框架圈梁加固刚架拱桥U型桥台的实践

1、框架圈梁加固刚架拱桥U型桥台的实践钢筋混凝土刚架拱桥在20世纪80、90年月的山区大路上大量修建，该桥型因其外形轻松美观，质量小、造价低、施工便利和节约材料等优点，相对于当初的交通量及荷载等级，是合理的、适用的。本文按照澧田大桥的结构特点和现状，结合经济、平安等指标举行修理加固改造设计，通过对病害桥台举行圈梁支撑锚固，使其达到应有的承载能力，确保运送平安。1桥梁概况吉安县澧田大桥建成于1996年，上部构造采用3孔50米钢筋混凝土刚架拱组成，矢跨比1/8，每个桥跨由3片拱架构成，桥面宽度为：净7.0+21.0m人行道；下部构造由两座实体墩和两座U型重力式桥台构成。设计荷载为汽-20级，挂-100

2、，人群荷载3kN/m2，通航标准为六级。经现场检测，其主体结构刚架拱片未见破损，主桥桥面平整度良好，未见裂缝及破损，但在两端桥台的背墙、侧墙等位置消失了严峻裂缝，两桥台的裂缝特点全都，均展现裂缝宽大，最宽处达30-40mm，且延长长，存在类似贯穿裂缝，桥台侧墙横移。背墙及侧墙的开裂及汽车冲击力加剧了台后填土的沉陷和横胀，台后路面消失沉陷以及侧墙消失横移。桥台背墙两侧裂缝与台后填土路面上贯穿，并在桥台侧墙不同截面上存在类似裂缝贯穿路面，说明台后土压力对桥台侧墙的挤压严峻，因为台帽开裂，导致桥面开裂下沉。2主要病害缘由及分析2.1主要缘由按照实地病害调查、查阅设计图以及对当初施工状况的了解，产生较

3、大裂缝和位移的主要缘由判断如下：1）台后实际回填土与设计不符根据当初规范及设计要求，台后填土为砂砾分层夯实，但实际施工中为回填砂土。该台后填土透水性差，并没有设计排水构造。实际施工中逼近背墙填土一般较难压实，导致该处沉陷相对较大。土体在含水状况下，剪切强度降低，土压力进一步增大作用于背墙和侧墙，导致开裂；2）设计中未设置桥台搭板搭板构造有利于部分克服台后填土沉陷不均，通过搭板的刚性将汽车轮压力凝聚铺开于台后较长较宽的土体上，而该桥未设计搭板，在背墙填土相对沉陷较大的状况下，加剧了汽车在桥头跳车对台后填土、背墙、侧墙的冲击压力；3）有混凝土路面板的施工差错在路面施工中，曾消失将混凝土刚性路面紧靠

4、桥台之背墙、侧墙浇筑，路面板在升温时将对二者产生较大膨胀挤压。2.2其它缘由该桥是在大路桥涵89系列规范基础上设计的，在运营期间的交通进展远超于预期，再加上重型车辆的增强及超载现象严峻，造成控制截面承载力不足，致使各构件薄弱面消失裂缝；同时由于大桥桥台背墙、侧墙均设计为素混凝土结构，抗拉能力非常薄弱，这样很简单产生裂缝并不断扩展。2.3病害进展预报按照大桥桥台裂缝的现状：裂缝宽大、背墙两侧裂缝在路面上已经贯穿，并向下连续往河心方向进展，即将形成一个破坏面。一旦前墙墙身被裂缝贯通，极有可能在某次超重车的过桥冲击下，囫囵上部破碎体沿裂缝面滑落，如图5所示。该部分结构滑落将会引起严峻的链锁反应，一是

5、该滑落体将坠落冲击次拱腿，二是滑落后弦杆段桥面靠桥台端将失去支撑，由继续体系变为悬臂体系，结构受力方式的巨大变化将使靠桥台区域梁段在次拱腿折断坠落，巨大的梁体将砸向次拱腿，导致次拱腿断裂，如图6所示。一旦次拱腿被落梁损伤甚至折断，囫囵拱上弦杆段梁体失去支撑，将所有跌落砸下，冲击主拱腿，巨大的梁体倘若折断主拱腿，如图7所示，则整座桥梁将无法保存，后果不堪设想。3加固方案按照以上病害调查、病因分析及后果预报，为避开灾害性事故发生，澧田大桥的桥台修理加固已迫在眉睫。3.1加固原则考虑到工程实际和当地条件，决定加固设计的原则如下：1）务必综合满意耗费少、功效快、技术上可行、有较好耐久性的要求，同时考虑

6、旧桥现状、承载能力削弱的程度以及日后交通量的进展；2）桥梁加固工作尽量不更改原结构形式；3）增强桥台的整体受力性能，使桥梁不将由于局部破坏而影响整座桥的运营；4）将裂缝处的集中力凝聚开来，防止裂缝连续扩张。3.2加固方案（圈梁锚固）加强桥台整体性能，提高抗推能力：在桥台拱座至前墙顶标高范围内，设计三道U形钢筋混凝土圈梁，圈梁从桥台一边侧墙尾部往前墙延长，包围前墙墙身后往另一侧桥台侧墙尾部延长，形成U字形。圈梁重力将通过设计立柱支撑，圈梁和立柱构成整体框架。设计圈梁主要为承受桥台前墙往河心方向压力，故此压力一部分将由圈梁传至侧墙尾部区域，通过锚固于该区域圈梁数个截面上贯通桥台两侧墙涂刷防锈漆的螺纹钢筋匀称传至侧墙墙体及台后填土；一部分压力将通过侧墙外圈梁框架体系的抗推刚度承受。增设桥台搭板现行规范主见采用更长的桥台搭板，按照该桥梁实际，设计1.0倍台后填土高度长度的钢筋混凝土搭板，搭板采用左右分幅为两块预制，可在短暂限行交通的状况下施工完毕。裂缝修补裂缝修补采用化学灌浆法，把按一定比例配制的环氧树脂（砂）浆，通过喷浆机按一定压力灌入结构物缝隙内，起到填塞裂缝、避开钢筋锈蚀并提高结构整体强度的作用，灌浆后做表面处理。通过改善灌浆材料，可灌入0.3mm或更细小些的裂缝，施工机械容易，操作简便。4结语此加固方法对结构无损伤，造价不高，且中断交通时光不长，