拱橋加固實例

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　1概述

　　仁義橋位于山西省太原市清徐縣榆次一古交公路清徐段上，于1971年修建。橋梁原設(shè)計荷載為：汽車-13級、拖車-60。上部結(jié)構(gòu)為：空腹式懸鏈線無鉸鋼筋混凝土雙曲拱橋，凈跨徑25m，矢跨比為1／6，設(shè)計拱軸系數(shù)m=2.20，共三跨。橋面寬度為：凈-7m+2×1.0m(人行道)，橋面縱坡為0，橫坡為3％(雙向)，主拱圈寬度為7.5m。主拱圈厚度為0.80m。拱上建筑采用排架式副拱墩。下部結(jié)構(gòu)為：150#片石混凝土實體墩和橋臺，橋墩頂寬2.0m基礎(chǔ)為明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。

　　隨著清徐縣經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，仁義橋現(xiàn)狀已不能滿足清徐一古交公路交通量日益增長、車輛荷載等級增大的要求。為滿足榆次一古交二級公路清徐路段公路建設(shè)的要求，在2004年對該橋進(jìn)行了加固改造。

　　2加固采用橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　(1)設(shè)計汽車荷載等級：公路—Ⅱ級，人群3.0kN／m2，橋面組成：凈—9m+2×1.0m(人行道)。

　　3加固依據(jù)及資料

　　交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJB01—2003)。交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》(1989年合訂本)，交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路橋涵施工設(shè)計規(guī)范》(JTJ041—2000)，交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ071—98)，交通部部標(biāo)準(zhǔn)《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范)JTJ0173—96)，公路橋涵設(shè)計手冊：《拱橋》(上、下冊)(1991年版)。仁義橋原設(shè)計文件(太原公路分局1971年)。

　　4加固設(shè)計要點(diǎn)

　　(1)上部結(jié)構(gòu)計算采用《橋梁博士》(平面桿系有限元程序)進(jìn)行加固后成橋狀態(tài)下活載、恒載、溫度變化等作用力計算，以最不利荷載組合進(jìn)行控制設(shè)計。

　　(2)下部結(jié)構(gòu)按重力式墩臺計算，計算荷載按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》的規(guī)定，對所有可能承受的荷載進(jìn)行最不利組合。以最不利荷載組合控制設(shè)計?；A(chǔ)計算按照《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，結(jié)合本橋?qū)嶋H情況按舊橋基礎(chǔ)承載力提高系數(shù)予以考慮進(jìn)行驗算。

　　(3)橋面板計算按單向板和懸臂板計算，懸臂跳梁進(jìn)行截面強(qiáng)度驗算、抗剪計算和抗傾覆計算。

　　(4)相關(guān)參數(shù)：相對濕度70％，墩臺不均勻沉降考慮10mm。橋面板與其他結(jié)構(gòu)溫差5℃。

　　5加固方法

　　根據(jù)該橋現(xiàn)狀、橋梁承載力提高及橋面加寬的要求，確定的加固方法為：

　　5.1主拱圈

　　主拱圈加固采用錨噴8cm厚30號混凝土加固主拱肋和主拱波，現(xiàn)澆鋼筋混凝土加固拱角拱背的方法進(jìn)行。首先鑿除主拱肋表面1cm厚砂漿抹面層，鑿毛、清洗干凈，然后在主拱肋底面和側(cè)面按照規(guī)定位置鉆孔植筋，用環(huán)氧樹脂固定牢固后，掛鋼筋網(wǎng)，主拱波在內(nèi)側(cè)鉆孔植筋，掛鋼筋網(wǎng)，錨噴混凝土，加大拱肋及拱波截面進(jìn)行加固。橫隔板在底面鉆孔植入U型筋，錨噴8cm厚30號混凝土，加強(qiáng)橫向連接。拱角拱背先鑿除砂漿抹面層。鑿毛、清洗干凈，在拱角拱背、拱座機(jī)2號排架根部鉆孔植筋、綁扎鋼筋網(wǎng)，現(xiàn)澆10cm厚鋼筋混凝土進(jìn)行加固。

　　5.2拱上建筑

　　拱上建筑加固采用錨噴6cm厚30號混凝土加固排架及腹拱圈；橋臺前墻加固采用錨噴6cm厚30號混凝土。首先鑿除主排架表面1cm厚砂漿抹面層，將排架四周及腹拱內(nèi)側(cè)鑿毛，清洗干凈，然后在排架四周及腹拱內(nèi)側(cè)照規(guī)定位置鉆孔植筋，用環(huán)氧樹脂固定牢固后，掛鋼筋網(wǎng)后，最后錨噴混凝土。拱上建筑實腹段外側(cè)用10#水泥砂漿抹面3cm厚進(jìn)行處理。

　　5.3橋面

　　橋面加固采用：在原橋兩側(cè)現(xiàn)澆鋼筋混凝土側(cè)墻，對稱加設(shè)預(yù)制鋼筋混凝土挑梁，現(xiàn)澆鋼筋混凝土行車道板及加設(shè)預(yù)制微彎板人行道的方法進(jìn)行。鋼筋混凝土挑梁預(yù)制好就位后。預(yù)留鋼筋和橋面鋼筋焊接，并和懸臂板鋼筋綁扎。整體澆筑橋面鋼纖維混凝土。挑梁安放時注意防止傾覆，挑梁高度應(yīng)順應(yīng)橋面橫坡處理。在挑梁上加蓋人行道微彎板，人行道兩側(cè)加設(shè)欄桿，人行道微彎板用3cm厚10#水泥砂漿抹面。橋面在兩次橋臺附近設(shè)置30cm寬，25cm深的TST伸縮縫。橋面澆筑完成后在1#、2#墩頂位置處切割變形縫，深3cm，寬3mm，清洗干凈后，用瀝青灌縫。

　　5.4橋臺及基礎(chǔ)

　　橋臺前墻加固采用錨噴6cm厚30號混凝土方法。將橋臺前墑表面鑿毛、植筋，掛鋼筋網(wǎng)，清洗干凈后，錨噴混凝土進(jìn)行加固。橋臺臺帽加固采用錨噴8cm厚30號混凝土方法。將橋臺臺帽前表面鑿毛、植筋，掛鋼筋網(wǎng)，臺帽鋼筋網(wǎng)和主拱肋鋼筋焊接，將混凝土表面清洗干凈后，錨噴混凝土進(jìn)行加固。

　　橋墩用10#砂漿抹面勾縫，橋墩墩帽加固采用在外側(cè)掛鋼筋網(wǎng)，錨噴8cm厚30號混凝土方法進(jìn)行加固。

　　地基根據(jù)實際開挖地質(zhì)資料及實際情況進(jìn)行處理，墩臺基礎(chǔ)用20#片石混凝土進(jìn)行防護(hù)。

　　6橋梁加固施工順序

　　(1)對橋墩臺以及基礎(chǔ)進(jìn)行處理。

　　(2)拆除舊橋人行道及欄桿部分。

　　(3)鏟除橋面鋪裝、側(cè)墻及拱上填料。以上拆除過程每一跨由跨中對稱地向拱腳方向進(jìn)行，各跨之間的拆除同步對稱進(jìn)行，使橋墩受力平衡，防止單向推力過大而引起倒塌。

　　(4)同時進(jìn)行主拱圈、拱上建筑及橋臺前墻的加固。

　　(5)現(xiàn)澆混凝土側(cè)墻，填筑拱上砂礫填料，調(diào)整橫坡，安裝挑梁，現(xiàn)澆行車道懸臂板和橋面鋼纖維混凝土。

　　(6)安裝人行道、欄桿、伸縮縫，完成所有加固工程。

　　7加固主要材料

　　7.1混凝土

　　拱肋、拱波、拱上建筑等采用30號錨噴混凝土，拱背、濕接縫等采用30號現(xiàn)澆混凝土，橋面采用30號鋼纖維混凝土，懸臂梁、微彎板采用30號預(yù)制混凝土，欄桿采用25號預(yù)制混凝土，橋墩(臺)采用30號現(xiàn)澆混凝土，基礎(chǔ)采用20號現(xiàn)澆混凝土。

　　7.2鋼筋

　　設(shè)計采用鋼筋為Ⅰ級和Ⅱ級兩種，除注明者外，鋼筋直徑d≥12mm的，采用符合GB-1499-98國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的帶肋鋼筋(即Ⅱ級鋼筋)；當(dāng)鋼筋直徑d＜12mm的，采用符合GB-13013-91國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的光圓鋼筋(即Ⅰ級鋼筋)。

　　7.3其他

　　(1)環(huán)氧樹脂膠及環(huán)氧樹脂砂漿，按照有關(guān)規(guī)范及產(chǎn)品說明要求，通過試驗確定。

　　(2)本橋僅在橋臺兩端各設(shè)置一道TST型伸縮縫。

　　8施工方法、要點(diǎn)及注意事項

　　(1)主拱圈(主拱肋、拱波、橫系梁)采用外包鋼筋網(wǎng)，并用錨噴混凝土加大截面，施工時嚴(yán)格按照錨噴工藝進(jìn)行。

　　(2)拱上建筑(排架、腹拱圈)采用外包鋼筋網(wǎng)，并用錨噴混凝土加大截面，施工時嚴(yán)格按照錨噴工藝進(jìn)行。

　　(3)橋面和人行道的拓寬施工。①橋面采用鋼纖維混凝土，1m3混凝土摻入針狀鋼纖維37.5kg；②懸臂挑梁安裝就位和橋面鋼筋焊接，保證穩(wěn)定性，為了保證懸臂梁(板)的根部切實可靠，其澆筑施工應(yīng)和橋面一次性整體澆筑；③拆除橋面，把拱上原白灰礦渣填料及側(cè)墻全部鏟除。用鋼筋30號鋼筋混凝土現(xiàn)澆側(cè)墻，填筑透水性好的砂礫填料，調(diào)整橋面橫坡為2％(橫坡由拱上砂礫填料形成)，再澆筑25cm厚橋面鋼纖維混凝土；④伸縮縫采用TST橡膠伸縮體，聘任專業(yè)隊伍施工，以確保工程質(zhì)量；⑤橋頭兩側(cè)砌筑擋墻，修建引道，把橋兩面的路面銜接起來，根據(jù)清徐一古交公路的線形，全面規(guī)劃，應(yīng)有足夠的長度，順應(yīng)相接，防止橋頭出現(xiàn)跳車。

　　(4)下部結(jié)構(gòu)及防護(hù)工程。下部結(jié)構(gòu)施工及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041—2000)、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》(JTF071—98)及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。對于舊橋防護(hù)工程，檢查其是否有裂縫、沉陷等，針對病害進(jìn)行處理。

　　(5)對橋墩表面沖刷風(fēng)化層清除，用10#水泥砂漿抹面勾縫處理。

　　(6)對錨噴混凝土部分原橋結(jié)構(gòu)表面砂漿清除、鑿毛，清洗干凈后方可進(jìn)行錨噴施工。在原橋結(jié)構(gòu)上植筋時，首先在結(jié)構(gòu)上鉆孔，孔深8cm，孔徑按照需要植入鋼筋的直徑確定，清孔后灌注環(huán)氧樹脂膠，再將鋼筋插入，等黏接牢固后，方可掛鋼筋網(wǎng)。

　　(7)加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督，檢測工作，提高技術(shù)裝備，制定嚴(yán)格的技術(shù)措施。

　　(8)重視技術(shù)措施檔案資料工作，技術(shù)資料的搜集工作要及時進(jìn)行，并與施工進(jìn)度同步。技術(shù)資料齊全、科學(xué)、規(guī)范、認(rèn)真。

　　(9)堅持貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針，現(xiàn)場設(shè)立標(biāo)語牌，危險區(qū)域設(shè)立警告牌，機(jī)電設(shè)備設(shè)立安全操作規(guī)程牌等，嚴(yán)禁一切不安全行為和違章作業(yè)。

　　(10)技術(shù)管理要做到措施提前到位，技術(shù)交底提前下達(dá)，質(zhì)量監(jiān)控跟蹤到位，保證做到一次成活，一次成優(yōu)，每道自動消化、自動協(xié)調(diào)，保證整體布置的貫通。

　　除上所述外，嚴(yán)格按照公路有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計圖執(zhí)行。

　　該橋改造交付使用已滿5年，經(jīng)檢測橋梁各項技術(shù)指標(biāo)滿足行車要求，為拱橋的改造利用提供了借鑒。