水口大橋位于省道S225線,中心樁號K93+537.65,于1969年10月建成通車,設(shè)計荷載為汽-13,拖-60,上部結(jié)構(gòu)為料石拱,4跨53.75 m,橋L為256.35 m,橋b為9 m,行車道b為7m,下部結(jié)構(gòu)采用沉井基礎(chǔ)。
水口大橋由于橋齡較長,經(jīng)過長時間的超負(fù)荷使用,特別是近幾年超限、超載車輛的頻繁通行,加速橋梁的損壞,又隨著人類對森林保護(hù),山嶺水土流失逐漸減少,但由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及城市建筑的發(fā)展,河沙大部被澇走,隨著洪水對泥沙的沖流,河床逐漸下降,大多數(shù)的橋梁基礎(chǔ)局部普遍出現(xiàn)了基礎(chǔ)淘空,裂縫等。經(jīng)過檢測,水口大橋1
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#橋墩基礎(chǔ)沉井井壁有多處開裂,裂縫b為5-8 mm;河床下降,基礎(chǔ)淘空外露等,腹拱有多處裂縫,橋面鋪裝原有瀝青混合料嚴(yán)重老化、壞爛,橋欄損壞嚴(yán)重,直接影響到橋體安全,威脅著交通安全暢通。
1.加固方案
鑒于這是一座橋齡較長的料石拱橋,具有一定的歷史價值,它的主拱結(jié)構(gòu)良好,故加固方案是根據(jù)汽-20荷載標(biāo)準(zhǔn)及百年一遇洪水沖刷要求,對橋梁進(jìn)行測算,由于該橋主拱是料石拱,而且拱圈完好,拱圈內(nèi)力系按分項全系數(shù)的極限狀態(tài)計算恒活載內(nèi)力可以滿足要求,故對主拱不動,根據(jù)采用該橋橋墩開裂、淘空現(xiàn)象,而且原有墩身較小,坩入的地下層仍為較軟的粉砂巖,因此對1
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#橋墩必須加厚即外包一層d為40 cm的C30鋼筋混凝土,并在沉井基礎(chǔ)周邊加入6根為120 cm的樁基,樁基及原沉井基礎(chǔ)上增設(shè)d為220 cm、沉井外b為200 cm的承臺,與橋墩加固部分互相連接(沉井基礎(chǔ)上d為40 cm),具體位置及形式見示意圖。
圖為水口大橋1
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# 橋墩的加固側(cè)立面及平面圖,其中陰影部分為加固層,單位cm,加固的承臺b控制要素L1、L2、L3及樁深h隨各墩的實際情況而不同,根據(jù)地質(zhì)探測資料,結(jié)合橋梁承受荷載,以及洪水的沖擊力等因素,要求1 墩基礎(chǔ)需嵌入微風(fēng)化砂礫巖至少1.5 m,加固的2 墩基礎(chǔ)需嵌入微風(fēng)化砂礫巖至少1.5m,加固的3 墩基礎(chǔ)需嵌入微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖至少8m,各橋墩基礎(chǔ)尺寸(見表1):
加固層布筋按橋梁實際受力及荷載標(biāo)準(zhǔn)計算布筋,主要如下:
(1)橋墩部分主要是在半圓內(nèi)圈、外圈及直線連接均設(shè)置間距20 cmφ20 mm鋼筋,內(nèi)外圈筋由4根鋼筋組成單面焊接,在原有沉井基礎(chǔ)按40 cm×40 cm密度植入φ25 mm錨固筋,植入深度至少20 cm,在與承臺上面的交接設(shè)立橫向φ20 mm支撐筋,承臺上部分(原墩基礎(chǔ)以上40 cm)布置雙層φ25 mm橢圓圈鋼筋,層間距20 cm,另外還有豎立筋、平直連結(jié)橢圓筋等,間距20 cm 。
(2)承臺下部分(d為180 cm),底層兩半圓及連接線布置間距20 cm的φ25 mm鋼筋,在原沉井基礎(chǔ)植入25 cm深的錨固筋,密度同上,另外還有架立筋,間距100 cm×100 cm,樁項布置雙層面積為200 cm ×200 cm鋼筋網(wǎng),層間距50 cm,密度20 cm×20 cm等。
(3)樁基鋼筋,按規(guī)范要求設(shè)立豎筋、箍筋及加勁箍筋,加勁箍筋每兩米設(shè)一道,雙面焊接,并沿加勁箍筋四周均勻綁扎四塊10 cm×10 cm×6 cm的預(yù)制砼定位塊。
對于橋面鋪裝原有瀝青混合料嚴(yán)重老化、壞爛,橋欄損壞嚴(yán)重,采取拆除原橋面鋪裝層,改為C30混凝土鋪裝并設(shè)立混凝土防撞欄,腹拱圈開裂處灌漿修補(bǔ)等,改為C30鋼筋砼鋪裝后,大大分散了橋面的集中受力,使主拱整體受力得到較大的提高。發(fā)揮料石原有的堅固、抗壓性強(qiáng)功能等特性。
2.方案分析
本方案對水口大橋的加固得到多位工程師及專家的認(rèn)可,針對了原橋荷載等級低、墩基礎(chǔ)開裂、露基等病害,在原橋墩周邊增設(shè)承臺,加固原有基礎(chǔ),鞏固并提高了原有荷載,目前工程已接近完工,經(jīng)過橋載檢測,現(xiàn)在荷載已可達(dá)到汽-20,掛-100標(biāo)準(zhǔn),橋墩基礎(chǔ)可抗百年一遇洪水災(zāi)害。特別是橋墩基礎(chǔ)的加固,不光解決了原有沉井基礎(chǔ)的開裂、露基等毛病,而且還提高了整橋的荷載能力,很好地利用了原料石拱橋固有的堅固、耐用的特點(diǎn),同時,對石拱橋改設(shè)鋼筋混凝土橋面鋪裝,可使主拱整體受力更均勻,減少因集中受力而發(fā)生局部破壞。經(jīng)過對該橋的加固維修,不但對橋的主體結(jié)構(gòu)不影響,外觀上,它依然是一座雄偉的古石拱橋,具有一定的歷史文化意義。
3.結(jié)束語
危橋加固是當(dāng)前我國的一項重大任務(wù),多數(shù)橋梁是修建在60-70年代,當(dāng)時的設(shè)計荷載普遍較低,使用通行要求也較低,經(jīng)過幾十年的使用、洪水的沖擊及超重、超限車輛的頻繁通行,普遍出現(xiàn)或多或少的毛病,對這些橋梁的整修、加固已顯得非常急切,也是確保公路安全暢通的保證。因此如何利用舊橋進(jìn)行加固、改造是一個重要課題,充分利用舊橋,可以節(jié)約資金,提高經(jīng)濟(jì)效益等,水口大橋的加固就是一個很好的例子,從而可實現(xiàn)達(dá)到延長舊橋的壽命,發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的作用。
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