新舊混凝土采用預應力連接在拱橋加固中的應用研究

劉 輝，陳海波

(貴州省交通科學研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

新舊混凝土采用預應力連接在拱橋加固中的應用研究

劉 輝，陳海波

(貴州省交通科學研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550000)

目前拱橋的主要加固方式中增大截面法(鋼筋混凝土拱肋加固法和鋼筋混凝土套箍加固法)在實際工程運用中最為常見，但該方法通常會由于施工質量和單靠錨固鋼筋作為新舊混凝土的連接件等原因，會造成新舊混凝土的連接效果較差，導致結構不能整體共同變形受力，甚至后期出現新舊混凝土脫空的現象，而采用預應力連接在拱橋加固中的應用，使得新舊混凝土連接更加緊密，協同受力，提高承載力。

拱橋加固；預應力；框架拱肋

1 工程實例

橋梁資料，對該橋的主拱圈進行鉆芯取樣，確定該橋的拱圈截面為六箱結構，拱圈高度為1.4 m。對拱上建筑和橋面系進行測量，拱上立墻厚0.8 m，橋面寬度共12.6 m，其中橋面凈寬9.0 m，兩側各有1.4 m人行道，最外側護欄各有0.4 m。設計荷載等級為：汽-15，掛80。

2 橋梁檢測結論及建議

(1)結論。

橋梁結構的強度、剛度符合交通部頒發的《公路橋梁承載能力檢測評定規程》和《大跨徑混凝土橋梁的試驗方法》中所規定的要求，其現階段承載能力滿足荷載標準：汽-15級作用下的正常使用要求，但安全儲備小。

(2)建議。

①該橋為四類橋，應對橋梁存在病害進行必要的處治，橋梁設計荷載汽-15已不能滿足現行實際交通量的需要，應請相關有資質單位對橋梁采取加固處理，提高荷載等級，或新建橋梁來滿足車輛和行人的通行需求。②橋梁病害較2013年橋梁檢測報告中的病害有所增加，仍需要對該橋進行交通管制，限重20 t以下車輛正常通行，確保橋梁正常安全使用。橋面現狀態下不平順，起伏較多，汽車荷載沖擊力較大，鑒于此影響，同時根據局部構件評定等級，該橋車重在20 t以上，30 t以下范圍內的車輛單車單向通行，且必須在道路中線以5 km/h勻速行駛，同時橋上禁止其他車輛和行人通行。

③建議每年對該橋梁進行檢測，應定期進行大橋拱圈線型及橋面線型的監測，及時了解結構的受力、變形情況；定期對拱上橫墻、橋面板、引橋拱圈等加固構件進行檢查，加強日常養護。

3 病害原因分析

(1)超載現象嚴重。

該橋設計荷載等級為汽車-15級，掛80。而現在該橋實際承擔的交通流量和汽車荷載比設計時大。該橋建造年代較長，瀝青混凝土路面早期施工養護措施不當可能造成不密實，且當地氣候潮濕，雨水較多對橋面系構造侵蝕較大。

(2)設計截面尺寸偏小。

該橋凈跨80 m，矢跨比為1/6，拱圈高度僅為1.4 m，頂底板厚度僅為10 cm，根據經驗及有限元計算，該橋截面尺寸偏小，造成主拱圈剛度偏小及其承載力儲備較小。當車輛通行時，橋梁整體振動感強烈。

(3)環境因素影響。

橋梁為鋼筋混凝土構件，受當地潮濕、多雨氣候環境影響、加之超載車輛對橋面系破壞，使得雨水很容易破壞原材料，進而加劇路面破壞，最終導致車輛在通過橋梁時產生較大的沖擊。

(4)由于橋面破損嚴重，橋面上的雨水通過橋面裂縫滲透到主拱、腹拱，導致以上結構局部裂縫處出現滲水、析晶等病害，其中主拱圈底面的滲水主要是由箱室泄水孔造成，并不是結構性裂縫。

(5)伸縮縫設置于梁端構造較弱部，因直接承受車輛的反復作用，故最易遭受破壞。且隨著交通量的增大，載重車輛增多，伸縮縫的損壞程度逐漸加重。

4 采用預應力連接的框架拱肋加固法

采用預應力連接的框架拱肋加固法是為了減輕原橋所承受的加固荷載，利用框架拱肋的形式對其進行加固，與此同時，為了使得新舊混凝土連接緊密共同受力，采用預應力張拉連接，防止后期出現新舊混凝土脫空的現象。以下為新舊混凝土采用預應力連接在拱橋加固中的應用實例。

主拱圈采用4列C50無收縮自密實鋼筋混凝土框架拱肋進行加固。在1#、2#、3#、5#、6#、7#腹孔處設置上橫聯并在該處設置豎向預應力。

框架拱肋形成整體，并通過涂刷界面劑、植入普通鋼筋和張拉預應力與原橋箱型拱圈連接，當荷載作用時，新老結構共同受力，協同作用，提高原橋承載能力，預應力設置處還需設置上下橫梁，加強預應力受力局部位置并防止應力集中現象。

5 結 論

我國公路部門實踐經驗表明，拱橋的加固費用約為新建橋梁的30%。因此，在進行橋梁維修加固的同時，迫切要求對舊橋進行技術改造，新舊混凝土采用預應力連接在拱橋加固中的應用，不僅使得新舊混凝土連接緊密共同受力，防止后期出現新舊混凝土脫空的現象，同時改善其行車性能，延長其服務年限，使其繼續為現代交通運輸服務，可以給國家帶來巨大的經濟效益。

[1] 劉思孟 鋼筋混凝土套箍封閉主拱圈加固拱橋技術研究[D].重慶：重慶交通大學土木學院，2004.

[2] 李明.加強舊危橋改造刻不容緩[J].中國公路，2001，4(1):56-59.

[3] 貴州省交通科學研究院.貴州省境內桁式組合拱橋調研報告[R].2004.

2017-02-15

劉輝(1988-)，男，貴州凱里人，碩士工程師，研究方向：大跨徑鋼筋混凝土公路橋梁。

U442

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：1008-3383(2017)07-0146-02