談剛架拱橋的病害分析及加固對(duì)策

王 棟 姜 鋒

(1.安吉交通運(yùn)輸發(fā)展有限公司，浙江 湖州 313399； 2.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，浙江 寧波 315020)

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談剛架拱橋的病害分析及加固對(duì)策

王 棟1姜 鋒2

(1.安吉交通運(yùn)輸發(fā)展有限公司，浙江 湖州 313399； 2.同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院，浙江 寧波 315020)

結(jié)合某剛架拱橋結(jié)構(gòu)的基本情況，從主橋鋼筋混凝土拱肋、引橋縱梁、橫隔梁、預(yù)制橋面板等方面，分析了橋梁裂縫的產(chǎn)生原因，并提出了裂縫的加固對(duì)策，滿(mǎn)足了現(xiàn)行交通荷載要求。

剛架拱橋，橋梁裂縫，拱肋，縱梁，加固對(duì)策

1 結(jié)構(gòu)基本情況

某橋梁全長(zhǎng)為29.15 m，主跨長(zhǎng)度為21.5 m，兩端各設(shè)有2個(gè)4.0 m復(fù)孔引橋。橋梁主橋?yàn)閯偧芄皹颍?片鋼筋混凝土拱肋組成，橫向采用橫系梁連接，引橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)置3道鋼筋混凝土簡(jiǎn)支縱梁，在主橋拱肋及引橋縱梁上均架設(shè)橋面微彎板，橋梁下部結(jié)構(gòu)為重力式墩臺(tái)，擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2 橋梁裂縫分析

2.1 主橋鋼筋混凝土拱肋

1)在下弦桿拱腳處與基礎(chǔ)連接部位存在豎向裂縫，裂縫由截面下緣至上緣發(fā)展，初步分析：剛架拱橋擴(kuò)大基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，使拱腳處出現(xiàn)豎向剪切應(yīng)力導(dǎo)致拱腳下弦桿出現(xiàn)裂縫。

2)1號(hào)、3號(hào)拱肋的上下弦桿的節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)裂縫，主要原因推斷：在節(jié)點(diǎn)處設(shè)置鋼材料托架，節(jié)點(diǎn)處的拉力增益，使節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)開(kāi)裂、破損。

3)橫系梁、橫隔板豎向開(kāi)裂，主要原因是由于混凝土材料配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)影響混凝土的抗拉強(qiáng)度，而近年來(lái)交通量大且超載車(chē)輛比例大，使主結(jié)構(gòu)變形量增大，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)發(fā)展。

2.2 引橋縱梁

1)縱梁出現(xiàn)大面積混凝土老化、剝落，主要原因推斷為：在長(zhǎng)期服役下，該橋部分梁板底面混凝土剝落、露筋銹蝕現(xiàn)象明顯，初步判定產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因?yàn)椋夯炷帘Ｗo(hù)層不足，加之品質(zhì)不良，表面混凝土破損后，導(dǎo)致鋼筋發(fā)生氧化反應(yīng)；橋面雨水滲入侵蝕上部結(jié)構(gòu)，梁板長(zhǎng)期潮濕環(huán)境下，使其表面混凝土發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致混凝土起殼、剝落。

2)縱梁多處開(kāi)裂，主要原因推斷為：混凝土受水侵蝕，導(dǎo)致梁板抗力效應(yīng)與荷載效應(yīng)比值不足，且混凝土為脆性材料，抗拉強(qiáng)度極低，超過(guò)其抗拉強(qiáng)度后就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

2.3 橫隔梁

橫隔梁主要病害為：橫隔梁與拱肋連接處混凝土開(kāi)裂，局部混凝土表面破損，鋼筋外露銹蝕。分析其主要產(chǎn)生的原因?yàn)椋褐鞴袄邫M向變形加之車(chē)輛荷載沖擊作用所致。

2.4 預(yù)制橋面板

企業(yè)盈利水平具有信號(hào)作用，盈利趨勢(shì)是融資活動(dòng)中的重點(diǎn)考察因素。本文采用了總資產(chǎn)凈利潤(rùn)率 （ROA），即凈利潤(rùn)與總資產(chǎn)平均余額之比，用于反映資產(chǎn)的利用效果。本文還采用了營(yíng)業(yè)凈利率 （Net Profit Ratio），即凈利潤(rùn)與營(yíng)業(yè)收入之比，用于反映企業(yè)銷(xiāo)售的最終獲利能力。

橋面板為普通鋼筋混凝土預(yù)制微彎板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)主要病害如下。

微彎板與拱肋斜截面支點(diǎn)位置開(kāi)裂，主要原因分析為：鋼架拱橋是我國(guó)20世紀(jì)90年代推行建設(shè)的橋梁之一，原橋梁施工材料、工藝及技術(shù)水平等受條件限制，材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度未能滿(mǎn)足現(xiàn)狀交通荷載作用，頻繁的超負(fù)荷工作狀態(tài)下，薄弱節(jié)點(diǎn)處受剪、受彎開(kāi)裂。

3 裂縫加固對(duì)策

剛架拱是由桁架橋和斜腿剛架橋發(fā)展起來(lái)的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式，具有合理的拱軸線(xiàn)，故本著盡量保持原拱軸線(xiàn)與增大結(jié)構(gòu)抵抗車(chē)輛荷載的能力原則，提出如下加固方案：

1)對(duì)結(jié)構(gòu)裂縫根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求進(jìn)行表面封閉或恒壓灌漿封閉。

2)對(duì)拱片、弦桿采用粘鋼、碳纖維方式進(jìn)行加固，提高其承載力(見(jiàn)圖1)。

4)對(duì)第一跨與第三跨微彎板進(jìn)行鑿除，并重新澆筑；對(duì)第二跨輕微開(kāi)裂微彎板進(jìn)行注漿修補(bǔ)，確保橋梁運(yùn)營(yíng)安全(見(jiàn)圖3)。

5)對(duì)上部結(jié)構(gòu)拱片進(jìn)行環(huán)氧涂裝，確保耐久性，在不改變合理軸線(xiàn)的前提下，提高橋梁的整體剛度，減小振動(dòng)。

4 結(jié)論與建議

本文結(jié)合了實(shí)際工程情況，對(duì)剛架拱橋現(xiàn)有各類(lèi)病害的成因進(jìn)行了分析，初步判斷了各類(lèi)裂縫的成因，并提出相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施。

通過(guò)對(duì)各病害的加固施工處理，現(xiàn)狀橋梁使用效果良好，基本滿(mǎn)足現(xiàn)行交通荷載要求。橋梁加固后進(jìn)行了橋梁荷載試驗(yàn)，在動(dòng)、靜載試驗(yàn)各工況下橋梁的撓度、應(yīng)力及頻率均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已有不少不同跨徑鋼筋混凝土剛架拱橋相繼發(fā)現(xiàn)病害，且病害具有一定的相似性，如橋面塌陷、拱肋豎向裂縫等，應(yīng)引起足夠的重視。建議對(duì)同類(lèi)型橋梁進(jìn)行全面的排查工作，及時(shí)了解橋梁的病害，并根據(jù)產(chǎn)生的原因進(jìn)行設(shè)計(jì)加固施工等工作。

[1] 邵旭東.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2] JTJ D62—2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 杜國(guó)華，毛昌時(shí)，司徒妙齡，等.橋梁結(jié)構(gòu)分析[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1994.

[4] 連續(xù)箱形梁橋裂縫調(diào)查分析及防治措施的研究[J].浙江交通科技，2000(4)：51-58.

On diseases analysis of rigid-frame arch bridge and consolidation strategies

Wang Dong1Jiang Feng2

(1.Anji Traffic Transportation Development Co., Ltd, Huzhou 313399, China;2.College of Civil Engineering, Tongji University, Ningbo 315020, China)

Combining with the basic circumstances of some rigid-frame arch bridge, the paper analyzes the reasons for the cracks on bridges from the reinforced concrete arch rib of main bridge, longitudinal beam of approach beam, diaphragm, and precast bridge panel, and points out the consolidation strategies for the cracks, so as to meet the demands of the current traffic loading.

rigid-frame arch bridge, bridge crack, arch rib, longitudinal beam, consolidation strategy

1009-6825(2016)12-0159-02

2016-02-15

王 棟(1984- )，男，工程師； 姜 鋒(1975- )，男，高級(jí)工程師

U445.7

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