雙曲拱橋加固技術分析
2015-08-26
一、概述
雙曲拱橋在使用多年后，主拱圈變形和鋼砼的老化影響了橋梁的承載能力,但雙曲拱橋本身具有一定的超載潛能，只要找到病害的原因，進行相應的處治，其大多數是可以繼續(xù)運營的。
二、雙曲拱橋常見病害及加固方法
1、雙曲拱橋常見病害
雙曲拱橋較為嚴重的病害主要有：（1）墩臺位移而引起破壞；（2）拱上填料排水不暢等原因引起的橋面病害、側墻鼓肚；（3）拱肋強度不足引起承載力的降低；（4）橫向聯系不足引起結構失穩(wěn)；（5）橋面鋪裝及欄桿的破壞。
2、雙曲拱橋加固方法
雙曲拱橋的維修加固方法有很多，拱圈為雙曲拱橋的主要承重結構，維修加固主要是對拱圈的加強、拱圈橫系梁的加強。同時上部結構填料的調整以及改變結構體系的加固方法也是很重要的方法，大體說來有四個方向：
1加固薄弱構件、增強輔助構件。對于橋梁上有不能滿足安全承載要求的薄弱構件，通常采用增大主拱圈載面提高承載力；對裂縫采用或環(huán)氧樹脂水泥砂漿封填；施加外部預應力等措施。當橋梁承載力不足時，可在原有結構上增加新的受力構件。
2改變結構體系。利用梁的連續(xù)作用或梁、板組合作用及拱梁組合作用改變結構的受力體系，改善結構的受力狀況，以提高橋梁承受活載的能力。
3減輕恒載。減輕原橋上部構造的恒載，可以改善原橋的受力狀況，提高承受活載的能力。以減輕橋梁恒載的方法來提高承受活的能力是一種經濟有效的措施。
4加固墩臺及基礎。當拱橋的缺陷和病害是因墩臺或基礎問題引起時，通常采取用鋼筋砼箍套、鋼筋砼拉桿和鋼拉桿施加外部預應力、增加樁基及頂推法等措施加固墩臺和基礎。
三、雙曲拱橋加固技術分析
本項目受彭水苗族土家族自治縣市政園林管理局委托，對彭水郁江大橋進行加固設計。本次加固方案以及處治措施主要依據北京九通衢道橋工程技術有限公司提供的彭水郁江大橋檢測報告進行。
1、工程概況
郁江大橋建于1976年12月。全橋226.2m，主跨為58m+68m+58m鋼筋砼雙曲拱，連續(xù)橋面凈寬為7m(車行道)＋2×1.0m(人行道)，下部結構為擴大基礎重力式墩臺。
上部結構及拱上建筑 主拱圈部分橫系梁出現開裂、連接處混凝土脫落；局部位置出現混凝土剝落，鋼筋外露銹蝕。
腹拱拱頂處拱肋出現不同程度橫向裂縫；腹拱頂部底面局部破損，混凝土脫落；大部分橫墻上方拱上填料開裂；部分拱上橫墻與墻座縱向錯位。 下部結構 橋臺與周邊高層建筑基礎相連，高層建筑不均勻沉降。
橋面系及附屬設施 橋面鋪裝局部混凝土壓碎、凹陷，縱、橫向裂縫，局部露筋；護欄混混凝土脫落嚴重，多處護欄斷裂，鋼筋銹蝕嚴重
通過對上述大橋病害的綜合分析研究，決定采用減輕恒載的方法，拆除原拱上建筑（現有的橫墻），新增立柱代替，代之以梁式腹拱及新的橋面系的加固方案。
2、模型主要參數
采用橋梁博士系統(tǒng)3.03軟件來建立平面計算模型開展相關分析研究。根據受力計算需要，分別建立了橋梁加固前后兩個全橋模型。由于篇幅限制這里只給出加固后的全橋模型以及參數，全橋共601個單元。
3、橋梁承載能力驗算
在加固前的計算模型中，邊跨的主拱圈拱腳位置在短期效應荷載組合下，當彎矩最大時的抗力RN并不滿足要求（ ）。在邊跨主拱圈的左拱腳位置加固前Rn/Nj的比值為0.953，經過加固后Rn/Nj的比值變1.3。計算結果表明，即使考慮病害及橫向分布影響而采用0.80的承載力折減系數，采用該加固方案后，主拱各截面承載力也能滿足要求，加固改造措施有效。
四、結語
雙曲拱橋最主要的受力構件是主拱圈，對主拱圈進行受力分析是加固計算的關鍵通過對比加固前后計算模型的抗力變化分析研究，發(fā)現Rn/Nj在加固后有變化均能滿足受力要求，加固后拱上建筑重量減輕，多數截面的安全儲備有一定提高。說明以減輕橋梁恒載的方法來提高承受活載的能力是一種經濟有效的措施，特別是在橋梁基礎承載力受到限制，不能滿足加固上部構造和提高活載的承載要求時。
