既有双曲拱桥结构截面转化加固技术

既有双曲拱桥结构截面转化加固技术

贺国银

重庆市市政设计研究院重庆400020

摘要：本文以双曲拱桥为例，对双曲拱桥病害及加固措施进行剖析，结合工程实例提出采用一种结构置换的加固改造措施，从而提高原桥承载力及耐久性，为以后的工程建设提供一定的参考价值。

关键词：双曲拱桥；加固措施；截面置换

前言：双曲拱桥是我国独有、最具有中华民族特色的一种桥型，但受历史原因局限，双曲拱桥的设计荷载等级一般偏低，多数建成年代久远的桥梁无法承载目前的车辆荷载而成为危桥；部分桥梁随着日益增长的交通量而出现病害。

双曲拱桥由于外形优美，且与环境的协调方面远比梁桥强，已成为城区一道优美的风景线；鉴于国内对待双曲拱桥的所谓“消灭”和“保留”双曲拱桥两种态度，笔者通过双曲拱的现状调查，对常用的拱桥加固方法做了一个全面的剖析得出，根据实际情况对于基础较好的双曲拱桥，加固维修是可能的、而且也是必要的。

1双曲拱桥病害机理分析及常用加固措施

双曲拱桥的病害原因是多方面的，有其结构本身固有的缺点，也有设计、施工上存在的不足，也是长期重荷载，大交通量的作用造成的。其下部结构的病害表现形式在其他型式的桥梁中也是常见的；其病害特点、原因及处理方式也较为通用，本文不在赘述，主要针对双曲拱桥上部结构的病害做分析。

双曲拱桥上部结构的病害较多，主要有：拱波纵向开裂、拱肋开裂、横系梁开裂或脱落，拱顶下沉，侧墙鼓胀外倾等；而拱波的纵向开裂是双曲拱桥最常见的病害。

拱肋的横向开裂、拱顶下沉一般同时产生，原因主要有3个方面：一是拱肋截面过小，钢筋含量过少，拱肋的承载能力和抗裂能力不高；二是拱肋受力不均匀性，导致单肋受力过大；三是基础不均匀沉降造成的。拱肋的病害对结构影响较大，影响着桥梁的整体安全，必须认真对待。

双曲拱桥的横系梁，由于尺寸较小，强度和刚度相应较弱，与横肋联结处的抗剪能力偏小；当承受较大的外荷载作用时，产生较大的内力和变形，导致横系梁开裂、脱落，无法有效的横向分配荷载，从而引起拱肋的受力、变形不均匀，加剧了横系梁的病害产生。

尽管目前桥梁的加固方法和技术“百花齐放”，方法较多，单归纳起来不外乎属于从外因和内因两个角度对桥梁结构进行加固补强。从外因角度是通过结构的性能改变提高主拱圈的承载力，从内因角度就是采用改变结构体系，减轻拱上建筑恒载重量提高主拱圈的承载能力。

针对拱肋其常采用增大拱脚截面的加固方法，增加拱圈的强度及拱脚处抗弯刚度；其次采用拱肋粘贴加固方法，如粘贴钢板或碳纤维布等材料；针对横向联系较弱的病害常采用增加横隔板刚度及横隔板数量；采用减轻拱上建筑重量来调整主拱圈受力性能如：改变拱上填料厚度，将腹拱的重力式横墙挖空，或者改造成钢筋混凝土立柱，用预制的钢筋混凝土梁板等轻质桥面系代替笨重的腹拱体系，用轻型拱上建筑取代腹拱式拱上建筑等，以此来提高桥梁承载能力和耐久性。

2工程实例

2.1工程概述

本文以某双曲拱桥为依托，提出一种切实可行的截面转化加固方法，为以后的工程提供一定的借鉴作用。

重庆某区县双曲拱桥于1976年12月修建，全桥长226.2m，桥面净宽为9m=净7m(车行道)＋2×1.0m(人行道)。上部结构为三跨（5868+58）m钢筋混凝土双曲拱，主拱由四片拱肋，五片鹅卵型变截面拱波组成，下部结构为扩大基础重力式实体墩台。

图3改造后横断面布置图基底容许应力均满足要求。

结论：

1）同任何桥梁一样，双曲拱桥在建成后的运营过程中，由于荷载的长期作用及自然环境的影响，将不可避免地出现损伤及耐久性降低。

2）将双曲拱桥拱波拆除利用原结构拱肋将主拱圈改造成箱形结构；通过拱箱结构可解决原结构横向联系较弱病害，箱型结构较原双曲拱结构整体受力更为理想，且节省下相应的施工工期及工程造价。

3）通过有限元计算分析拱桥的承载潜力较大，双曲拱桥经过恰当的改造治理，能满足使用要求并使其耐久性得到保证和提高相应的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]堪润水,胡钊芳.公路旧桥加固技术与实例[M].北京:人民交通出版社，2002.

[2]康俊涛,张宏伟.双曲拱桥加固新方法.中国水运.2008.01

[3]王国鼎，袁海庆，陈开利编著.桥梁检测与加固[M].北京：人民交通出版社，2003

[4]李金明.钢筋混凝土箱形拱桥加固方法探讨.交通科技.2009.11.