80m桁架拱桥的加固设计与施工

1、80m 桁架拱桁架拱桥桥加固设计与施工加固设计与施工 肖长肖长礼礼 河南河南交通职业学院交通职业学院，河南，河南 郑州郑州 4504500 00 08 8； 【摘要摘要】根据钢筋凝土桁架拱桥的病害情况，通过对桁架杆件植筋、增大结构的有效截面等措施，对某钢筋混凝土桁架拱桥进行综合加固设计、施工；实践证明，该桥的加固达到了预期的目标，承载能力提高了，旧的裂缝封闭了，新的裂缝和挠度都未见发生和发展。 关键词：关键词：钢筋混凝土桁架拱桥 加固设计 施工 工程概况工程概况 林州市漳河大桥是长治胶南公路上一座重要桥梁，该桥修建于 1978 年，桥梁结构为石拱钢筋混凝土桁架拱石拱（34.2+180+34.2

2、）组合桥，桥宽为净 7+20.75 米人行道，设计荷载为：汽车15、挂车80； 1 结构及缺陷结构及缺陷 1.1 80m桁架拱桥结构如下图所示： 图 1 桥型立面图（长度单位：厘米，其余米） 图 2 桥型平面图（单位：厘米） 1.2 主要缺陷 由上图1可知该桥主桥部分属于斜压杆式桁架拱桥， 它除具有桁架拱桥的一般缺点：模板较复杂，构件纤细，故浇筑和运输桁架拱片须仔细小心；作为有推力的超静定结构，其对软土地基的适应能力不及静定结构；对于钢筋混凝土结构的桁架拱桥，在一些受拉、受弯部位及刚性节点处，仍难免出现裂缝。又由于斜压杆式桁架拱桥中所有的斜杆均为压杆，竖杆均为拉杆。这就明显的暴露了斜压杆式的缺

3、点：受压杆件较长，由此带来了一系列的桁架腹杆局部出现裂缝、节点处易于开裂等缺陷。 1.3 桁架拱桥病害原因分析 结合设计施工图、检测报告、加固计算等情况分析，病害产生的原因有以下几方面： （1） 设计方面 原设计荷载为汽车15、挂车80，设计标准偏低；造成该桥桁架杆件有效截面不够，配筋较少等一系列病害原因。 （2） 施工方面 桥面部分的空心板，施工质量不能保证，造成混凝土质量不佳。 （3） 其他方面 由于当时施工条件限制，造成该桥施工精度不高。 由于现今超重车辆的增加，进一步加剧了构件的病害。 综合原因作用下，造成该桥承载能力降低，结构刚度下降，结构的使用安全性及耐久性得不到保证，必须进行加固

4、设计、施工。 2 加固方案设计加固方案设计 经过对原桥的调查，主要存在如下问题： 1） 桥梁荷载标准偏低，现有桥梁已不能满足重载交通荷载标准要求。特别是在超重车辆作用下，桥梁承载能力偏低。 2） 原桥主体结构良好，但桥梁桁架腹杆局部出现裂缝，两端桥台及石拱未发现明显损坏。 3） 桥面部分空心板损坏严重，部分已断裂，检查已损坏的空心板发现，混凝土质量不佳，且配筋较少。 根据上述存在的问题，本着节省投资、满足交通的原则，拟对林州市漳河桥进行加固加固提载改造。具体设计方案如下： 拆除原桥桥面铺装及空心板、人行道和栏杆，用 C40 的混凝土对原桁架拱的上、下弦杆及腹杆进行加固，桥面板更换成无粘结部分预

5、应力型梁。使荷载标准由原汽车15、挂车80 提高到汽车20、挂车100。桥梁结构体系、桥宽及桥长保持不变。 2.1 基本设计资料 设计荷载 行车道：汽车20、挂车100 人行道：3.5kn/m2 桥面宽度：净-7+20.75 米人行道； 桥梁全宽：9 米。 2.2 桥型布置及结构形式 1）桥型布置 本桥为旧桥加固提载改造桥梁。桥型布置不变，桥面净宽 7 米，两侧为 0.75 米的人行道，桥梁全宽 9 米，桥梁全长 131.20 米，桥面设两道伸缩缝，桥面铺装采用 C40 的防水混凝土和沥青混凝土。 2）桥梁结构 本桥结构形式不变，为石拱和钢筋混凝图桁架拱组合体系，两端桥台腹拱为 3 孔 4.2

6、米石拱结构，中部主拱为 1 孔 80 米钢筋混凝土桁架拱。桥面板采用 8.71.185 米无粘结部分预应力型梁，梁与梁之间为企口缝铰接，桥面伸缩缝采用 GQFC60 型毛勒伸缩缝。桥台为重力式桥台，基础为扩大基础。 2.3 桥梁设计的要点 老桥原设计荷载为汽车15、挂车80，并且已使用多年，中部主跨钢筋混凝土桁架拱肋部分腹杆已出现裂缝，应多次电算及手算校核，原桥的桁架拱肋不能达到汽车20、挂车100 的荷载标准。 根据计算结果， 采用加大原桁架拱肋杆件的方法进行加固。 具体措施为： （1） 下弦杆采用上侧 C40 混凝土加厚的措施，加厚厚度依受力计算，从拱脚 40cm渐变到拱顶 12cm，加厚

7、部分布 14 根25 HRB335 钢筋。见下图 3 所示： 图 3 下弦杆加固设计图（单位：cm） （2） 腹杆两侧采用 C40 混凝土各加宽 12.5cm，每侧布 4 根25 HRB335 钢筋。见下图 4 所示： 图 4 腹杆加固设计图（单位：cm） （3） 空腹段上弦杆两侧采用 C40 混凝土各加宽 12.5cm，每侧布 8 根25 及16 HRB335 钢筋。实腹段两侧用 C40 混凝土各加宽 17.5cm，并按受力状况配加固钢筋。见下图 5 所示： 图 5 上弦杆加固设计图（单位：cm） 2.3.2 下部结构为建在岩石地基上的浆砌块石桥台及基础，经现场检测及理论验算，下部结构能满足

8、提载后的要求，不再进行加固处理。 2.4 桁架拱桥行车道板型梁设计 重新更换桥面板，为减少恒载，采用从跨中向两端变截面的无粘结部分预应力混凝土型梁。型梁采用 C40 混凝土，每片梁配 6 根钢绞线。钢绞线采用专用 BUPC 无粘结预应力高强度低松弛钢绞线，标准强度 1860Mpa，控制应力con=0.75fpk =1395MPa，预应力张拉形式为后张法，采用一端张拉，张拉时采用双控。见下图 6 所示： 图 6 型梁设计图（单位：cm） 2.5 桁架拱桥加固有限元分析 3 3 桁架拱桥加固施工桁架拱桥加固施工 3.1 下弦杆加固施工 （1）先将下弦杆顶部凿毛、洒水，以利新老混凝土的良好粘结； （

9、2）安放钢筋； （3）浇筑混凝土，混凝土浇筑必须自拱脚开始，从两端对称向中间进行。 3.2 加固实腹段 （1） 先将实腹段顶部凿毛、洒水，以利新老混凝土的良好粘结； （2） 安放钢筋； （3） 浇筑混凝土，混凝土浇筑必须自拱脚开始，从两端对称向中间进行。 3.3 加固横系梁 （1）先将横系梁两侧凿毛、洒水，以利新老混凝土的良好粘结； （2）钻孔，穿钢筋； （3）支模浇筑混凝土； （4）加固横系梁应对称从两端横系梁向中间横系梁进行。 3.4 加固腹杆（贴钢板进行加固） （1）将原腹杆两侧混凝土表面清凿平顺，使其坚硬干净； （2）对腹杆裂缝用环氧树脂砂浆液处理； （3）对腹杆按设计位置钻孔并安装膨

10、胀螺栓，埋设必须牢固，具有可靠的抗拔力； （4）按膨胀螺栓孔位尺寸，精确在待粘贴的钢板上钻孔，钢板要求平整无锈； （5）在腹杆表面和钢板表面粘贴面同时涂抹均匀环氧水泥浆，然后及时粘贴在腹杆，拧紧膨胀螺栓， 此时， 钢板四周如有胶水挤出， 证明钢板与腹杆粘贴密实， 否则应压浆补灌，确保有效粘贴面在 90%以上； （6）钢板与腹杆粘贴强度达到 80%以后，在钢板表面涂抹一层环氧水泥胶作防护层，待其干硬后再涂抹一遍水泥净浆，使之与腹杆颜色一致； （7）腹杆加固必须从两端腹杆向中间对称进行加固。 3.5 加固上弦杆： （1）将原上弦杆表面凿毛、洒水处理，以利新老混凝土的良好粘结； （2）安放钢筋； （

11、3）支模浇筑侧面混凝土，必须从两侧向中间进行； （4）支模浇筑上部混凝土，必须从两侧向中间进行； 上述上弦杆、腹杆、下弦杆的加固施工中应注意以下几点： （1）新老混凝土的结合处应凿除原混凝土保护层、洗净后将新老混凝土的箍筋进行焊接，再浇筑新混凝土。 （2）需要钻孔插入老混凝土的钢筋，应严格按设计的埋入深度施工，插入钢筋后周围空隙用环氧砂浆塞紧。 （3）新浇筑混凝土截面较小，应特别注意养护，以防干裂。 3.6 预制型梁 （1）预制型梁时应采用相应技术措施，保证梁体尺寸的准确性； （2）梁内预应力筋必须严格按设计图纸布置，必须在型梁混凝土强度达到设计强度的 90%后才能进行张拉。预应力筋应采用超张拉，张拉程序为：010%con105%con持续 5mincon ，张拉时的理论伸长量为 6.67mm，张拉时必须采用双控； （3）安装锚垫板时，必须使锚垫板面与钢绞线相垂直； （4）张拉时必须严格按设计图纸中的顺序进行； （5）型梁混凝土的浇筑施工必须一次完成。锚固预应力的锚具必须是类锚具； （6）张拉完