雙曲拱橋上部結構加固方法的應用研究

尹 萍

（洞口縣公路管理局，湖南 邵陽 422300）

在實際的橋梁工程建設過程中，拱橋是過去最常用的一種橋型，跨越能力強，且成本低廉。其中，雙曲拱橋為具有代表性的重要類型，因其能最大限度發揮預制裝配所具有的優勢特點，能大量節省材料，所以一經推出就得到廣泛運用。但這種橋梁多數設計荷載相對較低，受到車輛荷載作用后，將產生很多病害，導致上部結構實際承載力無法滿足要求，甚至威脅到橋梁的運營安全，因此必須根據橋梁實際情況制定有效的維修加固技術。

1 工程概況

黃橋大橋的加固改造工程，橋梁為雙曲拱橋，跨徑組合為25 m+39 m+39 m+39 m+39 m+25 m，采用鋼筋混凝土結構，主拱圈采用拱波與拱肋兩部分組成，其中，拱肋的寬度為38.5 cm，保持1.23 m的凈間距，在拱肋間還設有若干橫系梁。橋梁的主拱圈是一條懸鏈線，拱圈上設置腹拱，即圓弧形拱，厚度為20 cm。本橋梁拱圈底部存在脫空的現象，導致局部產生裂縫并滲水，且拱波之間的連接不緊密，存在很大的裂紋和間隙，使整體性變差，亟須進行加固處理。

2 拱橋上部結構加固計算

為制定有效加固措施，同時滿足規范與使用基本要求，以現場實測結果為依據，借助Midas Civil構建分析模型，利用模型對加固之前和之后的受力情況進行準確計算，并分析主拱圈上所有截面存在的作用效應，確定設計抗力，在綜合考慮所有荷載的情況下，根據規范的要求實施分析計算[1]。

對全橋結構進行計算時，共設301個節點與330個單元。通過計算，基于基本組合時，多數截面上的抗力比效應值小，無法滿足承載力規范要求；經加固處理后，拱圈上所有截面的實際抗力比效應值大，說明加固處理有效。

對引橋結構進行分析計算，得出各控制截面實際荷載效應值比抗力值小，計算偏心距也都比容許值小。可見，引橋處主拱圈實際承載力能達到設計要求，在日后施工中不需要進行專門的加固處理。

3 拱橋上部結構加固設計和施工

3.1 結構加固設計

考慮到橋梁加固時需要對交通進行適當管制，故加固設計需要將保證結構承載力，對結構上局部損傷進行修復，并縮短工期和盡早恢復等作為基本原則。

（1） 由于本橋梁主橋結構實際承載力無法達到要求，所以設計決定通過對拱肋截面的增大來保證承載力。

（2） 對于拱波之間相連不夠緊密，存在很大間隙的問題，設計采用填充的方法處理，保證連接的緊密性。

（3） 針對拱圈底部存在脫空，導致局部滲水的問題，設計采用具有較高強度的砂漿進行抹面處理[2]。

3.2 結構加固施工

（1） 對拱肋的截面進行適當增大，使橫向聯系得以加寬與加厚。

該方法是最傳統也是最常用的加固方式，對拱肋和橫向聯系部位的截面進行增大，同時增加經計算確定的鋼筋，實現和原結構之間的協同受力，能有效提高主拱圈整體剛度與強度，確保主拱圈實際承載力達到預期使用要求。

其施工工藝流程為：施工測量和放線；對原結構的表面進行鑿毛處理和清洗；然后進行植筋成孔；對鋼筋進行連接與綁扎；再支設模板；最后進行混凝土的澆筑。

（2） 對腹拱與主拱的拼接縫實施填充。

①抹壓填充開始前，對拼接縫做全面清理，確保拼接縫保持潔凈與暢通。

②對于拱腳處和腹拱圈處的拼接縫，應使用復合砂漿予以填充，砂漿的強度應達到M40以上，在抹壓填充時，厚度按5 cm嚴格控制，并分成多次實施，以保證填充的緊密性。

③對于拱波預制件部位的拼接縫，應使用環氧封縫材料予以填充，對封縫膠進行配制好后將其裝到膠槍中，然后利用槍嘴為接縫持續注膠，并對注入的接縫膠予以適當擠壓。期間可分成多次來抹壓，以達到良好的填充效果[3]。

（3） 采用強度較高的聚合物砂漿進行抹面。

①施工前對拱圈表面進行檢查，確認是否保持平整、適當粗糙、潔凈，要求不能有浮灰與油污，并無裂縫、起砂及空鼓。檢查合格后，用高壓水槍對拱圈表面進行沖洗，使其保持在濕潤的狀態，但要注意不能存在積水，否則會對后續抹面造成影響。在界面黏結過程中，可通過高強度砂漿的涂刷來保證黏結的緊密性。

②漿材的配制：以10%～12%的水料比進行漿材配制，保證漿材攪拌的均勻性，配制好的漿材應盡量在1 h之內使用完畢，若無法在要求的時間內用完，則應視作廢料處理。

③將拱圈表面潤濕后涂抹一層粉料和水之比為3∶1的涂料，在涂刷的同時進行聚合物砂漿的均勻涂抹。砂漿施工時，應注意面積不能太大，必要時進行分塊和分條作業，一般每塊的面積應控制在10 m2以內，而對于錯開的時間，通常在24 h之內。在分層施工過程中，留縫應保持一定的錯開。將砂漿攤鋪好以后，采用噴頭進行噴水抹壓，一次性完成抹平，不可反復多次進行抹壓。當抹壓過程中產生氣泡時應將其刺破，使表面保持密實。當涂抹面層的厚度超過10 mm時應采取分層的方法進行施工，一般分層的厚度按5～10 mm的范圍嚴格控制，將前一層抹壓好后，靜待一段時間，當用手指按壓保持干燥時，即可對下一層進行抹壓施工[4]。

④抹壓施工完成后及時進行養護。待砂漿施工結束，且表面稍干后開始采用噴霧的方法進行養護，也可覆蓋一層麻袋與草簾，使表面始終保持在濕潤的狀態。在養護過程中要注意溫度的控制，一般情況下應達到5 ℃以上。通常有效養護時間應不少于7 d，在條件允許的情況下進行定時灑水，保持表面濕潤。

（4） 對表面做防碳化處理。

以橋梁養護要求為依據，對上部結構進行防碳化處理，采用剛性材料進行。這種涂料能在常溫條件下迅速固化，且自身強度和混凝土之間的黏結強度均較高。其施工方法為：首先對混凝土的表面進行處理，將松散的部分、浮漿及砂粒都清除干凈，到露出堅硬的基層為止，并對鋼筋做必要的除銹；當有滲水現象時，要對滲水處進行干燥與止水，對需要進行補強的部位進行擦拭，使用酒精等有機溶劑進行；按照設計要求的比例對涂料進行配制；最后將配制好的涂料使用刮刀將其均勻抹在橋梁表面[5]。

4 結語

綜上所述，因雙曲拱橋梁所用施工方式比較特殊，比如結構接縫數量較多，橋梁拱圈缺乏整體性，因而容易出現裂縫，且裂縫出現后容易擴展，加之橋梁設計過程中所用荷載相對較低，伴隨荷載不斷增大，拱圈整體承載力將無法滿足實際要求。對此，本文采用多種方法對橋梁拱圈進行加固，提高其整體承載能力，在滿足當前實際要求的基礎上，為后續交通量的進一步增加奠定良好基礎。