1工程概況
1.1某橋該路段的交通流量達(dá)14000輛/d，其中重載車輛所占的比重達(dá)40%。為鋼筋混凝土雙曲拱橋，單孔、凈跨20m，5肋4波。橋面凈寬為2×1.5m人行道+7m行車道，矢跨比為1/7，重力式橋臺(tái)，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)為汽車-13級(jí)，拖車-60。曾對(duì)該橋進(jìn)行加寬，老橋部分成為主車道、部分成為非機(jī)動(dòng)車道。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)，該橋已進(jìn)入大修期。
1.2外觀狀況及病害分析
該橋橋面為水泥混凝土結(jié)構(gòu)，目前有1/4破損嚴(yán)重，導(dǎo)致橋面有積水現(xiàn)象，主拱肋底部保護(hù)層基本脫落，鋼筋外露，銹蝕嚴(yán)重，拱頂接頭處部分鋼板側(cè)面已外露；腹拱拱波頂部有貫通裂縫，裂縫最大寬度達(dá)2.5mm，腹拱橫墻墻身（特別是孔洞周圍）、拱墩表面有裂紋，并且在近兩年來(lái)的觀察中發(fā)現(xiàn)，裂縫擴(kuò)展較快；主拱肋橫系梁基本完好，無(wú)明顯病害，橋臺(tái)基礎(chǔ)無(wú)沖刷變形。從外觀上判斷，該橋主要是由于主要承重構(gòu)件剛度不足，其承載力有限，從而出現(xiàn)以上病害。
1.3試驗(yàn)檢測(cè)
通過(guò)測(cè)試橋梁在試驗(yàn)荷載（依據(jù)《大跨徑混凝土橋梁的試驗(yàn)方法》第3.2.1條規(guī)定，基本荷載試驗(yàn)要求試驗(yàn)效率系數(shù)在1.05≥η>0.8范圍內(nèi)）作用下，其主要承力構(gòu)件主拱肋在控制處的強(qiáng)度與剛度，以及主要裂縫的開展情況，來(lái)進(jìn)一步準(zhǔn)確掌握該橋的實(shí)際受力狀態(tài)，及該橋的承載能力。
1.3.1靜載試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)
靜載試驗(yàn)檢測(cè)的部分?jǐn)?shù)據(jù)見表1～3。
表1跨中截面各測(cè)點(diǎn)撓度值
1.3.2動(dòng)載試驗(yàn)檢測(cè)
通過(guò)對(duì)該橋脈動(dòng)的測(cè)試及跑車激振試驗(yàn)，實(shí)測(cè)豎向基頻為2.5Hz，側(cè)向?qū)崪y(cè)基頻為0.6Hz，說(shuō)明該橋的豎向與側(cè)向的振動(dòng)位移都較大。
1.3.3檢測(cè)結(jié)論
（1）撓度平均校驗(yàn)系數(shù)為0.92，應(yīng)力平均校驗(yàn)系數(shù)為0.98，校驗(yàn)系數(shù)小于1.0，表明結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和剛度尚滿足規(guī)范要求，但最大校驗(yàn)系數(shù)達(dá)1.02，表明承載能力與當(dāng)初的設(shè)計(jì)能力接近，承載潛力已經(jīng)不大。
（2）跨中截面在試驗(yàn)荷載作用下的最大撓度為0.96mm，小于撓度的最大限值L/800，滿足規(guī)范相關(guān)要求。
（3）實(shí)測(cè)荷載橫向分布系數(shù)與理論分布系數(shù)的變化趨勢(shì)與數(shù)值都較接近，表明該橋橫向聯(lián)系較好。
以上結(jié)論說(shuō)明該橋滿足當(dāng)初的汽車-13級(jí)、拖-60的荷載要求，但通過(guò)動(dòng)載的檢測(cè)，說(shuō)明離現(xiàn)行的公路-Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還有一定的差距。但鑒于該橋現(xiàn)有的病害，決定對(duì)該橋進(jìn)行加固處治，以達(dá)到現(xiàn)行的二級(jí)公路橋梁的公路-Ⅱ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，滿足交通正常發(fā)展的需要。
2加固方案分析
2.1設(shè)計(jì)方案的選取
外包鋼板加固是當(dāng)前拱橋加固中應(yīng)用得較多的一項(xiàng)工藝，過(guò)去在房屋建筑中應(yīng)用較多，其原理就是增加拱肋的剛度，讓鋼板與原拱肋共同受力，從而提高整個(gè)拱橋的承載能力。由于此項(xiàng)工藝相對(duì)而言施工較為簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量較容易控制，工期較短，目前在橋梁加固中應(yīng)用較廣。其缺點(diǎn)是，應(yīng)注意對(duì)鋼板的防腐處理，后期對(duì)鋼板的腐蝕性應(yīng)密切關(guān)注，必須是專業(yè)隊(duì)伍施工。
2.2拱肋外包鋼板片加固方案的準(zhǔn)備
（1）對(duì)主拱圈拱肋及橫系梁采取錨固6mm厚鋼板加固，鋼板與原混凝土之間的縫隙采用專用材料填充，使之與原有拱肋形成一個(gè)整體，成為鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)橫系梁同樣進(jìn)行包鋼與主拱肋形成整體，大大增強(qiáng)整個(gè)橋梁的整體穩(wěn)定性。
（2）對(duì)拱圈、橋臺(tái)和拱波表面裂紋較為集中部位，采取粘貼碳纖維布進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。
（3）對(duì)拱圈、橋臺(tái)和拱波的局部缺陷、混凝土破損的區(qū)域，采用環(huán)氧樹脂砂漿直接進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)、修復(fù)。
（4）對(duì)原有的橋面局部破損進(jìn)行修復(fù)。
（5）更換原橋泄水管。
3施工工藝及注意事項(xiàng)
3.1主要施工工藝
（1）混凝土表面處理。按設(shè)計(jì)圖紙確定鋼材在構(gòu)件表面的位置。鑿去構(gòu)件與鋼板結(jié)合面處不良混凝土，若表面嚴(yán)重凸凹不平，可用環(huán)氧膠泥修補(bǔ)。將處理后的混凝土結(jié)合面打磨平整，構(gòu)件四角（或兩角）應(yīng)打磨出小圓角。用酒精清洗混凝土結(jié)合面。
（2）鋼材表面處理。鋼板與混凝土粘接面應(yīng)除銹、打磨出金屬光澤，然后用酒精清洗干凈。
（3）焊接鋼板骨架。將鋼板用內(nèi)爆螺栓固定在構(gòu)件預(yù)定結(jié)合面，鋼板之間通過(guò)焊接形成鋼骨架。
（4）密封及粘貼灌漿嘴。用密封材料將鋼骨架全部構(gòu)件邊緣密封。在鋼骨架邊緣適當(dāng)位置鉆孔，粘貼灌漿嘴并留出排氣孔。
（5）配制結(jié)構(gòu)膠。將ZLPJ-B包鋼灌注結(jié)構(gòu)膠A、B兩組按比例（A∶B=4∶1）混合，用電動(dòng)攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆?，每次攪拌量不宜過(guò)多，應(yīng)1次用完。
（6）壓力灌膠。將灌漿管與灌漿盒接通，啟動(dòng)空壓機(jī)，檢查灌漿系統(tǒng)和鋼材周邊密封是否完好。將配制好的液態(tài)結(jié)構(gòu)膠裝入灌漿罐內(nèi)，啟動(dòng)空壓機(jī)向鋼材與混凝土表面之間的空腔內(nèi)灌漿，待出漿盒溢膠后將其封閉。再繼續(xù)壓注幾分鐘即可停止灌漿。待空腔內(nèi)膠體達(dá)到初凝而不外流時(shí)拆下灌漿盒，再用結(jié)構(gòu)膠將灌漿盒處抹平、封口。
（7）養(yǎng)護(hù)、固化。結(jié)構(gòu)膠可在常溫下養(yǎng)護(hù)、固化，環(huán)境溫度保持在20℃以上時(shí)24h具有一定強(qiáng)度，3d后可受力使用。
（8）拱肋包鋼鋼板表面防碳化。鋼板面應(yīng)除銹、打磨出金屬光澤，然后用酒精或丙酮清洗干凈，用有機(jī)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)膠均勻涂在鋼板表面，再用已準(zhǔn)備好的干砂均勻?yàn)⒃谟袡C(jī)膠上使鋼板表面粗糙，最后用無(wú)機(jī)膠攪拌成的水泥漿刮在鋼板上，將鋼板面密封使之不被銹蝕。
3.2主要注意事項(xiàng)
（1）混凝土表面必須打磨至漏出砂石新面層為宜，然后用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)找平，鋼板打磨粗糙要徹底，有油污的地方要用丙酮清洗干凈。
（2）調(diào)試膠水前要根據(jù)當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)的環(huán)境、溫度和工藝條件進(jìn)行膠水的試驗(yàn)調(diào)制，以確定最佳配比。
（3）粘貼時(shí)必須緊壓鋼板，使之固定，壓緊后再在鋼板外表面上粘1層粗砂，再涂1層環(huán)氧樹脂密封，干硬后再涂1層水泥凈漿，使之與原橋顏色保持一致。
（4）壓緊螺栓必須埋設(shè)牢固，具有可靠的抗減性。
（5）鋼板內(nèi)隙采用專用建筑結(jié)構(gòu)膠填充密實(shí)。
4加固后的效果
4.1加固后的試驗(yàn)檢測(cè)
通過(guò)測(cè)試該橋在試驗(yàn)荷載（與加固前相同的試驗(yàn)荷載）作用下，其主要承力構(gòu)件主拱肋在控制截面處的強(qiáng)度與剛度數(shù)值，以及裂縫的開展情況，來(lái)掌握加固后該橋的實(shí)際受力狀態(tài)，判斷該橋在加固后的承載能力（見表4～6）。
表4跨中截面各測(cè)點(diǎn)撓度值
4.2檢測(cè)結(jié)論
（1）撓度平均校驗(yàn)系數(shù)為0.923，應(yīng)變平均校驗(yàn)系數(shù)為0.96，校驗(yàn)系數(shù)小于1.0。
（2）跨中截面在試驗(yàn)荷載作用下的最大撓度為1.08mm，小于理論計(jì)算最大撓度1.19mm，遠(yuǎn)小于撓度的最大限值L/800，其中跨中最大撓度測(cè)點(diǎn)的殘余撓度為0.01mm，相對(duì)殘余撓度值為0.9%，遠(yuǎn)小于規(guī)范允許值20%。
（3）實(shí)測(cè)荷載橫向分布系數(shù)與理論分布系數(shù)的變化趨勢(shì)與數(shù)值都較接近。
（4）試驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)裂縫，車輛跑過(guò)時(shí)的振動(dòng)響應(yīng)明顯減弱（豎向基頻為1.6Hz，側(cè)向基頻為0.4Hz，加固前是加固后的1.5倍）。
通過(guò)對(duì)加固后該橋的檢測(cè)，及對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的全面分析，說(shuō)明該橋行車時(shí)的動(dòng)力響應(yīng)明顯減弱，橋梁的整體性與動(dòng)剛度得到了加強(qiáng)，該橋的承載能力得到了提高，達(dá)到了現(xiàn)行二級(jí)公路橋梁公路-Ⅱ級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)，選擇的加固方案可行。
