頂根據(jù)設(shè)計標(biāo)高要求增高橫墻；在拱頂原實腹部分新做C30鋼筋混凝土橫墻；在所有墻頂做C40鋼筋混凝土墩帽新做橋面系(連續(xù)橋面板、橋面鋪裝、人行道、人行道欄桿、照明設(shè)施)重慶交通大學(xué)8.2增大拱圈截面加固方法工程概況150m預(yù)應(yīng)力混凝土桁式組合拱橋計算矢跨比為1/8已于2006年采取了限載通行拱橋加固實例8.2增大拱圈截面加固方法某桁架拱橋主要缺陷各構(gòu)件開裂教嚴(yán)重施工質(zhì)量較差，鋼筋布置欠合理部件接頭不密實，錯位，節(jié)點夾泥加固方案實腹段體外預(yù)應(yīng)力加固空腹段下弦加大截面及橫向體外預(yù)應(yīng)力采用型鋼加固挑梁裂縫灌漿、修補拱橋加固實例8.2增大拱圈截面加固方法某桁架拱橋拱橋加固實例8.2增大拱圈截面加固方法新增縱向預(yù)應(yīng)力鋼束構(gòu)造拱橋加固實例8.2增大拱圈截面加固方法新增橫向預(yù)應(yīng)力鋼束構(gòu)造拱橋加固實例8.2增大拱圈截面加固方法型鋼加固挑梁60重慶交通大學(xué)8.3粘貼加固方法荷載作用下，主拱圈產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致主拱圈開裂、破損，喪失承載力，甚至跨塌；除了增大主拱圈截面減小拉應(yīng)力的方法，還可以在主拱圈受拉區(qū)粘貼鋼板、鋼筋、FRP，分擔(dān)一部分拉力，提高承載力。粘貼鋼板加固法粘貼鋼筋加固法粘貼GFRP、CFRP、AFRP加固法61重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法將鋼板粘貼在主拱圈的受拉區(qū)或薄弱部位，按照主拱圈受拉開裂強度計算鋼板的數(shù)量，沿全部拉應(yīng)力范圍加固，并向外延伸1~2m。鋼板分段粘貼，沿拱腹線成型，接頭處搭接鋼板或錨縫。鋼板在工廠加工成型，用環(huán)氧砂漿粘貼，固化前用膨脹螺栓固定。全拱圈粘貼，間隔分肋粘貼優(yōu)點：基本不增加結(jié)構(gòu)尺寸；不影響橋下凈空；同時封閉主拱圈裂縫。62重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法63重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法二、加固計算64重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法65重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法66重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法67重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法68重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法69重慶交通大學(xué)8.3.1粘貼鋼板加固法70重慶交通大學(xué)三、加固實例加固實例1:廣東三多齊橋，雙曲拱橋病害：施工中拱頂產(chǎn)生裂縫，通車后裂縫擴展到2~5mm，幾乎貫穿拱圈，側(cè)墻與拱圈分離，豎向開裂加固措施：用環(huán)氧樹脂漿灌注裂縫，拱頂粘貼鋼板8.3.1粘貼鋼板加固法71重慶交通大學(xué)加固實例2:重慶開縣黃家灣橋，石拱橋，建于清朝道光年間主拱圈用糯米石灰漿砌筑病害：主拱圈下緣出現(xiàn)縱向貫穿性裂縫臨時通行開縣白鶴電廠240t的發(fā)電機組加固措施：用環(huán)氧樹脂漿灌注裂縫，全拱圈粘貼二層鋼板8.3.1粘貼鋼板加固法72重慶交通大學(xué)8.3.2粘貼鋼筋加固法粘貼鋼筋多用于鋼筋砼拱橋主拱圈（肋）的加固補強施工工藝： 鑿開保護層，露出主筋，用環(huán)氧砂漿把補強鋼筋粘貼到主拱圈（肋）上，然后用環(huán)氧砂漿或水泥砂漿封閉，最后恢復(fù)保護層。

西藏崗嘎大橋73重慶交通大學(xué)8.3.2粘貼鋼筋加固實例加固實例3:廣西平山橋，雙曲拱橋，無設(shè)計資料病害：基礎(chǔ)沉降、施工質(zhì)量差、超載等，引起拱肋多處出現(xiàn)徑向貫穿裂縫，0.2～1.2mm加固措施：拱肋底面用環(huán)氧砂漿包裹鋼筋加固

74重慶交通大學(xué)8.3.2粘貼鋼筋加固實例加固實例4:廣西龍口橋，雙曲拱橋，無設(shè)計資料病害：施工質(zhì)量差，通車不久多處開裂，超載引起裂縫擴展，3mm加固措施：粘貼鋼筋加固腹拱拱波，拱頂?shù)撞空迟N鋼筋，并澆筑3cm厚的環(huán)氧樹脂水泥砂漿，在腹拱原套筒拉桿間增設(shè)橫向拉桿，加強腹拱的橫向聯(lián)系75重慶交通大學(xué)8.3.3粘貼FRP加固法GFRP，CFRP，AFRPFRP多用于梁式橋的加固，近年來用于雙曲拱橋、剛架拱橋等的加固對主拱圈下緣、弦桿、拱腳等拉應(yīng)力較大的部位粘貼FRP76重慶交通大學(xué)8.3.3粘貼FRP加固實例加固實例1:海南省九曲江大橋，雙曲拱橋，1969年建成病害：由于橋臺和樁基抗力不足，橋臺向岸轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致拱軸變形，拱頂正彎矩、拱腳負(fù)彎矩過大，通車不久拱肋出現(xiàn)多條裂縫，0.3~0.6mm，拱頂下沉35cm。加固措施：用環(huán)氧樹脂漿灌注裂縫，粘貼玻璃鋼、鋼筋加固77重慶交通大學(xué)8.3.3粘貼FRP加固實例加固實例2:南京長江大橋公路南引橋，雙曲拱橋，1969年建成病害：主拱拱波多處縱向裂縫，部分貫穿加固措施：粘貼玻璃鋼加固78重慶交通大學(xué)8.4調(diào)整拱上建筑恒載加固方法一、加固原理及設(shè)計要點基本原理：通過調(diào)整拱上恒載的辦法來調(diào)整壓力線，目的在于使拱圈的壓力線與拱軸線盡可能的接近以減小拱內(nèi)彎矩內(nèi)力79重慶交通大學(xué)8.4調(diào)整拱上建筑恒載加固方法一、加固原理及設(shè)計要點設(shè)計要點精確測量主拱圈實際線型，使得實際拱軸線與后期理論計算用拱軸線一致，從而為后期的各項工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)加固設(shè)計過程中，應(yīng)對恒載調(diào)整各個階段的全橋內(nèi)力進行分析；可以采用不同容重的拱上填料，改變拱上填料厚度或者在主拱拱背上增加配重等措施，來改變實際壓力線的位置調(diào)整恒載加固時，應(yīng)當(dāng)注意拱中軸力減小而恒載彎矩增加造成偏心矩過大的問題，重視在施工時拱圈線形的變化，防止在施工過程中因某些截面受力過大甚至造成橋梁在施工中的垮塌80重慶交通大學(xué)8.4調(diào)整拱上建筑恒載加固方法二、調(diào)整拱上建筑重量常用方法用輕型拱上建筑取代腹拱式拱上建筑將腹孔的重力式橫墻挖空或改造成鋼筋混凝土立柱改變拱上填料厚度預(yù)制的鋼筋混凝土T梁、微彎板板或空心板等輕質(zhì)橋面系代替腹拱體系81重慶交通大學(xué)8.4調(diào)整拱上建筑恒載加固方法施工工序首先應(yīng)對主拱圈的裂縫進行修補從拱腳向拱頂對稱拆除拱上側(cè)墻，并挖除拱腔填料。若舊拱圈病害較嚴(yán)重，則應(yīng)先在橋孔下架設(shè)拱架支住拱圈后，再對拱上建筑進行施工對卸除恒載過程中拱腹重新出現(xiàn)的裂縫及拱背的裂縫進行修補對截面尺寸較小、承載能力不足的拱圈應(yīng)先加同補強；重新砌筑空腹式或其它較為輕型的拱上建筑鋪設(shè)橋面鋪裝82重慶交通大學(xué)調(diào)整拱軸線與壓力線加固法基本原理對空腹式拱橋，腹孔墩以集中力作用在主拱圈上，恒載包含了集中力和分布力恒載壓力線與懸鏈線不再吻合，與三鉸拱的恒載壓力線有五點重合空腹段：壓力線在拱軸線之下 實腹段：壓力線在拱軸線之上壓力線與拱軸線的偏離產(chǎn)生附加內(nèi)力，導(dǎo)致拱頂產(chǎn)生負(fù)彎矩，拱腳產(chǎn)生正彎矩，與其控制彎矩相反，可改善主拱的受力狀況加固方法：協(xié)調(diào)拱頂、拱腳的彎矩調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法83重慶交通大學(xué)調(diào)整拱軸線與壓力線加固法加固方法：當(dāng)拱頂、拱腳的彎矩相差較大時，可以通過調(diào)整拱軸線與壓力線的位置，改善主拱圈的受力狀況施工工藝：當(dāng)拱腳負(fù)彎矩較大，拱頂截面尚有富裕時，可以減輕拱上填料厚度或橋面厚度，降低橋面系重量，或用輕質(zhì)填料更換原重質(zhì)填料，使恒載壓力線上升，在全拱圈范圍內(nèi)產(chǎn)生附加正彎矩，從而減小拱腳負(fù)彎矩，提高承載力。相反，可以增加橋面厚度，降低恒載壓力線，減小拱頂?shù)恼龔澗?，提高承載力。調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法84重慶交通大學(xué)調(diào)整拱軸線與壓力線加固法雙曲拱橋加固注意事項：對拱頂塌陷的雙曲拱橋，不能隨意采取增加拱上填料和橋面厚度的方法進行加固，需要進行詳細(xì)的計算分析： 1.繪制拱頂、拱腳、1/4跨等控制截面的壓力影響線 2.根據(jù)壓力線和拱圈變形情況，調(diào)整拱上恒載分布 3.局部加大拱圈截面，調(diào)整實際拱軸線，使之與壓力線趨于吻合調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法85重慶交通大學(xué)加固實例：福建英溪大橋，雙曲拱橋，1971年建成病害：跨中下?lián)?，錯誤地通過加厚填料來調(diào)平橋面，增加自重150t，進一步導(dǎo)致拱圈變形加劇，拱頂下沉50cm，實際拱軸線偏離壓力線，拱圈嚴(yán)重開裂。加固措施： 1.改變拱上恒載分布，調(diào)整壓力線位置：降低橋面標(biāo)高，減少拱上填料 2.調(diào)整拱軸線：增大拱圈截面 3.恢復(fù)拱圈截面強度：增加拱肋截面，加厚拱板注意事項：

對稱、均衡施工，保證主拱圈在施工過程中受力平衡，防止產(chǎn)生有害變形甚至跨塌調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法86頂推加固法建于軟土地基上的拱橋易產(chǎn)生水平位移和沉降，導(dǎo)致拱軸線下降，拱肋開裂。頂推法可以使拱軸復(fù)位，調(diào)整主拱圈內(nèi)力，恢復(fù)承載力。重慶交通大學(xué)調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法87重慶交通大學(xué)頂推工藝：1.在拱橋一端設(shè)立頂推橫梁與拱肋相連，鑿開拱腳與支座連接2.安放千斤頂，沿拱軸線向上、向跨中方向頂推橫梁，使拱圈變形3.在拱腳與支座空隙間澆筑高強快硬水泥砂漿，固化后放松千斤頂結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換： 無鉸拱－>單鉸拱調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法88重慶交通大學(xué)頂推加固設(shè)計與施工頂推橫梁：把千斤頂推力均勻傳遞給主拱圈頂推力的控制：千斤頂數(shù)量 頂推力>上部結(jié)構(gòu)在拱腳產(chǎn)生的軸向力頂推位移的控制： 1.根據(jù)實測位移量 2.根據(jù)拱頂下沉量和拱頂推力影響線計算 3.頂推直至橋上或緣石出現(xiàn)負(fù)彎矩 4.預(yù)拱度頂推橫梁：鋼筋砼梁，鋼梁調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法89重慶交通大學(xué)加固實例1:江蘇徐州萬寨橋，剛架拱橋，1980年建成病害：路基沖刷，拱頂下緣開裂，裂縫貫穿全肋，6mm，橋臺下沉10mm，水平位移59mm加固措施：頂推法調(diào)整拱腳位移 每條拱肋布置4臺千斤頂調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法90重慶交通大學(xué)加固實例2:安徽立新橋，雙曲拱橋，1976年建成病害：橋臺斷面不足，產(chǎn)生水平位移和轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致拱頂下沉15cm，拱圈開裂。加固措施：頂推橋臺調(diào)整主拱位移調(diào)整主拱圈內(nèi)力加固方法91重慶交通大學(xué)8.5改變結(jié)構(gòu)體系加固方法基本原理:改變結(jié)構(gòu)體系，降低主拱圈內(nèi)力適用范圍：拱橋上部結(jié)構(gòu)恒載過大，基礎(chǔ)承載力不足，拱腳產(chǎn)生水平位移或轉(zhuǎn)動，主拱圈產(chǎn)生變形，拱軸線發(fā)生變化加固措施：調(diào)整拱上建筑布置，改變結(jié)構(gòu)體系，改善主拱圈受力狀況92重慶交通大學(xué)8.5改變結(jié)構(gòu)體系加固方法梁拱結(jié)合體系加固法施工工藝： 清除拱上建筑及填料，澆筑鋼筋砼橋面板或預(yù)應(yīng)力砼橋面板，拱式體系－>梁拱體系，增加主拱圈截面剛度，最終提高承載力93重慶交通大學(xué)8.5改變結(jié)構(gòu)體系加固方法轉(zhuǎn)換橋型加固法將箱板拱、箱肋拱等腹拱式拱橋轉(zhuǎn)換成拱桁結(jié)合拱 拆除拱上建筑，主拱圈承受全部恒載、活載，桁架腹桿以三角形為宜將箱板拱、箱肋拱、雙曲拱和石拱橋轉(zhuǎn)換成剛架拱 若改造為桁架有困難時，可將拱上結(jié)構(gòu)改為剛架拱94重慶交通大學(xué)8.5改變結(jié)構(gòu)體系加固方法注意事項：在拆除拱上建筑時，嚴(yán)格按照對稱、平衡的原則，由跨中向拱腳對稱進行，以防止主拱圈倒塌95重慶交通大學(xué)8.5改變結(jié)構(gòu)體系加固方法加固實例1：江蘇南渡橋，雙曲拱橋，1969年建成存在問題：地震導(dǎo)致病害，交通量增加，需要拓寬橋面，提高承載力加固措施：拆除拱上建筑，改建為斜拉桿式桁架雙曲拱，將汽－13提高到汽車－20級96重慶交通大學(xué)8.5改變結(jié)構(gòu)體系加固方法加固實例2：湖南瀏陽明星橋，混凝土拱橋存在問題：利用原有渡槽墩柱修建，由于施工質(zhì)量問題，不能交付使用加固措施：現(xiàn)澆混凝土橋面板，在拱頂將拱圈與橋面板固定，加強抗剪能力，消除對橋臺的推力97重慶交通大學(xué)8.6拱橋吊桿更換技術(shù)吊桿是中下承式拱橋十分重要的構(gòu)件。由于人們對吊桿的防腐、疲勞性能等認(rèn)識不足，早些年建成的一些拱橋在使用過程中吊桿出現(xiàn)了銹蝕、破損等一些典型的問題，嚴(yán)重影響了拱橋的耐久性，埋下了安全隱患。對于吊桿出現(xiàn)問題的拱橋，更換吊桿是解除拱橋安全隱患的有效辦法。98重慶交通大學(xué)8.6拱橋吊桿更換技術(shù)吊桿破損形式吊桿防護措施失效鋼絲（索）與下錨頭連接處的破損短吊桿的破壞吊桿破損的原因構(gòu)造不合理疲勞破壞更換吊桿施工：安裝臨時吊桿、拆除原吊桿和安裝新吊桿99重慶交通大學(xué)8.6拱橋吊桿更換技術(shù)更換吊桿施工100重慶交通大學(xué)8.6拱橋吊桿更換技術(shù)更換吊桿施工找平塊下托梁臨時吊桿分級張拉分級切割舊吊桿101重慶交通大學(xué)8.6拱橋吊桿更換技術(shù)更換吊桿施工掛索安裝上螺母分級張拉新吊桿施工監(jiān)控102重慶交通大學(xué)8.6拱橋吊桿更換技術(shù)加固實例：德陽市區(qū)某大橋，中承式提籃拱橋，1995年建成病害：錨杯內(nèi)均有積水甚至充滿整個錨杯，下錨固鋼絲有銹斑，吊桿外防護表面裂痕、鼓包、麻面情況較多；吊桿鋼絲銹蝕嚴(yán)重。加固措施：吊桿更換（一）某鋼管混凝土拱橋工程概況2×120米中承式鋼管混凝土拱橋啞鈴型鋼管、高強鋼絲吊桿橋面系為簡支縱橫梁體系加固方案更換吊桿、調(diào)整橋面鋪裝標(biāo)高鋼管拱肋、風(fēng)撐防護新增K撐橫梁及橋臺裂縫灌漿、修補拱橋加固實例8.6拱橋吊桿更換技術(shù)新增K撐構(gòu)造拱橋加固實例8.6拱橋吊桿更換技術(shù)（一）某鋼管混凝土拱橋鋼管拱肋、風(fēng)撐防護示意拱橋加固實例8.6拱橋吊桿更換技術(shù)（一）某鋼管混凝土拱橋吊帶安裝構(gòu)造示意

拱橋加固實例8.6拱橋吊桿更換技術(shù)107一、體外預(yù)應(yīng)力加固方法外部預(yù)應(yīng)力加固法 缺陷：減小橋下凈空，影響通航石砌拱橋：雙銀錠腰鐵鎖牢整體拱圈 趙州橋重慶交通大學(xué)8.7其它加固方法與技術(shù)108二、鋼板箍、拉桿與螺栓錨固加固法石拱橋可在1/2,1/4跨徑處設(shè)置三道鋼板箍或拉桿，用螺栓在拱底和拱側(cè)面鉆孔錨固，安裝拉桿后旋緊拉桿端部的螺帽，向拱圈和側(cè)墻施加預(yù)應(yīng)力，以抑制裂縫發(fā)展。加固實例：廣西欽州那利橋，石拱橋拱圈縱向開裂，拱頂裂縫50mm鋼拉桿加固英國利馬橋，石拱橋，1912年建成水泥灌漿、錨筋、鋼拉桿加固重慶交通大學(xué)8.7其它加固方法與技術(shù)109重慶交通大學(xué)三、鋼筋混凝土套箍封閉拱肋加固技術(shù) 在原拱腳外層環(huán)狀封閉鋼筋混凝土層進行加固。該加固方法沿拱腳增設(shè)一層鋼筋混凝土套箍層，利用新增設(shè)鋼筋混凝土套箍層與原拱肋的共同協(xié)調(diào)變形、承擔(dān)活載，達到提高橋梁承載力、防水蝕、抗風(fēng)化的目的。該技術(shù)的優(yōu)點是： ①可以不中斷交通。 ②利用圬工材料在三向受壓情況下其抗壓強度將提高的原理，采用鋼筋混凝土套箍環(huán)狀加固橋梁。 ③鋼筋混凝土套箍層采用現(xiàn)澆施工，可達到較高的混凝土強度，能克服噴射混凝土強度低的劣勢。8.7其它加固方法與技術(shù)110重慶交通大學(xué)四、增設(shè)橫系梁加固技術(shù) 增設(shè)橫系梁能夠加強拱肋之間的橫向聯(lián)系和整體性，提高拱肋間的橫向剛度，使其整體受力性能得以提高，避免在偏、重荷載作用下單肋承受過大應(yīng)力而發(fā)生過大的變形。①增設(shè)拱肋間橫系梁②增設(shè)橫向聯(lián)系拉桿③增設(shè)立柱、縱梁間橫系梁，以加強橫向整體性8.7其它加固方法與技術(shù)1、管內(nèi)存在空洞時：通過鉆孔澆筑聚合物水泥混凝土進行處理。鋼管混凝土拱橋加固缺陷處理：2、管內(nèi)混凝土脫空時：應(yīng)用無收縮灌漿料填充。8.7其它加固方法與技術(shù)112重慶交通大學(xué)8.8小結(jié)拱橋加固的力學(xué)原理拱橋加固的幾種方法增大截面加固法粘貼鋼板加固法調(diào)整拱上建筑恒載加固法改變結(jié)構(gòu)體系加固法加固方法的原理、設(shè)計方法、施工工藝四、懸索橋、斜拉橋加固加固更換懸索橋加勁梁、索塔或整體剛度不足

懸索橋吊索(桿)索損傷或承載力不足斜拉橋斜拉索損傷或承載力不足斜拉橋主梁、橋塔或整體剛度不滿足懸索橋主纜不宜更換或加強1采用鋼構(gòu)件時應(yīng)進行防腐涂裝設(shè)計3主纜及錨碇、索鞍、錨頭應(yīng)進行可靠的防、排水處理

4主纜或錨碇承載能力不足時可降低荷載等級使用2加固條件設(shè)計要點加固條件及設(shè)計要點四、懸索橋、斜拉橋加固加固方法懸索橋常用加固方法整體加固：更換吊索（桿）增設(shè)斜拉索設(shè)置中央扣加強加勁梁風(fēng)構(gòu)等局部加固：更換加勁梁構(gòu)件增大截面粘貼鋼板粘貼纖維復(fù)合材料等斜拉橋常用加固方法整體加固：更換斜拉索增設(shè)輔助墩增設(shè)縱、橫向主梁限位裝置增設(shè)斜拉索減振裝置等局部加固：增大截面粘貼鋼板粘貼纖維復(fù)合材料等四、懸索橋、斜拉橋加固主要內(nèi)容換索前橋梁全面檢測斜拉索更換換索前結(jié)構(gòu)分析計算換索中嚴(yán)格控制索力換索中進行全程監(jiān)控吊桿更換1、更換吊桿過程中，應(yīng)連續(xù)監(jiān)測橋面高程、吊桿內(nèi)力及混凝土應(yīng)力變化，新吊桿張拉應(yīng)實行雙控，以橋面高程控制為主，吊桿內(nèi)力控制為輔。2、應(yīng)對新?lián)Q柔性索及剛性連接桿的尺寸、構(gòu)造等據(jù)現(xiàn)場情況進行核對調(diào)整。四、懸索橋、斜拉橋加固斜拉索更換安裝新斜拉索解除原斜拉索四、懸索橋、斜拉橋加固吊桿更換解除上錨頭抽換吊桿安裝新吊桿四、懸索橋、斜拉橋加固主要內(nèi)容系桿更換懸索橋主纜維修修復(fù)前應(yīng)對主纜以及吊桿進行全面檢查對可更換系桿，拆除前應(yīng)設(shè)置臨時系桿(通過設(shè)計計算確定)。主纜索股的受力及松動現(xiàn)象主纜索夾位置及固定情況主纜纜套的外觀情況吊桿的連接、外觀及受力情況對不可更換系桿，舊系桿拆除及新系桿張拉應(yīng)交叉分級進行。更換時系桿合力位置應(yīng)基本保持不變。四、懸索橋、斜拉橋加固主要內(nèi)容錨碇加固質(zhì)量檢驗與驗收加固錨室時應(yīng)先處理裂縫及表面缺陷，如有滲水，應(yīng)先處理滲水，并增加防水層。壓重不足時應(yīng)壓重，注意新舊混凝土的有效結(jié)合。斜拉索更換質(zhì)量檢驗錨碇施工質(zhì)量檢驗吊桿、系桿更換質(zhì)量檢驗主纜防護質(zhì)量檢驗工程概況240m的單跨鋼桁