刚架拱桥加固方案研究
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关键词：混凝土刚架拱桥 病害 维修加固
混凝土刚架拱桥这种桥型在我国20世纪60－70年代建设较多。随着时间的推移，经济的发展带来交通流量的大幅增长，特别是超载运输车辆的通行，早期修建的荷载标准低的混凝土刚架拱桥出现了不同程度的病害和损伤。许多已成为危桥，如何处理这类桥梁病害，是我国交通主管部门目前最为关注的问题之一。现对刚架拱桥出现的一些病害进行分析和加固方案介绍如下：
1、 刚架拱桥的主要病害及其原因
1．1下部结构主要病害分析
下部结构主要表现形式有：基础局部冲空；承台竖向开裂或向一侧倾斜；基础下沉等。这类病害在其他形式的桥梁中也是常见的。分析这类病害产生的原因，有必要对当时的桥梁建设情况作一简单回顾。
1．2 上部结构主要病害
刚架拱桥上部结构的病害较多，我们对其主要病害作如下分析：
（1）斜杆拱脚处横向裂缝。主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现竖向剪切应力，导致拱脚下弦杆件出现裂缝。
（2）弦杆部出现裂缝。主要原因是原刚架拱桥设计标准低，弦杆部强度不足使其承载能力和抗开裂能力不高。
（3）横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。主要原因是由于原刚架拱桥设计标准低，横向联系较薄弱，而近10年来交通量大而且超载车辆比例大，造成刚架拱竖向变形量大，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。
1．3桥面系主要病害
（1）桥面板裂缝、破碎。主要原因是桥面板设计标准低，微弯板厚度不足，混凝土强度低，配筋少，桥面铺装层薄弱，造成桥面铺装层刚度不足，随着交通量的大幅增加特别是超载车辆的破坏作用，致使桥面铺装层和微弯板开裂，如不及时维修，部分微弯板发生破碎，形成桥面坑洞而影响行车安全。
（2）伸缩缝损坏。主要原因是刚架拱桥设计时不设计伸缩缝装置或仅设置简易伸缩缝，混凝土强度设计较低，桥面接缝处混凝土损坏严重，逐渐开裂、破碎使接缝面积逐渐扩大而影响桥梁的安全使用。
2．维修加固方法
在对刚架拱桥病害进行处治之前，首先要进行桥梁检查，必要时要进行桥梁荷载试验，以掌握结构的技术状况和安全状态，分析病害的原因及严重程度，以便从安全、经济、适用等方面综合考虑是否进行维修加固。采取相应的处治措施，以确保处治得当，施工安全。 刚架拱桥的维修加固主要从基础、斜杆拱脚处、弦杆、横向联系、桥面系等方面进行。
2．1 桥梁基础的维修加固
对于基底局部冲空的重力式扩大基础，应采取围堰施工，对冲空部分进行混凝土填塞，并增大基础的平面尺寸，提高基础的承载能力。在新填混凝土与原基础间预留压浆管道，压注水泥浆使其密实。如果基础出现裂缝，则应采用环氧树脂砂浆予以封堵。
2．2 斜杆拱脚处横向裂缝的维修加固方法
因桥台、墩基础出现不均匀沉降，使拱脚处出现的裂缝已基本稳定，不再发展。可采用环氧树脂灰在其两面或三面粘贴钢板的方法进行维修加固，加固时首先将构件混凝土凿毛。
2．3 弦杆的维修加固
对于弦杆强度不足及开裂的情况，应对弦杆进行整体加强，弦杆的加固通常可采用黏结钢板法、粘贴碳纤维布法、混凝土扩大截面法并适当增加配筋数量。当弦杆损坏严重时，可在原弦杆下增设新的弦杆进行加固，该加固法可保证新设弦杆与原弦杆共同受力，从而提高桥的承载能力。
2．4 横向联系的维修加固
因刚架拱桥设计标准低，横向联系薄弱而不能适应交通量或重载交通时，应考虑对全桥的横向联系系统进行整体加固。一方面可采取加大截面法加固横拉杆和横系梁，同时还应适当增加全桥的联系杆件，如横系梁。
（1）加大截面法。加大横系梁、横拉杆截面，先要进行加筋的焊接处理，要凿开节点处的钢筋保护层将需要增加的钢筋按设计焊接到接点处。采用吊模法浇注砼上，混凝土中应适当掺加膨胀剂。
（2）横系梁的施工应采用预制安装即挂篮施工，流水作业的方法，其重点是湿接头的施工。湿接头施工包括接头钢筋的焊接和混凝土的浇注两个方面。接头钢筋焊接主要是刚架拱节点处钢筋保护层的凿除要慎重，既要露出钢筋便于焊接，更要注重不要凿的太深、太长，防止损伤杆件。拆模时要对湿接头砼土及时进行维修和养生，确保接头砼强度达到设计标准。
2．5桥面微弯及铺装层裂缝破碎的维修加固因微弯板混凝土强度不足而产生的桥面铺装层裂缝、破碎，应撤换微弯板和铺装层；因桥面铺装层、砼强度低而微弯板尚未换坏产生的桥面裂缝可撤换铺装层，为适应现今大交通量和重载交通要求，采用钢纤维钢筋砼或者聚丙烯纤维刚架混凝土加固桥面系的方法，简易可靠，可大幅增强桥面系的整体抗载抗裂能力，效果显著。设计时桥面铺装层的布筋也要适当增加。
2．6伸缩缝损坏的维修方法设置简易伸缩缝装置及不设伸缩缝装置的刚架拱桥已不能适应现在交通安全的需要，因此采用型钢伸缩缝装置或钢板伸缩缝装置改造刚架拱桥伸缩缝简便可靠。特别是与桥面铺装同时改造效果更加明显，即采用伸缩缝混凝土与铺装层砼统一浇注的方法一次成型，不存在断缝（施工缝），整体性强，严整度好，行车舒适。
（1）采用型钢或钢板伸缩缝装置改造刚架拱桥伸缩缝时要注意两点：一是锚固钢筋的埋置要牢固，不能松动。二是混凝土强度设计要适当提高并确保现浇砼的质量达到设计标准。
（2）如与桥面铺装层同时改造时，伸缩缝砼的浇筑应与桥面铺装层同时进行，即采用整体浇筑，一次成型工艺施工，先将型钢或钢板装置按设计标准安装就位，然后与桥面铺装层同时立模，浇筑纤维砼。
3．经验与体会
（1）桥梁的维修加固工作必须认真、细致。加固前必须对桥梁进行全面的检查检测，必要时还要进行荷载试验，找出问题，制定出切实可行的方案后再组织实施。由于拱桥的受力特点，在卸除拱上荷载试验及基础位移复位时应特别注意桥梁结构的安全。
（2）要不断学习及引进新技术、新工艺。桥梁的维修加固是当今桥梁界的重要科研课题，先进的加固技术不断出现。一项先进的施工技术和方法，不但可以提高工作效率，而且可以使加固更可靠、更持久。
（3）要以科学的态度对待维修加固工作。桥梁的维修加固具有巨大的经济效益和社会效益，往往一座旧桥的加固费用不足新建一座桥梁的1/10，但由于旧桥加固工作困难大，技术要求高，危险性大，责任大，有的人怕担风险，宁愿多花钱建新桥，不愿加固旧桥，浪费了大量的资金。因此，从事桥梁管理的工程技术人员必须具有良好的职业道德，科学严谨的工作作风并具有一定的工作经验。