鋼筋混凝土剛架拱橋加固新技術(shù)分析

王　翔（滁州市公路管理局天長分局，安徽天長239300）

鋼筋混凝土剛架拱橋加固新技術(shù)分析

王翔（滁州市公路管理局天長分局，安徽天長239300）

隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，國家不斷增加公路交通量，進(jìn)而加重了公路橋梁的負(fù)荷。但是隨著集裝箱運輸、拖掛運輸?shù)耐菩校覈脑S多橋梁都出現(xiàn)了承載力不足的現(xiàn)象，而橋梁的破損和老化現(xiàn)象也越來越突出。由于鋼筋混凝土鋼加工橋具有造型美觀、先進(jìn)的經(jīng)濟指標(biāo)、施工漸變、自重輕、構(gòu)件少等特點，被廣泛應(yīng)用于橋梁建造領(lǐng)域中，同時其也存在一定的問題，因此需要加大對其加固技術(shù)的研究。

加固新技術(shù)；鋼筋混凝土；分析

引言

鋼筋混凝土鋼加工橋雖然具有造型美觀、先進(jìn)的經(jīng)濟指標(biāo)、施工漸變、自重輕、構(gòu)件少等優(yōu)點，卻也存在著較為嚴(yán)重的問題，其不具有較好的整體性、橫向穩(wěn)定性，橋梁結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生病害，例如橋面大量開裂，拱腳開裂，主拱肋節(jié)點開裂，微彎板塌陷、穿孔、斷板或開裂，甚至可能成為危橋，導(dǎo)致車輛無法正常通行，因此，研究其加固新技術(shù)勢在必行。

1　工程及其病害概述

該橋梁建成于1995年，具有3×凈60m的跨徑布置，18m的大橋車道寬度，2m的兩側(cè)人行道寬度，該設(shè)計主要分為上幅和下幅，均有4片拱肋。橋梁設(shè)計荷載為：3.5kN/m2的人行道荷載，-100級掛、-20級汽車荷載。

圖1　橋型布置圖

該橋梁存在的主要病害有：①橫系梁跨中裂縫；②微彎板根部及下肋開裂嚴(yán)重，甚至使橋面開裂；③大小節(jié)點附近、外弦桿和內(nèi)弦桿實腹段及中部、混凝土附近出現(xiàn)裂縫（見圖2～4）。

2　研究加固橫向聯(lián)系梁的新技術(shù)

圖2　橫系梁裂縫示意圖

圖3　微彎板病害

圖4　主拱片裂縫示意圖

該橋梁的主要病害就是不具有較好的橫系梁連接，因此該橋加固成功的關(guān)鍵就在于加固人員是否能夠加固好橫向聯(lián)系梁[1]。經(jīng)過對比方案，發(fā)現(xiàn)采用接頭外包鋼板法會嚴(yán)重?fù)p傷該橋梁的拱肋，且不具有加固橫梁的作用；而采用增大截面法增加了較多的恒載，難以加固接頭且不便于施工。筆者對橫系梁加固方法進(jìn)行創(chuàng)新，即附加型鋼加固法。該方法的采用不僅能夠起到加固節(jié)點的作用，其于橫向方面還能夠連為一體，使橫橋向的傳遞得到有效保證，且與微彎板加固之間形成良好的受力模式，使原結(jié)構(gòu)的受力模式得到改善，使橋梁結(jié)構(gòu)的整體性得到有效提高。但是該橋梁拱肋實腹段受到了嚴(yán)重?fù)p害，因此可以對其采用型鋼替換法，使其恒載得到減輕，對于其他橫系梁也采用該種加固新方式。此外，分析附加型鋼加固橫系梁的受理，可以采用空間有限元法進(jìn)行，板單元采用于橋面板，采用梁單元模擬其余構(gòu)件，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，用此方式對橫系梁進(jìn)行加固之后能夠有效提高其承載力，滿足相關(guān)要求和規(guī)范。還可形成一個良好的桁架受力模式，上弦桿為加固后的微彎板，下弦桿為加固后的橫系梁，在橫向空間之內(nèi)，桁架的腹桿就是拱肋，這樣極大地改善了橋梁的受拉承載力[2]。

圖5　附加型加固鋼橫梁

圖6　跨中鋼橫梁替換

圖7　橫梁加固布置

3　研究加固橋面微彎板的新技術(shù)

該橋梁微彎板不具有較寬的混凝土加勁肋，一旦掛網(wǎng)噴射混凝土植筋或者是粘貼鋼板都對微彎板加勁肋有著更大的損傷，根據(jù)筆者的經(jīng)驗，即使采用該種方式也難以保證噴射混凝土的強度，反而增加了較多的恒載。筆者對常用的粘貼受力層法、增大截面法、截面替換法進(jìn)行綜合分析，在此基礎(chǔ)上，對橋面微彎板加固方法進(jìn)行創(chuàng)新，即曲面型橋梁加固法。這種方式是將曲面型加固微彎板設(shè)置在原微彎板與勁肋之間，此外，型鋼上翼的曲面型需要與微彎板吻合，并用結(jié)構(gòu)膠將微彎板底部和型鋼梁上翼緣進(jìn)行粘接，采用變高度腹板，采用與普通型鋼相同的下翼緣，通過植筋再次錨固，且與橫向聯(lián)系梁加固之間形成良好的受力模式，使原結(jié)構(gòu)的受力模式得到改善，使得微彎板的承載能力更強，進(jìn)而使橋梁結(jié)構(gòu)的整體性得到有效提高[3]。由于橫系梁在拱腿部分不具有較大的病害，經(jīng)過嚴(yán)格驗算其承載能力，發(fā)現(xiàn)能夠滿足相關(guān)要求和規(guī)范，因此暫時不對其進(jìn)行處理。

圖8　微彎板曲面型鋼加固設(shè)計圖

4　研究加固大小節(jié)點和主拱肋的新技術(shù)

4.1加固大小節(jié)點

該橋梁的大節(jié)點主要有三處，即實腹段、拱腿和弦桿的交界處；小節(jié)點處為斜撐、弦桿的交界處。與預(yù)制構(gòu)件相比，大節(jié)點處的施工質(zhì)量較差，且由于大小節(jié)點處具有受力復(fù)雜的特點，需要對其進(jìn)行準(zhǔn)確的計算。第一步是要將外包鋼板單元鈍化，得出在自重作用下混凝土節(jié)點的應(yīng)力，再將外包鋼板單元激活，將汽車荷載疊加上去，引起內(nèi)力，進(jìn)而更好地對外包鋼板的實際受力進(jìn)行綜合考慮。根據(jù)相關(guān)研究表明，加固大小節(jié)點采用粘貼鋼板包節(jié)點的方式，能夠明顯降低混凝土的主拉應(yīng)力，提高大小節(jié)點的承載能力，因此采用粘貼鋼板包節(jié)點的方式加固大小節(jié)點具有較好的有效性和可行性。

4.2加固主拱肋

根據(jù)該橋梁的病害，處理大小節(jié)點、主拱肋部分的裂縫，主要可采取粘貼復(fù)合纖維法、粘貼鋼板法、體外預(yù)應(yīng)力法和增大截面法四種加固方案。由于采用粘貼復(fù)合纖維法需要花費較高的費用，對結(jié)構(gòu)而言不具有較好的加強抗剪和剛度的作用；采用體外預(yù)應(yīng)力法需要花費較高的費用，且在施工的過程中也存在較大的干擾性；采用增大截面法會增加較大的恒載，在施工的過程中也存在較大的干擾性；因此，較為理想的加固主拱肋的方法就是粘貼鋼板法，其主要的技術(shù)優(yōu)勢有以下幾點：①占用較小的空間，不會增加太多的橋梁自重，且對橋梁凈空沒有影響；②具有較短的施工工期，施工可以在少影響或者不影響車輛通行的條件下進(jìn)行，具有較好的經(jīng)濟性[4]；③對于被加固結(jié)構(gòu)的外形而言不會遭到破壞，具有較簡單的施工工藝，能夠更好地控制施工質(zhì)量；④鋼板材料具有高彈模和高強度的特點，其在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中，能夠起到使構(gòu)件延性和承載能力提高的作用，進(jìn)而使橋梁構(gòu)件具有較好的受力性能。

圖9　拱片粘貼鋼板加固方案

5　總結(jié)

綜上所述，本文以某項目作為切入點，研究和分析該橋梁的一些加固新技術(shù)，如橫系梁、橋面微彎板、橋梁的大小節(jié)點及主拱肋。并對橋面微彎板加固方法及橫系梁加固方法進(jìn)行創(chuàng)新，即曲面型橋梁加固法和附加型鋼加固法，使兩者之間形成良好的受力模式，使原結(jié)構(gòu)的受力模式得到改善，進(jìn)而使該橋梁得到良好的加固。

[1]何博文.鋼筋混凝土剛架拱橋上部結(jié)構(gòu)拆除方案分析[J].中國公路，2012（05）.

[2]張 斌.鋼筋混凝土剛架拱橋施工簡介[J].交通世界（建養(yǎng)·機械），2011（04）.

[3]柴杜飛.鋼筋混凝土剛架拱橋施工技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2012（08）.

[4]黃德耕，何志芬，歐陽平，彭益華.鋼筋混凝土剛架拱橋加固新技術(shù)研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2013（06）.

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2095-2066（2016）31-0194-02

2016-10-9