■蔡旺兴(福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州　350001)

双曲拱桥转变为箱型拱在旧桥加固中的运用

■蔡旺兴
(福建省交通建设工程监理咨询有限公司，福州350001)

摘要本文以顺昌县东门大桥双曲拱桥加固为例，分析主拱圈病害产生的原因，介绍了主拱圈通过增加封闭底板实现增大截面尺寸，提高结构刚度和整体性的加固施工工艺在旧双曲拱桥改造中的应用。

关键词双曲拱桥箱型拱施工工艺

0　前言

20世纪60～80年代，双曲拱桥以其构件轻、材料省、造价低、施工方便等优点，在国内得到了极大的推广和应用。随着国民经济的发展，运输量及运输荷载等级不断提高，现存的双曲拱桥，由于材料老化、通行车辆吨位增大，存在不同程度的病害，部分双曲拱桥甚至成为危桥。为适应现代社会交通发展的要求，需对现有的双曲拱桥进行加固提载改造，使其继续为地方经济的发展发挥重要作用。本文主要就顺昌东门大桥通过采取增加封闭底板实现由双曲拱转变为箱型拱的办法进行双曲拱桥加固案例，介绍加大截面加固法的施工工序和主要分项工程施工工艺。

1　加大拱肋截面加固方法

由于双曲拱桥主拱圈为拱肋和拱板共同受力结构，因此，加大拱肋截面加固方法，主要采用在双曲拱主拱圈拱肋底面增设钢筋混凝土底板，在主拱圈拱板顶面浇筑钢筋混凝土板，形成一个封闭的箱梁结构，增强主拱圈的抗弯刚度和抗扭刚度。以下是采用该加固方法应用到东门大桥加固的实例

2　东门大桥加固实例

2.1工程概况

顺昌东门大桥建于1976年，该桥横跨闽江支流富屯溪，桥梁总长363.56m，桥宽为净7.0m+2×1.50m=10m；桥梁上部为14孔净跨径为19.60～24.50m不等跨空腹式悬链线线型双曲拱桥，矢跨比为f/L=1/10～1/8，主拱圈由5条拱肋和5个拱波(两侧各挑半波)组成，倒T型拱肋高28cm，宽度30cm，拱肋中距1.90m，预制钢筋混凝土圆弧形拱波厚8cm，矢跨比为1/5；桥梁下部结构为砼实体墩台；拱上建筑由混凝土立柱、横墙和腹拱圈组成，腹拱圈为圆弧拱，跨径为2.0m和2.7m，腹拱圈厚度为0.2m；设计荷载为汽—13级、拖—60。

2.2主要病害

全桥栏杆砼严重老化、掉块露筋，接头松动，部分断裂；桥面板砼外露粗骨料，大面积碎裂、坑槽，破损严重；拱波砼出现大量纵向裂缝、麻面；拱肋底面出现多条横向裂缝，大量竖向裂缝；拱肋底部出现多处掉掉块露钢板且钢板腐蚀严重；横系梁端头砼胀裂松散，部分掉块露筋且腐蚀严重，少数出现环向裂缝；腹拱圈出现多处横向裂缝。

根据检测结果和现场勘查，对该桥进行系统的计算分析，结果表明：东门大桥结构承载能力已无法满足现有交通量和荷载等级的需求，特别是大桥的主要承重构件主拱圈刚度偏弱，且结构较松散，整体性不强，需进行断面形式的彻底改造。

2.3加固改造措施

根据分析结果，东门大桥主拱圈的改造主要从增加断面尺寸、提高结构刚度和整体性入手，通过在拱肋底部增设钢筋砼板达到加固提载的效果。具体措施如下：

(1)双曲拱变箱形拱:在双曲拱主拱圈下部增设厚15cm (全桥宽)钢筋混凝土底板，将双曲拱转变为箱型拱，并在拱肋、拱波植筋使新旧砼共同受力，提高拱圈的结构刚度和整体性,详见图1。

施工工艺:

①按图纸植筋并安装好加固钢筋后，可开始安装悬挂模板。悬挂模板通过植筋于拱肋底部的直径16mm丝杆固定；将模板钻孔穿入丝杆后，丝杆下部再装入W型蝴蝶扣一并固定。

②在安装悬挂模板的之前，在桥面利用钻孔机在拱波正中开凿20cm孔洞并植入PVC管，形成自上而下的拱板施工混凝土通道。

③拱圈加固内模使用1.5mm厚薄钢板冲压而成，内膜冲压时应在两侧边轧制小槽以便能顺序取出。

图1　主拱圈加固断面图

④悬挂模板及内模安装要点：固定悬挂模板采用Φ16mm的丝杆植筋，植筋深度应大等于15cm，吊模植筋横向间距为1.36m，纵向间距为1.0m，在植筋时应避开拱圈底部钢筋。由于承受的混凝土重量较大，必须采用W型蝴蝶扣并安装两条48mm (一级钢)的钢管以防止爆模。

⑤混凝土浇筑要点：为便于浇筑，混凝土配合比设计一定要恰当。考虑到拱圈浇筑混凝土要求的流动性，一般采用自密实混凝土，即掺入水泥质量5%的粉煤灰以提高流动性，同时按配合比要求掺入减水剂，粗集料粒径一般采用4.75～20mm；浇筑时为保证充填密实，除使用小型振动轴插入振捣外，应在模板下部使用手持式振动泵进行振捣。

⑥为保证桥梁施工过程中加载荷载平衡，应实施均衡对称加载浇筑，即单跨内应同时自拱脚向上对称进行，每日单侧浇筑纵向长度不得超过4m。

(2)拱脚加强:在拱脚拱背顶部，向拱顶方向约3m的范围内，在桥墩、拱背上钻孔植筋，设置纵向受力钢筋，并现浇厚15cm (全桥宽)钢筋混凝土，通过对旧混凝土表面凿毛、洗净等措施，使新旧结构砼结合良好，提高拱脚承载力，详见图2。

(3)拱顶加固:在拱顶L/4长度范围，拆除拱顶填料，植入钢筋，增设钢筋砼板，提高拱顶承载力。

图2　拱脚加固图

(4)腹拱挂网喷射砼加固:在原腹拱上植入钢筋并挂钢筋网，喷射干硬性混凝土，纵向钢筋伸入腹拱墩盖梁中，在腹拱下形成一个套拱，与原腹拱共同受力，提高腹拱承载力。

(5)墩台身裂缝处理:根据设计要求，裂缝宽度在限制范围内(小于0.2mm)，应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶封闭；裂缝宽度大于限制范围内(大等于0.2mm)，应采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其他灌缝材料。

(6)桥面系改造:拆除旧桥面铺装结构、人行道和栏杆，按设计要求新建。

通过以上加固措施，东门大桥的主拱圈完成了从双曲拱向箱型拱的转变，结构刚度和承载能力都大为提高。

主拱圈加固采取满布木质挂篮悬浇施工工艺，利用原有拱圈作为支点，采取分段浇筑、对称施工的方法，由于方案正确，管理到位，因此施工进展非常顺利，该项目计划工期为10个月，实际工期为7个月，比合同工期提前3个月完工，加固改造过程未出现任何质量和安全事故，圆满完成加固任务。

2.4加固效果

东门大桥改造后，对该桥进行成桥全面检测，根据检测结果，该桥所有指标均满足公路-Ⅱ级荷载要求，说明采用在主拱圈下增设钢筋砼加劲板使双曲拱转变为箱型拱的加固方案取得良好的加固效果。

3　结语

东门大桥加固成功的案例证明，双曲拱桥主拱圈采用增加整体钢筋砼加劲板的加固方法，理论依据充分、施工简便可行、造价成本低、加固效果显著，不失为一种较好的双曲拱桥加固方法，这种加固方法必将在今后的双曲拱桥的加固改造中得到更为广泛的运用。

参考文献

[1]JTG/T J23-2008,公路桥梁加固施工技术规范[S].

[2]JTG/T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S].

[3]JTG F80/1 -2004,公路工程质量检验评定标准[S].

[4]黄伟,申波.多种加固方法应用于双曲拱桥主拱圈的提载加固[J].工程抗震与加固改造,2012(1).

[5]赵伟.双曲拱桥梁的加固方法和选择原则[J].公路与桥梁,2007(14).

[6]周湘君,陈小佳.双曲拱桥上部结构加固方法综述[J].公路交通技术,2005(1).