服役雙曲拱橋病害分析及加固研究

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［摘要］本文以某服役公路雙曲拱橋為例，針對本橋存在的質量問題進行了病害成因分析，提出了加固方案，并針對本橋加固后的的橋梁承載能力進行計算和驗算，且進一步總結了加固施工要點。

［關鍵詞］雙曲拱橋；加固方案；主拱圈驗算；加固施工要點

一些橋梁工程使用年限已久，長久以來的使用，使得這些橋梁存在一些不安全因素。倘若將這些橋梁完全拆掉重新修建，勢必會花費較高的費用，此外，部分橋梁還擁有較高的歷史價值。所以，對運營中橋梁的質量病害實施全方位分析，并探究相應的防治措施，意義非凡。

1工程概況

某公路橋梁為雙曲拱橋，跨度形式為5×45m，橋面寬7m，兩邊護欄寬均為0.25m。原設計荷載為汽13、拖60級；該項目墩體設計為重力式實體墩結構、橋臺設計采用加后座式U型結構。對全橋進行了檢測分析，得出存在的主要質量問題如下：（1）主拱圈部位多處有明顯裂縫情況發生；（2）橋面產生較大變形，并且存在大規模的破碎現象，主要出現在3、4、5孔上，豎向存在波浪狀況；（3）腹拱及立墻存在滲水病害，防水性能差，滲水現象十分明顯。

2病害成因分析

根據質量檢測結論，分析以上質量病害產生的原因為：（1）最初設計時，沒有考慮到現階段交通量如此之大，導致設計荷載值較低，無法滿足目前繁重的交通運輸要求；（2）因噸位較大車輛的反復作用，所施加荷載遠遠超過其最初的設計值；（3）橋面變形嚴重，顯示受壓系統破壞，造成橋梁的整體性變差。

3主拱圈加固設計

（1）原橫系梁結構幾何尺寸偏小，為有效提升橋梁結構整體的穩定性，科學有效的增大原橫系梁的幾何尺寸，由最初的1.16m×0.15m×0.18m增大到1.16m×0.15m×0.50m；同時，用橫隔板代替拱頂位置處的3根橫系梁，橫隔板尺寸為1.16mm×0.30mm×0.84mm；（2）根據該橋梁的實際狀況，在外界荷載作用下，橋體最關鍵的承載位置為主拱圈，而該橋梁主拱圈位置存在大面積的開裂現象，所以對于這種現象運用的主要加固方式為外包法加噴錨法，具體操作為在拱肋和周邊位置布設鋼筋網片，通過高壓噴射設備將強度等級為C25的砼噴射至主拱圈部位進而完成加固，其厚度不得低于60mm。

4采取加固方案后主拱圈截面拉應力超限分析

在砼處于塑形階段，且拉應力超限時，通過驗算能夠看出，拱頂和1/4截面位置處的壓應力均低于允許值。而對于拱腳部位由于在拱圈上部澆筑強度等級為C30砼，能夠與結構一起形成一個整體共同作用，經計算和分析得出結論如下表1所示：5.5MPa，考慮拱肋位置鋼筋的作用，通過驗算，得出結論為：拱腳截面可以承受過汽-超20、掛-120活載。

5加固施工要點

5.1加固面的處理（1）該環節運用的主要器具有鋼刷、鑿子和錘頭，清理部位為需要加固的面；（2）先通過鑿子和錘頭對加固面實施鑿毛處理，處理深度控制在5mm，密度控制在10-13點/10cm²；（3）該環節能夠有效提升噴射砼與加固面之間的粘結力，從而提升整體的承載性能。5.2鉆孔和插入錨桿（1）鉆孔采用雙重絕緣電錘來完成。孔洞規格為：若要插入直徑是10mm的錨桿，則需要鉆孔直徑為14.5mm，其深度大約在80mm。倘若出現塌孔，應舍棄該孔，并及時應用525號水泥進行封填；（2）清孔。主要是用清水將鉆孔過程中所產生的砼渣灌出；（3）填補粘結劑。采用525普通硅酸鹽水泥凈漿，在實際操作時必須要保證所有鉆孔均填滿該漿體；（4）插入錨桿。該環節是為掛鋼筋網做準備，能有效提升新、舊砼之間的粘結性能，提升抗剪能力，從而降低結構的變形。5.3噴射砼施工（1）掛鋼筋網施工完畢并經驗收合格后，就可以實施砼噴射。在噴射前，要先通過高壓水泵來清洗鋼筋網，并將加固面潤濕，待加固面滿足噴射要求后方可實施砼噴射；（2）噴射時，主要運用垂直噴射，若操作不便，其角度也不得低于30°；（3）嚴格控制噴射裝置與加固面的間距大小，通常控制在60-120cm區間范圍內，噴射時采用螺旋式方式自下而上分層實施，每層間隔時間至少為30分鐘，噴射厚度控制在30mm左右。

6結論

文章結合實際工程案例，全方位分析了橋梁工程存在的質量病害，采取行之有效的方式實施加固，并針對加固前后的承載力實施了計算，進一步總結出了加固施工的關鍵點，得出如下結論：（1）主要運用噴錨加固方式，根據現行規范規定，科學有效的對橋梁原始結構的性能實施了優化，即從最初的汽13、拖60提升至目前的汽超20、掛120；（2）解決了橋梁拉應力過大的問題，原始結構所允許的最大拉應力為2.34MPa，而在對其實施加固處理后，其拱腳位置處的最大拉應力達到了6.16MPa，遠高于容許應力值1.27MPa；（3）從經濟角度看，采用本文所述對橋梁加固的方案，相比新建一座橋梁可大幅降低成本。

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作者:卜永勝 單位:湖南路橋建設集團有限責任公司