杨家沟拱桥加固施工方案

杨家沟拱桥加固方案一、项目概述杨家沟拱桥位于山西省柳林县刘玉镇杨家沟村。这是一座老式拱桥。上部结构为：一座净跨18.83米、矢跨比1/3的跨中空心浆砌石曲线拱桥。桥面宽度：净-4m 21.0米(人行道)，桥面纵坡为0，横坡为1%(双向)，拱圈厚度为1.14米C25混凝土，厚度为20厘米，作为拱架的铺装。下部结构为：浆体150450#片石固体桥台，桥台基础落在强风化基岩上，扩大基础进行明挖。由于历史原因，该旧桥设计标准低，施工质量差。随着(新建)晋中铁路通道瓦洪段ZNTJ-4标准燕家沟隧道进口交通量的不断增长，重型车辆大量增加，超载超限运输严重。桥梁逐渐遭受拱圈、桥台开裂等各种严重病害，严重危及桥梁的安全运营。因此，加强改革，提高承载能力，保障交通安全，是我行当前的当务之急。为确保山西中南部新建铁路通道瓦洪段ZNTJ-4标准杨家沟隧道的材料和设备能够满足施工现场、当地村民和政府的要求，2010年10月，该桥制定了如下加固改造方案。二、主要疾病及其原因分析1.主要病害：桥面开裂和下沉，4纵向(沿线路方向)穿过主拱圈接缝并延伸至两个桥台。最小接缝宽度为1毫米，最大接缝宽度为40毫米。一些石砌体被剪切和损坏。桥梁整体性受损，承载力明显降低，严重危及桥梁的安全运营。拱圈右内侧垂直开裂(图1)石砌方向拱桥内表面横向裂缝(图2)拱圈内侧的石头松动并迅速脱落(图3)拱桥表面沿着柳树开裂(图4)2.原因分析如下：1)石拱桥为超静定结构，斜拱桥锐角处应力集中，水平推力不均匀，导致锐角处拱圈开裂；2)桥台背和拱腔填料不密实，在车辆荷载作用下逐渐下沉，导致桥台和拱圈产生附加应力和裂缝；3)由于交通量大、车辆重，原设计荷载标准相对较低。三、加固处理方案(1)3.1现浇盖梁加固处理技术石拱桥是一种应力复杂的超静定结构。一旦出现裂缝，应力将在应力区重新分布，即有效应力区变小，结构应力增大，承载力降低。因此，该桥桥面采用现浇(盖梁)钢筋混凝土加固，盖梁两端的桥台采用明挖法开挖，作为盖梁桥台，距老拱桥两侧桥台1.5m(基础开挖分两次进行，需考虑当地村民的通行，栈桥需超挖)。清理原桥面混凝土，在处理后的原桥面上铺一层碎石，然后在其上绑扎盖梁钢筋，直至桥面工程完成。在老拱桥柳林侧拱圈下桥台旁增设挡土墙(拱桥加固详见图1)。清理旧拱桥另一侧(杨家沟隧道侧)拱圈下支座，在桥面浇筑30cm厚C25钢筋混凝土。在新增加的桥台基础上，架设12根20a工字钢，然后浇注到混凝土中。桥的前墙用锚栓和喷射混凝土网处理。经过上述施工处理后，原拱圈与桥台紧密结合，共同受力，有效防止拱圈与桥台产生裂缝和变形。该加固技术主要采用现浇盖梁和圈梁来加固支座拱圈下圈梁：混凝土采用20a工字钢，C35模板，厚度50厘米。(见下图)3.3施工程序1)铺设桥梁基础加固挡土墙；2)安装环梁20a工字梁；(3)模板安装；4)浇筑圈梁混凝土；5)M10#砂浆处理裂缝；6)浇筑盖梁混凝土：a .开挖盖梁桥台基础，b .浇筑桥台；c .清理拱桥表面混凝土；d布置、绑扎钢筋；浇注混凝土。7)拱桥裂缝和落块的处理：a .钻孔安装锚固钢筋；b .铺设、捆绑(焊接)钢筋；c .模板支撑；8)更换并填充桥台背面和拱腔填充物，并重新铺设桥面走道。3.4施工控制点1)原材料：本工程使用的原材料包括钢筋、水泥、碎石、砂等。只有通过检验后才能使用。2)基础承载力：该组拱底板的支撑基础应置于岩盘上。如果没有遇到岩板，地基承载力应达到0.4兆帕以上。否则，应考虑替换水泥稳定砾石或石灰土。3)钢筋的制作和安装：钢筋在加工前应拉直和除锈。满足要求后，严格按照设计进行下料。钢筋应通过电焊焊接。焊接必须牢固。组件中的接头应交错排列。4)混凝土搅拌：混凝土应按配合比标准进行搅拌。搅拌采用强制搅拌设备，确保搅拌均匀。施工中应注意搅拌速度和浇筑速度的协调，随时检查混凝土的坍落度，严格控制水灰比。5)混凝土浇筑：浇筑过程应连续不间断。混凝土振捣采用振捣棒，拱顶部分采用人工振捣。各部分应振动紧密。一般应适度振动，直至混凝土不再下沉，无明显气泡上升，混凝土表面出现薄层水泥浆，表面平整。每次浇筑应低于模板5 cm-8 cm，以便设置上层模板，且混凝土浇筑时不得与钢筋和模板碰撞，振捣如有松动，应立即加固。7)混凝土养护：当混凝土强度达到设计强度的30%时，即可拆除模板。拆模后及时洒水养生，直至达到设计强度。加固处理计划(二)加固采用桥梁技术标准(1)设计车辆荷载等级：二级公路，人群3.0 kN/m2，桥面组成：净-27.3 m 21.0 m(人行道)。3加固依据和数据交通部标准公路工程技术标准 (JTJB012003)。交通部标准公路桥涵设计规范 (1989年版)、交通部标准公路桥涵施工设计规范 (JTJ 041-2000)、交通部标准公路质量检验评定标准 (JTJ 071-98)、交通部标准公路养护技术规范)JTJ017396)，公路桥涵设计手册：拱桥(上册和下册)(1991年版)。钢筋设计的4个要点(1)上部结构计算采用桥梁博士(平面杆系有限元程序)计算加固后成桥状态下活载、恒载、温度变化等作用力，以最不利荷载组合进行控制设计。(2)下部结构应根据重力墩和桥台进行计算，计算荷载应符合公路桥涵设计通用规范的规定，以便进行所有可能荷载的最不利组合。最不利荷载组合的控制设计。基础计算基于公路桥涵地基与基础设计规范和桥梁的实际情况。计算是基于旧桥基础承载力的提高系数。(3)桥面计算应基于单向板和悬臂板。应检查悬臂梁的截面强度、抗剪强度和抗倾覆强度。(4)相关参数：相对湿度70%，考虑墩台不均匀沉降10毫米。桥面与其他结构之间的温差为5。5加固方法根据桥梁现状，提高桥梁承载力和拓宽桥面的要求，确定加固方法如下：5.1拱形环拱圈加固采用8厘米厚30c锚喷支护5.2拱形建筑拱形结构采用6cm厚30 #混凝土锚喷加固排架和腹拱圈。大桥前墙采用6厘米厚的锚喷混凝土和30 #混凝土加固。首先，去除主排架表面1cm厚的砂浆抹灰层，将排架周边和腹拱内侧打毛，并清理干净。然后根据指定位置，在弯曲框架和腹拱内侧周围钻孔并安装钢筋。用环氧树脂固定牢固后，挂钢丝网，最后锚固并喷射混凝土。拱形建筑实心腹部外侧采用10#水泥砂浆抹灰，厚度为3厘米。5.3桥面桥面加固是在原桥两侧现浇钢筋混凝土边墙，对称增设预制钢筋混凝土悬臂梁、现浇钢筋混凝土路面板和增设预制微弯板人行道。钢筋混凝土悬臂梁预制就位后。预留钢筋应与桥面钢筋焊接，并与悬臂板钢筋绑扎。桥面钢纤维混凝土应整体浇筑。放置悬臂梁时注意防止倾覆，悬臂梁的高度应符合桥面横向坡度的处理。在悬臂梁上，应粘贴人行道微弯板。人行道两侧应增加栏杆。人行道微弯板应抹10#水泥砂浆3厘米厚。桥面桥台附近设置30厘米宽、25厘米深的TST伸缩缝。桥面浇筑完成后，在1#和2#墩顶切割变形缝，深3厘米，宽3毫米。清洁后，用沥青填充接缝。5.4桥台和基础该桥前墙加固采用锚喷6cm厚30号混凝土的方法。桥梁前墙表面应凿毛，种植钢筋，挂钢筋网，清理干净，并用锚喷混凝土加固。采用8cm厚30号混凝土锚注法加固桥台帽。桥台帽正面粗糙，种植钢筋，挂钢筋网，与主拱肋钢筋焊接，混凝土表面清理后，采用锚喷混凝土加固。桥墩采用10#砂浆勾缝，墩帽加固采用外侧挂钢筋网，喷射8cm厚30 #混凝土。基础根据实际开挖地质资料和实际情况进行处理，桥墩基础采用20#毛石混凝土加固，防止6座桥梁被加固。(1)桥墩和基础的处理。(2)拆除旧桥人行道和栏杆。(3)取消桥面铺装、侧墙和拱填料。在上述拆除过程中，各跨从跨中向拱脚对称进行，跨间拆除同步对称进行，使桥墩受力平衡，防止因单向推力过大而坍塌。(4)同时加固主拱圈、拱架上的建筑物和桥梁前墙。(5)现浇混凝土边墙，用碎石填料填拱，调整横向坡度，在桥面上安装悬臂梁、行车道现浇悬臂板和钢纤维混凝土。(6)安装人行道、栏杆和伸缩缝，以完成所有加固工程。7主要加固材料7.1混凝土拱肋、拱浪、拱形上部结构等。采用30号锚喷混凝土、拱背、湿接缝等。采用30号现浇混凝土，桥面采用30号钢纤维混凝土，悬臂梁、微弯板采用30号预制混凝土，栏杆采用25号预制混凝土，墩(台)采用30号现浇混凝土，基础采用20号现浇混凝土。7.2加固设计采用一级和二级钢筋。除非另有说明，如果钢筋直径d12毫米，应采用符合GB-1499-98现行国家标准的带肋钢筋(即二级钢筋)。当钢筋直径d小于12 mm时，应采用符合现行国家标准GB-13013-91的光滑圆钢(即一级钢筋)。7.3其他(1)环氧树脂胶和环氧树脂砂浆应根据相关规范和产品规范通过试验确定。(2)这座桥只有一座(3)桥面和人行道加宽施工。(1)桥面采用钢纤维混凝土，针状钢纤维37.5公斤；掺入1m3混凝土中；(2)悬臂梁安装到位，桥面钢筋焊接，确保稳定。为保证悬臂梁(板)根部可靠，其浇筑施工应与桥面一次性整体浇筑。(3)拆除桥面，将拱上原有的石灰渣填料和侧墙全部拆除。采用30号钢筋混凝土现浇边墙，填充透水性好的碎石填料，桥面横坡调整为2%(横坡由拱上碎石填料形成)，浇筑25cm厚桥面钢纤维混凝土。(4)伸缩缝采用TST橡胶伸缩体，专业队伍施工，确保工程质量；(5)在桥头两侧修建挡土墙，并修建引道连接桥梁两侧的路面。根据清徐至古交公路的线形，应进行总体规划，并留有足够的长度，以符合连接，防止桥头跳车。(4)下部结构和保护工程。下部结构的施工和质量标准应符合公路桥涵施工技术规范 (JTJ 041-2000)、公路工程质量检验评定标准 (JTF 071-98)及相关规定。对于旧桥保护工程，检查是否有裂缝、沉陷等。并处理疾病。(5)清除墩面的风化层，用10#水泥砂浆勾缝。(6)清除锚喷部分原有桥梁结构表面的砂浆并使其变粗糙，清理干净后再进行锚喷施工。在原桥梁结构上种植钢筋时，先在结构上钻8厘米深的孔。孔的直径应根据待植入钢筋的直径来确定。清孔后浇注环氧树脂胶，然后插入钢筋，待粘结牢固后再挂钢网。(7)加强技术监督、检查工作，完善技术装备，制定严格的技术措施。(8)重视技术措施档案工作，技术资料收集工作应及时进行，并与施工进度同步