某双曲拱桥加固改造研究和试验分析

某双曲拱桥加固改造研究和试验分析 来源：考试大【考试大,有你,也有我！】2008年2月1日
远在六十年代，我国建造了近万座双曲拱桥，它是我国最具民族特色的一种桥型。在当时的历史条件下，起过一定的作用。虽然结构新颖、轻巧、省料，但是整体性能差，配筋少，荷载等级低，以及施工等方面的原因，该桥型在使用一定时期后出现了不同程度的病害，同时，随着交通事业的发展，原有的双曲拱桥已不能适应当前大交通的使用要求。
2 桥梁勘测

某双曲拱桥建于70年代初，设计标准为汽－10级，属于乡级道路，当地管理部门拟将该桥保留利用，并希望把荷载等级提高至汽－15级。由于年久失修，无任何技术资料可供查阅，为了综合了解拱桥目前的使用状态，恢复桥梁的技术档案，为加固改造设计提供依据，对旧桥结构进行了现场勘测。
该桥主拱圈由3肋2波组成，除拱肋、拱板、横墙底座、立柱为现浇外，其余拱波、横系梁（板）、立柱上微弯板、腹孔拱圈均为预制，而横墙的实体部分则为浆砌混凝土块。
3 桥梁病害状况

对全桥结构进行了详细的病害调查。调查发现，主拱圈拱肋有两处露筋现象，位于中跨西边拱肋跨中一处，南边跨西拱肋拱脚一处，后者较为严重，裸露钢筋均已锈蚀，其周围混凝土剥落，初步分析露筋产生原因为外撞击造成以及风雨侵蚀。
桥面铺装多处大面积破损并露筋，南边跨跨中偏北有明显下陷迹象。较严重的有两处，破损面积为0.5m2左右，且其中一处钢筋已全部外露，但钢筋并未锈蚀。桥栏杆亦有多处撞断，桥台前墙有宽约1.5cm的横向破裂带，锥坡处有局部破塌落现象。

4 加固方案及施工要点

根据调查结果，对原拱桥结构进行了受力计算和验算分析，通过研究，决定采用主拱粘贴碳纤维片及改变拱上建筑形式等加固补强方案，对原桥病害进行全面的综合整治加固，以达到要求的荷载等级。见图1所示。
4.2 主拱肋粘贴碳纤维片补强根据结构计算和分析，应对主拱圈拱顶及1/4L范围进行补强加固，故对此粘贴碳纤维片。碳纤维片修复补强钢筋混凝土结构是近十年来发展起来的一种新技术，具有轻质高强、施工简便、不影响结构外观、抗腐蚀、耐久性好等优点，已得到广泛应用。
4.3 斜杆及桥面系施工裂缝处理及碳纤维补强结束并达到设计强度后，进行斜杆施工，斜杆设置于拱上第二、三、四腹孔处。凿除原有桥面铺装，挖除填料，在立柱盖梁上植筋，与桥面钢筋网绑扎，整体浇筑桥面混凝土，使桥面系与拱上立柱形成刚构。这样就使桥面板、立柱、斜杆及拱肋组成桁架结构，形成空间整体受力体系，可有效地提高结构的承载能力和整体稳定性。
5 加固效果分析

为了检验双曲拱桥的加固效果，决定进行荷载试验验证。考虑到桥位现场的具体情况，决定选取南侧第一孔进行加载。荷载试验分为两个阶段完成，第一阶段为灌缝处理及碳纤维片粘贴完成后，第二阶段为斜拉杆、桥面施工完成后。荷载试验主要测试关键截面的变形及应力。两次荷载试验采用相同的加载工况。应力及挠度测点布置如图2所示，加载工况布置如图3所示。
5.1 主拱圈跨中挠度各加载工况以实测的最大挠度值与相应的理论计算挠度值，见表1和挠度曲线所示。
5.2 主拱圈跨中应变两次静载试验所测得的跨中截面中拱肋底缘应力值均为加载后的应变增量，第一次最大拉应力（工况2）实测值为1.98MPa，理论值为1.83MPa；第二次最大拉应力（工况2）实测值为1.19MPa，理论值为1.36MPa.前后两次荷载试验和理论计算表明，通过主拱肋粘贴碳纤维片、增设斜杆和桥面系整体化改造，可以使结构的整体刚度和承载能力得到明显提高，满足了使用要求。

6 结 论

双曲拱桥目前多为超期服役的旧桥，本文提供了一种双曲拱桥加固改造技术，可供加固维修时参考。通过改变原有结构的受力体系，可以有效地提高结构的承载能力和结构刚度，满足使用要求。

参考文献

〔1〕王有志，王广洋等。桥梁的可靠性评估与加固，北京：中国水利水电出版社，2002（9）
来源:考试大-公路监理师

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