雙曲拱橋加固技術(shù)分析
2015-08-26
一、概述
雙曲拱橋在使用多年后，主拱圈變形和鋼砼的老化影響了橋梁的承載能力,但雙曲拱橋本身具有一定的超載潛能，只要找到病害的原因，進行相應的處治，其大多數(shù)是可以繼續(xù)運營的。
二、雙曲拱橋常見病害及加固方法
1、雙曲拱橋常見病害
雙曲拱橋較為嚴重的病害主要有：（1）墩臺位移而引起破壞；（2）拱上填料排水不暢等原因引起的橋面病害、側(cè)墻鼓肚；（3）拱肋強度不足引起承載力的降低；（4）橫向聯(lián)系不足引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)；（5）橋面鋪裝及欄桿的破壞。
2、雙曲拱橋加固方法
雙曲拱橋的維修加固方法有很多，拱圈為雙曲拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)，維修加固主要是對拱圈的加強、拱圈橫系梁的加強。同時上部結(jié)構(gòu)填料的調(diào)整以及改變結(jié)構(gòu)體系的加固方法也是很重要的方法，大體說來有四個方向：
1加固薄弱構(gòu)件、增強輔助構(gòu)件。對于橋梁上有不能滿足安全承載要求的薄弱構(gòu)件，通常采用增大主拱圈載面提高承載力；對裂縫采用或環(huán)氧樹脂水泥砂漿封填；施加外部預應力等措施。當橋梁承載力不足時，可在原有結(jié)構(gòu)上增加新的受力構(gòu)件。
2改變結(jié)構(gòu)體系。利用梁的連續(xù)作用或梁、板組合作用及拱梁組合作用改變結(jié)構(gòu)的受力體系，改善結(jié)構(gòu)的受力狀況，以提高橋梁承受活載的能力。
3減輕恒載。減輕原橋上部構(gòu)造的恒載，可以改善原橋的受力狀況，提高承受活載的能力。以減輕橋梁恒載的方法來提高承受活的能力是一種經(jīng)濟有效的措施。
4加固墩臺及基礎(chǔ)。當拱橋的缺陷和病害是因墩臺或基礎(chǔ)問題引起時，通常采取用鋼筋砼箍套、鋼筋砼拉桿和鋼拉桿施加外部預應力、增加樁基及頂推法等措施加固墩臺和基礎(chǔ)。
三、雙曲拱橋加固技術(shù)分析
本項目受彭水苗族土家族自治縣市政園林管理局委托，對彭水郁江大橋進行加固設(shè)計。本次加固方案以及處治措施主要依據(jù)北京九通衢道橋工程技術(shù)有限公司提供的彭水郁江大橋檢測報告進行。
1、工程概況
郁江大橋建于1976年12月。全橋226.2m，主跨為58m+68m+58m鋼筋砼雙曲拱，連續(xù)橋面凈寬為7m(車行道)＋2×1.0m(人行道)，下部結(jié)構(gòu)為擴大基礎(chǔ)重力式墩臺。
上部結(jié)構(gòu)及拱上建筑 主拱圈部分橫系梁出現(xiàn)開裂、連接處混凝土脫落；局部位置出現(xiàn)混凝土剝落，鋼筋外露銹蝕。
腹拱拱頂處拱肋出現(xiàn)不同程度橫向裂縫；腹拱頂部底面局部破損，混凝土脫落；大部分橫墻上方拱上填料開裂；部分拱上橫墻與墻座縱向錯位。 下部結(jié)構(gòu) 橋臺與周邊高層建筑基礎(chǔ)相連，高層建筑不均勻沉降。
橋面系及附屬設(shè)施 橋面鋪裝局部混凝土壓碎、凹陷，縱、橫向裂縫，局部露筋；護欄混混凝土脫落嚴重，多處護欄斷裂，鋼筋銹蝕嚴重
通過對上述大橋病害的綜合分析研究，決定采用減輕恒載的方法，拆除原拱上建筑（現(xiàn)有的橫墻），新增立柱代替，代之以梁式腹拱及新的橋面系的加固方案。
2、模型主要參數(shù)
采用橋梁博士系統(tǒng)3.03軟件來建立平面計算模型開展相關(guān)分析研究。根據(jù)受力計算需要，分別建立了橋梁加固前后兩個全橋模型。由于篇幅限制這里只給出加固后的全橋模型以及參數(shù)，全橋共601個單元。
3、橋梁承載能力驗算
在加固前的計算模型中，邊跨的主拱圈拱腳位置在短期效應荷載組合下，當彎矩最大時的抗力RN并不滿足要求（ ）。在邊跨主拱圈的左拱腳位置加固前Rn/Nj的比值為0.953，經(jīng)過加固后Rn/Nj的比值變1.3。計算結(jié)果表明，即使考慮病害及橫向分布影響而采用0.80的承載力折減系數(shù)，采用該加固方案后，主拱各截面承載力也能滿足要求，加固改造措施有效。
四、結(jié)語
雙曲拱橋最主要的受力構(gòu)件是主拱圈，對主拱圈進行受力分析是加固計算的關(guān)鍵通過對比加固前后計算模型的抗力變化分析研究，發(fā)現(xiàn)Rn/Nj在加固后有變化均能滿足受力要求，加固后拱上建筑重量減輕，多數(shù)截面的安全儲備有一定提高。說明以減輕橋梁恒載的方法來提高承受活載的能力是一種經(jīng)濟有效的措施，特別是在橋梁基礎(chǔ)承載力受到限制，不能滿足加固上部構(gòu)造和提高活載的承載要求時。
