增設(shè)套拱在石拱橋加固中的運用
2015-03-24
1引言
中國的拱橋始建于東漢中后期，距今已有一千八百余年的歷史。拱橋的出現(xiàn)是世界橋梁史上的一大飛躍，尤其在中國，拱橋是橋梁最常用的一種結(jié)構(gòu)型式，其式樣之多，數(shù)量之大，為各種橋型之冠，特別是公路橋梁，據(jù)不完全統(tǒng)計，拱橋在我國公路橋梁中占到70%。然而在后期的運營中，拱橋出現(xiàn)了大量的病害，其出現(xiàn)病害主要原因有以下幾個方面：1、設(shè)計荷載標準偏低，承載能力不足。2、通行能力不足，超期服役，長時間超載運營。3、設(shè)計、施工時的一些技術(shù)缺陷。
在工程實際中，往往要對一些已經(jīng)出現(xiàn)的病害的危橋予以采取加固，相比橋梁拆除重建而言，加固橋梁具有工期短、造價低、對過往交通量影響小等優(yōu)點，特別對于交通量不大的農(nóng)村公路而言，這種優(yōu)點體現(xiàn)的淋漓盡致。但在加固的過程中，許多實踐和理論都要我們不斷去的探索和研究，直至提出合理、經(jīng)濟、安全的加固方案，本文結(jié)合工程實例，具體的介紹了通過增設(shè)套拱在石拱橋加固中的運用。
工程實例
某市馬村橋為一跨12米石拱橋，矢高為4米，矢跨比為1/3,主拱圈厚0.5m，拱軸線近似為圓弧線。橋梁建成于上世紀80年代，橋梁在使用的過程中，出現(xiàn)的病害較多，起突出的主要問題表現(xiàn)在：主拱圈存在開裂現(xiàn)象，并延伸至橋臺，如：0#橋臺位置主拱圈有1條縱橋向裂縫，最大寬度4mm。
在該橋加固設(shè)計前，我們對裂縫出現(xiàn)的原因進行了分析后認為橋梁出現(xiàn)裂縫的主要原因有以下幾個：一是拱橋的設(shè)計時未考慮其荷載的橫向分布；二是在拱橋施工時未考慮到拱圈砌石的交錯搭接，導(dǎo)致形成了拱圈的縱向裂縫;三是橋面排水設(shè)施的缺失以及橋面鋪裝的破壞使得橋臺滲水現(xiàn)象明顯；四是拱橋主拱圈截面偏小，承載能力不足。橋梁病害已經(jīng)出現(xiàn)，如果不及時采取措施，任由繼續(xù)發(fā)展的話，將會影響橋梁的承載能力，從而造成橋梁的安全事故，因此橋梁的改造迫在眉睫。
對于橋梁出現(xiàn)的實際情況，我們提出具體的加固方案，對于主體結(jié)構(gòu)，首先用砂漿封閉裂縫，同時為了防止裂縫的進一步繼續(xù)發(fā)展，并且提高橋梁主拱圈的承載能力，在主拱圈下部增設(shè)一個鋼筋混凝土套拱，在橋面頂部設(shè)置防水鋼筋混凝土整體式橋面鋪裝。下面介紹一下具體的加固措施:
1.對于主拱圈，主拱圈下增設(shè)一個20cm厚混凝土套拱。
2.新做20cm厚防水鋼筋混凝土整體式橋面鋪裝。
對于增設(shè)的套拱，采用20cm厚C30混凝土，拱圈配筋為一層，配筋位置位于加固拱圈的中間位置，配筋規(guī)格均為Φ16,具體布置沿拱圈方向和垂直拱圈方向間距均為20cm；同時為了使新舊拱圈良好的結(jié)合，采取對原拱圈植筋植入鋼筋，植筋縱橫間距均為40cm，呈梅花形布置，植筋要求其植入鋼筋錨固長度不低于20cm，其單根植筋鋼筋軸向受拉承載力設(shè)計值為10KN。在設(shè)計時，考慮到原有拱圈存在滲水現(xiàn)象，特意在澆筑加固拱圈混凝土?xí)r候預(yù)留排水孔，排水孔沿裂縫設(shè)置，間距2m，直徑為5cm。新做鋼筋混凝土整體式橋面鋪裝的主要目的是：一、使得車輛荷載均勻的傳遞給主拱圈，使其受力均勻；二、阻止雨水滲入對主拱圈的影響。橋面鋪裝采用雙層鋼筋網(wǎng)，配筋規(guī)格均為Φ16,橋梁縱橫方向間距均為20cm。
通過橋梁博士對其建模計算可知，加固后的效果非常好，加固后其承載能力能夠達到公路-Ⅱ級。其加固后主要工程量為混凝土200m3，鋼筋為19t；全橋造價約為40萬，每平方米造價約為1400元，僅僅相當于拆除重建費用的1/3～1/4，工期僅用2個月的時間，其中封閉交通僅僅為1個月，相比拆除重建方案，工期至少壓縮了1/3。加固完成后，通過橋梁的后期運營，取得了很好的效果。
結(jié)論
綜上所述，通過對橋梁加固技術(shù)的研究和探索，不僅能夠及時、快速、便捷的為交通服務(wù)，還能取得良好的社會效益和經(jīng)濟效益，在我國石拱橋加固的過程中，主拱圈截面偏小已經(jīng)成為了一個比較突出的問題，增設(shè)套拱不僅可以起到加固橋梁的作用，還可以有效的提高老橋的實際承載能力。但是加固改造的施工工藝比較復(fù)雜，設(shè)計理論還不是很成熟，只用通過不停的研究與探索，才能使我們的理論和方法趨于成熟，從而達到加固橋梁的目的。
