沙川雙曲拱橋的檢測評定與加固方案

施 磊

（遼寧省交通廳公路管理局，沈陽 110005）

沙川雙曲拱橋的檢測評定與加固方案

施 磊

（遼寧省交通廳公路管理局，沈陽 110005）

隨著交通量的增長，軸載的增加，雙曲拱橋病害現象較為普遍，加固工作迫在眉睫。本文結合沙川大橋加固實例，介紹了雙曲拱橋的檢測評定以及該橋的加固設計方案，并對加固施工重點和注意事項進行了要求，以供同類橋梁加固設計參考。

雙曲拱橋 檢測 評定 加固

1. 前 言

沙川大橋是一座雙曲拱橋,全長87.0m。上部結構為1孔凈跨67m空腹式變截面懸鏈線鋼筋混凝土雙曲拱橋[1]。矢跨比1／8，橫截面形式為6肋5波，矩形截面跨中拱肋高105.6cm，寬28cm，混凝土強度等級為C25。下部結構為重力式實體橋墩和加后座的U型橋臺。橋面寬為凈-7+2×0.35m（安全帶）。橋梁原設計荷載為汽車-13級，拖車-60，于1979年建成通車。由于該橋建成使用時間較長，設計標準較低，隨著國民經濟和當地經濟的發展，交通流量大，重型車輛多，橋梁的承載力存在不足，同時出現了許多病害，因而對該橋進行檢測與加固。

2. 舊橋的檢測與評定

2.1 外觀質量檢測

橋梁上部主要結構調查采用拼裝式橋梁檢查架，直接接觸構件表面，并借助于簡單的檢測儀器進行；下部結構及其它附屬設施和橋面系采用目量及測量方法進行。

2.1.1 橋面系

橋面鋪裝層老化且損壞嚴重，由于橋面鋪裝的損壞導致橋面滲水嚴重。另外橋面縱向變形呈波浪形，跨中部位明顯下沉，最大下沉值約13cm。

2.1.2 拱肋、拱波及拱上建筑

檢查發現在拱波與拱肋連接處，大部分都有裂縫，寬度為0.06～0.4mm，最大長度約15m，且多處有水泥砂漿脫落現象，也有部分發生滲水現象。

各拱肋均有橫向裂縫，而以第4、5號肋比較集中，且部分是U形裂縫，最大裂縫寬度為0.15mm。

主拱軸線普遍有下沉，拱頂下沉量最大為13cm，L／4點也有輕微下沉，而且上下游下沉量不一致。

2.1.3 主梁混凝土強度檢驗

采用“回彈一超聲”綜合法對拱肋非裂縫區混凝土強度進行了檢測。依據檢測結果，利用《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術規范》給定的全國基準曲線R=0.008V N(式中R為混凝土推算強度，相當于現場15cm×15cm×15cm立方體試塊的標準強度；V為測區超聲值；N為測區回彈值)計算。推算拱肋混凝土強度滿足使用要求。

由于該橋病害較多，建議對結構進行荷載試驗，以確定橋梁現有的承載力。

2.2 荷載試驗

通過對該橋進行靜、動載試驗，掌握結構在設計荷載等級下的實際工作狀態及其控制截面的抗力效應和橋梁特性，為橋梁的加固維修提供可靠的技術資料。

2.2.1 靜載試驗

靜載實驗控制荷載按設計荷載標準在各控制截面產生的最不利荷載效應換算而得，并采用靜力荷載試驗效率進行控制（0.80～1.05）[2]。實際采用兩輛總重約350kN的三軸車，分兩級加載。測試內容：①主拱圈控制截面的撓度。②主拱圈控制截面的混凝土應力應變。③拱頂部位的裂痕。④橋臺變位。混凝土應力采用DH3816應變儀測量，控制截面撓度及橋臺變位采用大行程百分表（0～50m m） 量測，裂痕采用刻度放大鏡量測。試驗荷載工況和程序如表1所示[4]。

根據試驗結果分析得出靜力荷載試驗校驗系數，撓度校驗系數基本符合《公路舊橋承載能力鑒定辦法》中的規定，但應變校驗系數普遍大于1，說明各控制截面結構混凝土應力不能滿足要求。可能是殘余變形過大的原因，造成拱腳截面出現了半塑性鉸。橋臺位移很小，基本處于穩定狀態。拱肋已有的裂縫擴展微小，未發現新增裂痕。

2.2.2 動載試驗

動載試驗內容主要為跑車試驗，具體內容因篇幅有限不再詳述。根據試驗分析結果自振頻率較低，阻尼比偏大，經分析主要原因為腹拱開裂造成。

2.2.3 評定結論

根據該橋的承載能力分析與驗算，其評定結論為：橋梁病害較多，結構耐久性受到影響；主拱圈各控制截面不能滿足承載能力極限狀態荷載組合Ⅱ強度驗算要求，為滿足當地交通量發展需求，必須立即對該橋進行加固與維修，以確保結構運營安全。

3. 加固設計方案

3.1 設計標準設計荷載：汽車-2O級、掛車-l00、人群荷載3.0kN／m

表1 試驗荷載工況和程序表

橋面凈寬：凈-7+2×0.35m(安全帶)

3.2 主拱圈加固

3.2.1 由于設計荷載增大，原橋拱肋、拱波、腹拱圈裂縫較多，故分別對拱肋、拱波、腹拱圈等采取錨固鋼筋網后，噴射8cm厚C30混凝土加固[3]，加強肋、波、板的全斷面受力狀況。

3.2.2 拱波、腹拱及立墻裂縫，先用鋼抓釘跨縫加固，然后將縫鑿成倒三角形，用砂漿壓入補平。

3.2.3 橫向聯結采用預制裝配法加固，在實腹段增設3道橫隔板，以加強結構橫向整體性，使全拱寬共同受力。

3.3 橋面系更新

原橋面缺乏穩定而堅實的基層，整體性差，因此將原有砂礫路面部分清除，拆除舊橋面系構造，在原橋兩側現澆鋼筋混凝土側墻，再加鋪15cm水泥穩定砂礫基層，其上澆注20cm厚與緣石、側墻相連的鋼筋混凝土橋面，目的在于改善橋面行車狀況及加強拱的整體受力性能。

4. 施工要點

4.1 拱肋、拱波、腹拱圈等，采用外包鋼筋網，并用錨噴混凝土加大截面，施工時應嚴格按下列錨噴工藝要求進行。

① 鑿毛并清洗被加固構件的表面。

② 按設計要求在構件表面鉆固定錨固鋼筋的孔，孔深不得小于8cm，直徑不得小于12mm，孔中灰塵要沖洗干凈。

③ 用環氧樹脂將錨固鋼筋嵌固在孔中。

④ 按設計要求安設補強鋼筋網，鋼筋周圍應有足夠的間隙，以便噴射混凝土能夠完全包裹鋼筋。同時注意將鋼筋網牢固地綁扎或點焊在錨固鋼筋上，以免噴射混凝土混合料時位置產生移動。

⑤ 噴射混凝土時，噴槍與受噴面的距離為0.8m至1.5m左右，先噴一層水泥砂漿，再噴混凝土，以利新舊混凝土的結合。噴射厚度每次2～3cm，逐步加厚至設計厚度，前后層噴射的時間間隔應為2～4h，錨噴混凝土標號為C30。

⑥ 表面修整。由于噴射面過于粗糙，因此可在噴射混凝土初凝后用刮刀將設計線以外多余的材料刮掉，然后再噴或抹一層砂漿，或在噴射面上直接噴或抹一層砂漿。

⑦ 噴射混凝土的養生。由于噴射混凝土中摻有一定量的速凝劑，即能顯著加快混凝土凝結提高早期強度，也在一定程度上抑制了水泥的水化而產生較大的收縮變形，因此必須保持較長的養護日期，以保證強度的正常增長，減少和防止收縮開裂。噴射混凝土終凝2h后，應及時噴水養生，養護期不少于14d。

4.2 橫隔板的預制安裝

施工順序為：先將預制好的橫隔板安裝就位，將其兩端外伸鋼筋和拱肋上錨筋焊接好，再一起錨噴拱肋的加固混凝土(厚8cm)和橫系梁接頭混凝土。

4.3 橋面施工

4.3.1 拆除原橋面系構造。

4.3.2 現澆混凝土側墻，填筑水泥穩定砂礫拱上填料，調整橫坡，再現澆鋼筋混凝土橋面板。

4.3.3 安裝安全帶、欄桿、伸縮縫。

4.3.4 橋面卸載和加載工作均須對稱進行。

5 結束語

舊橋加固技術是一門新興的學科，也是始終在完善、補充、發展的學科，隨著橋型的改變，新材料、新工藝、新技術的出現，新的、更好的加固方法就會出現和得到應用。

本文介紹的錨噴法加固雙曲拱橋是眾多加固方法中經濟實用的一種方法。經造價分析，錨噴法加固沙川大橋每平米橋面造價為新建同樣一座橋每平米橋面造價的1／5，可以節約大量資金。

另外，目前階段對于舊橋承載能力的研究還停留在對荷載試驗數據進行定性分析。還不能定量研究對橋梁承載能力有影響的各種因素。同時，也不能反映出結構的疲勞性能以及材料的后期強度。因而對既有橋梁的評估方法有待進一步的探討。

[1]姚玲森.橋梁工程.北京：人民交通出版社，1999.

[2]中華人民共和國交通部:公路舊橋承載能力鑒定方法（試行）.1988.

[3]諶潤水，胡釗芳.公路舊橋加固技術與實例.北京：人民交通出版社，2001. [4]沙川橋荷載試驗報告.

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1007-6344（2015）12-0323-02