危旧拱桥综合加固技术探讨

1、危旧拱桥综合加固技术探讨        摘要:在我国城乡道路上分布着大量的旧桥,这些早期修建的桥梁服务能力逐年下降,最后因病害退化为危桥势在必然。将所有危旧桥梁全部推倒重建,既不现实,也不,因此对其进行维修改造是目前重要的研究课题。本文结合工程实例,介绍了石拱桥、双曲拱桥加固的一些原则和方法,希望对一些相同或相似类型桥梁的加固提供了一定的借鉴。 关键词:石拱桥;双曲拱桥;加固;原则和方法 一、概述 白山大桥位于庐江县境内X062县道上,建成于1978年,是盛桥镇、白山镇通往古镇三河、合肥及合界高速公路的重要通道,人

2、车流量较大,重载车辆多。该桥中心桩号为K19+060,桥梁全长272m,全桥由主桥与三个方向引桥组成。 二、全桥情况调查及病害原因分析 2.1 主桥 2.1.1 桥面系 调查中发现桥面泄水管基本堵塞,已失去使用功能,雨水无法及时排泄,阴雨天桥面积水严重,导致雨水下渗,拱脚出现水迹、泥痕。 桥梁全长范围内无伸缩缝,桥面水泥混凝土铺装层出现多处坑槽、网状裂缝等病害。推测原因可能是铺装层下拱上填料强度不足,桥面铺装在长期温度效应作用下,局部产生温缩裂缝,超载车辆及雨水下渗加剧了这种情况的。两主跨拱顶处均出现轻微下沉现象。 人行道部分路缘石向外侧移,护栏构件倾斜、栏杆混凝土剥落。 2.1.2 主拱圈

3、桥梁实测拱轴线与设计拱轴线基本吻合,主拱圈的拱肋、立柱、横系梁外观良好,未发现有损伤情况。 2.1.3 腹拱 拱波为预制无筋微弯板,相邻板之间仅通过砂浆联系,大部分拱波出现横向裂缝,部分裂缝严重的地方出现渗漏现象。 从拱波横向裂缝出现的位置推断,裂缝产生的主要原因是没有保证相邻板间相结合的有效措施,由于联系薄弱很容易形成单板受力。 另外从现场情况可以看出,在以往的养护作业中也曾对拱波部分的病害进行过一定处理,但由于资金、技术条件等因素限制,只作了简单水泥浆灌缝及表面涂抹处理,而未能作彻底治理。 2.2 白山岸引桥 该引桥原为1跨13m的石拱桥,本次加固前已改造为钢筋混凝土空心板桥,目前该引桥使

4、用状况良好。 2.3 同大岸引桥 该引桥由一孔直径14m的浆砌块石圆形拱圈构成,拱圈顶部有几条较大的破坏性纵向裂缝,其中一条横向裂缝贯穿拱圈全截面高度。桥台侧墙共有四条较大裂缝。 结合主拱圈和桥台病害情况,分析会有以下原因,一是早年主拱圈砌石施工质量相对较差,二是桥台基础位于软弱地层,桥台在水平推力作用下产生了位移沉陷,再者是超重车辆使得拱上填料发生侧向推移。以上裂缝宽度均在30mm50mm之间,且侧墙有倾斜迹象,该石拱桥主体已严重破坏,严重影响过往车辆安全。 三、加固原则 (1)提高老桥承载能力和整桥结构刚度,保证车辆通行安全。加固后荷载等级由汽-15,挂-80提高到公路-级标准。 (2)在

5、可能的情况下,尽量多的利用旧桥原有结构,节约工程造价。 (3)施工期间桥梁限制重,轻交通正常通行。 四、确定加固方案 (1)桥面系全部更换,拆除旧桥护栏及铺装层。安装泄水管和预制护栏,在主跨拱脚位置增设三道伸缩缝,形成全新的桥面系。桥面铺装采用C40钢纤维防水混凝土,并且增设直径12mm螺纹钢筋网片,提高铺装层整体强度,增加抗磨耗性能,防止桥面雨水下渗。 (2)为保证施工期间不中断桥梁的交通,采用半幅限载正常通行,半幅封闭施工措施。 (3)主桥将损坏的腹拱拱波全部更换,加铺钢筋混凝土拱板,增大结构截面尺寸。下部结构的微裂缝采用注浆补缝法及直接封闭法处理。 (4)对同大岸石拱桥采用整体现浇内衬拱

6、肋加固。环形拱肋增设径向水平联系梁,拱肋间设置横系梁,加强各拱肋间的整体性,改善荷载的横向分布状况。 (5)拱上填料全部更换为二灰(石灰、粉煤灰)轻质填料,这样可达到减轻拱上建筑重量,从而降低主拱圈应力水平的目的。 (6)合理处理拆除旧桥的建筑废料,减少环境污染。 1         五、加固方案实施 5.1 同大岸引桥加固施工 该桥采用浆砌块石圆环形拱圈,为工程实践中极其少见的异形石拱桥,可以形象地理解为一孔径14m的圬工砌体圆管涵。由于有近二分之一拱圈淹没于水下,故需先在拱圈上下游两侧修筑施工围堰,封闭拱圈范围

7、内水流,再将孔内水排尽之后,方可进行下部内衬拱肋的施工。 5.1.1 围堰施工 在对桥洞两侧水下深度及地形构造探测后,绘制了桥下河床断面图,即着手围堰的施工。 钢围堰制作及就位。针对施工现场具体情况,决定采用平板式钢围堰紧贴拱圈上下游两侧封堵水流。平板式钢围堰是在横向工字钢主梁及竖向槽钢加劲肋架组合成一个整体框式骨架的表面焊接一层5mm钢板制作而成。钢围堰结构的焊接要做到下料准确,骨架各部分之间焊接需牢固,必须保证焊缝的强度。特别要注意相邻钢板间焊缝的强度,这是非常关键的一道工序。焊接完成经细致检查后,采用两台25T吊车安装钢围堰,操作时缓缓下沉至指定位置,钢围堰精确着位是施工中的重要环节,直

8、接影响到围堰最终定位质量。经过不断调整围堰的倾斜度和位置,直至准确贴于引桥侧墙。 由于围堰两端与侧墙、围堰底部与河床相接处不能密实,为防止漏水采用土袋填充。 5.1.2 内衬拱肋的施工方法 由于环形结构的浇筑难度很大,故按照下列施工顺序:浇筑拱肋圆环下半部分(包括底部横系梁)浇筑中部横系梁及径向水平系梁浇筑拱肋圆环上半部分(合拢)及顶部横系梁。特别需要注意的是只有当横系梁及径向水平系梁混凝土达到设计强度的90%以上时,方可进行上半部分圆环的施工。内衬拱上半部分和顶部横梁需植筋,并预留压浆孔,待混凝土达到设计强度的90%后进行压浆处理(采用强度5Mpa的水泥浆),以确保内衬拱肋与原拱圈的紧密结合

9、。 5.1.3 裂缝处理 钢筋混凝土桥梁结构裂缝处的钢筋容易被雨水或湿气侵蚀,所以必须对旧桥裂缝进行认真处理,保证桥梁的耐久性及使用的安全性。在认真细致的调查研究后,决定对于宽度0.20mm的裂缝,采用注浆补缝处理;对于宽度<0.20mm的裂缝,采用直接封闭方法;裂缝较大且已松散的混凝土先凿除松散层,旧结构因表层风化或混凝土腐蚀、碳化等原因,形成一个薄弱的面层,如不凿除,必然会影响到新旧混凝土的粘结能力,凿毛并高压冲洗干净后,重新浇筑混凝土与旧混凝土紧贴。 5.2 主桥加固施工 5.2.1 更换腹拱拱波 将损坏的腹拱拱波拆除,重新预制后安装,相邻拱波之间勾缝后,在拱波表面浇筑一层厚8cm

10、的外包钢筋混凝土拱板,待达到设计强度后就可以进行二灰回填料的施工。需要注意的是,拱波预制件混凝土强度达到设计强度的95%后,方可进行运输、安装。 5.2.2 桥面铺装拆除、换填拱上填料 施工期间需要半开放,桥面系改造施工作业面狭小,因此凿除原有桥面铺装层时,不能使用重型设备和大范围施工。同时为避免损伤老桥使之产生新病害,桥面铺装的拆除采用空压机配风镐凿除,用小型装载机配合人工装废料运至指定堆放点,严禁对原桥梁结构造成损伤。 破除桥面铺装和挖除拱上填料时,必须注意使拱上受力平衡,防止主拱圈受力不均匀。拆除过程中应由跨中对称地向拱脚方向进行,两侧的拆除进度做到基本一致。在回填拱上填料和浇筑桥面混凝土时,也必须对称的由拱脚向跨中方向进行,其两侧的浇筑进度也应做到基本一致,并且严禁在桥面上堆放施工材料。 5.3 建筑废料处理 白山大桥地处水网圩区,周围居民点地势相对河堤较低洼。经过调查走访发现,附近居民对旧桥拆除下来的建筑废料持欢迎态度,主要可以用来垫高场院、夯填宅基地等。通过协商,施工方将废料相对集中堆积于桥面,居民自己装运,双方不需支付对方任何费用。 这种方法目前虽未形成制度化,但在减少环境污染,节约废料运输、处理成本方面却不失为一次有益的尝试。 结束语 面对大量的危旧桥梁,全部拆