拱桥加固实例

第六节套拱加固技术加固片石拱桥实例一、东门桥片石拱桥概况（一）工程概况东门桥引桥座落在江西省永新至里陂公路处，该桥原结构为片石弯拱桥，单孔、矢跨比为,、桥长、桥宽、桥高.、拱圈厚0。

该桥梁是县城连接县郊，跨越禾水河之东门大桥的东边引桥，亦称东里引桥，其主要功能是泄洪和平时上下游农民耕作时通行。

该桥建于11年，11年就发现该桥梁已经产生了裂缝，而且裂缝逐年在发展，到11.年裂缝最宽处达到.，并出现了三条明显的从拱顶到两桥台贯通的纵向裂缝。

111年经鉴定为危桥，要求尽快给予加固处理。

（二）裂缝产生的原因分析该桥是东门大桥的一座引桥，建筑在河岸沙滩上，据当地群众反映，当时负责该桥梁施工的是一个乡级基建队，施工技术差，基坑未挖到坚实的地基上，就急于砌筑片石基础。

由于地基承载力不够，是导致该桥梁产生裂缝的关键原因砌筑基础、台身、拱圈时存在片石强度不够，片石过小，砂浆不饱满，砂浆标号达不到要求等诸方面的情况，是导致该桥梁产生裂缝的重要原因该桥侧墙过高，拱腔内的填料含泥量过大，填料压实不够。

由于填料土压力的作用，是导致该桥梁上下游侧墙位置拱圈裂缝的主要原因。

二、加固方案选择（一）加固方案的制定采取保留原桥不拆，在原拱圈下套建一座拱圈的加固方案。

该方案有利于交通的维护和安全畅通，但是采用此方案施工主要存在的不利因素有：一是压缩了桥梁的泄洪和人行通道的面积，二是拱圈施工时，新老拱圈的结合施工难度大。

（二）加固方案的比选以上三个加固方案经过反复比较和认证，采取保留原桥不拆，在原拱圈下套建一座拱圈的加固方案对该桥梁的加固是比较适合的。

其一、采用此加固方案解决了加固施工时交通维护难的关键问题其二、采用此加固方案解决了桥面标高受限制的问题其三、经调 2002 第六部分桥梁加固拓宽技术与实例分析·· 查计算，采用此加固方案桥下的有效面积能满足泄洪和平时人行通道的要求其四、采用此加固方案为施工过程的安全生产提供了有利的条件。

一、拱桥病害情况及原因针对北京郊区几座双曲拱桥调查，发现除了混凝土结构物共存的一些病害外，双曲拱桥普遍现状如下：1.等级偏低，桥的强度、刚度、宽度不够，不能满足现在的交通要求。

2.拱肋出现裂缝。

主拱圈的裂缝可以分为纵向缝、径向缝两大类：纵向缝是产生与拱肋和拱波的结合面上，平行于拱轴线方向的裂缝，其产生的原因主要是主拱圈整体性差和桥台水平位移较大所致。

纵向缝分为法向拉力纵向缝和剪力纵向缝两种。

法向拉力纵向缝多出现在拱顶附近正弯矩较大的区段，剪力纵向缝出现在拱角附近剪力较大的区段。

径向缝是垂直于拱轴线方向的裂缝，主要有拱肋径向缝和拱背径向缝两种，拱肋径向缝产生在拱顶附近正弯矩较大的区段，往往是由于桥台发生过大的水平位移，拱顶部位正弯矩大大增加，拱肋的拉应力超过极限拉应力所致，拱背径向缝多产生在拱角附近负弯矩大的区域，桥台发生过大的水平位移也常出现拱背径向缝。

3. 腹拱破坏。

在对郊区危改拱桥的调查中，发现几乎所有的拱桥腹拱都不同程度的被破坏，尤其在腹拱与横强交接的部位，常常破碎，这是因为腹拱圈预制分块太多以及勾缝水泥砂浆标号过低，致使其整体性差，在载荷反复作用下必然导致各腹孔产生不同程度的纵、横向裂缝。

4. 拱波破坏旧桥的拱波大部分是预制弯板，板板之间只通过沙浆进行联系，由于联系薄弱容易形成单板受力，拱波容易被压坏而出现裂缝，随着裂缝的扩展拱波容易出现渗漏现象。

5. 横系梁破坏由于横向联系薄弱，主拱圈容易出现偏载横系梁由于和主拱圈是刚结受力巨大，容易出现应力超限而被拉坏。

6. 桥面系病害：造成桥面破碎的原因主要有两个方面，一是缺乏基层，拱桥上填料厚薄不一，对面层的刚性不一，沉陷不一，沙砾填料只能算桥面的垫层，具有足够的强度但是整体性能差，二是重车交通量增长，加剧了桥面的病害。

另外，材料性能不好，施工工序或施工加载不正确、气温条件的影响也是产生和加剧病害的主要原因。

二、加固原理（一）首先分析危旧双曲拱桥内力分析的特点：危旧双曲拱桥内力分析和设计状态下的内力分析是有明显区别的。

桥梁加固案例2惠州西枝江大桥位于惠州市市区，主跨一孔80m钢筋混凝土箱型肋拱桥，矢跨比1/7，拱轴系数m=1.756，采用等截面悬链线无铰拱，主拱肋箱高1.5m，箱宽1.6m，顶板0.24m (预制6cm ，现浇18cm)，底板及腹板厚0.2m。

桥面铺装层为6cm厚水泥混凝土，面层为4cm沥青砼。

下部构造为石砌圬工基础，重力式桥台。

1992年7月1日建成通车。

桥梁病害状况2004年3月中甸．右幅桥面产生严重裂缝，积水渗漏严重。

2004年4月由市公路质量检测中心对该桥进行检测，检测结果为拱肋底板腹板及顶板均产生有纵向裂缝，缝宽0.1—0.5mm，长度为1.0m 一4.5m。

横置板跨中裂缝0.1—0.3mm。

横置板与纵梁或垫墙支承处脱空现象均较严重，最大达5mm以上部分板于脱空间隙内填塞有钢板，且混凝土与钢板接触面局部压碎现象严重，除钢板接触处外仍为脱空。

维修方案本桥维修加固由惠州市公路规划勘察设计院进行设计。

具体维修加固方案如下：1、裂缝治理在对全桥进行补强之前，对于大于0.15mm的裂缝采用恒定低压压注改性环氧灌缝胶的方法，恢复结构整体性。

对于0.15mm以下的裂缝采用封闭处理。

2、对拱肋的处理根据拱肋各部分受力不同，拱脚至拱上第一根立柱间采用上缘加厚30-20cm厚补强混凝土；配16φ32钢筋(单肋)。

第一根立柱至拱上垫墙上缘加20cm厚补强混凝土配16φ25钢筋(单肋)。

并延长经垫墙段与拱顶段内主钢筋焊接。

拆除拱顶段15.2cm范围内桥面板及拱上垫墙，整体浇注其桥面板及垫墙，并与拱圈形成整体。

为使拱肋顶板与现浇混凝土形成整体，采取凿毛新旧混凝土结合面，在原拱肋顶板上植入1 2连接钢筋与拱肋配筋焊接。

在拱肋立柱根部采用A235钢板环抱立柱根部作为连接件，纵向钢筋焊接于连接钢板上，确保拱圈纵向主筋受力的连续性。

详细见主拱圈加固构造图。

拱圈拱脚处植入16φ32主筋的长度为100cm，为加强拱座处的受力连续性，由于原拱座配筋较弱，对全桥拱座凿毛，加铺一层φ12间距15cm的钢筋网，并植入一定数量的φ12cm 架立钢筋，在原拱座上浇铺一层50cm厚的补强混凝土，防止拱座开裂。

杨家沟拱桥加固方案一、工程概述杨家沟拱桥位于山西省柳林县留誉镇杨家沟村，为老式拱桥.上部结构为：一跨空腹式浆砌块石曲拱桥，净跨径18.83m，矢跨比为1／3。

桥面宽度为:净—4m+2×1。

0m(人行道），桥面纵坡为0，横坡为1％(双向)，拱圈厚度为1.14m。

拱上建筑采用20cm厚的C25混凝土作为路面。

下部结构为:浆砌150×450＃片石实体桥台，桥台基础落在强风化基岩上，为明挖扩大基础。

由于历史原因，该座旧石拱桥设计标准低,施工质量差,随着（新建铁路）山西中南部铁路通道瓦洪段ZNTJ—4标杨家沟隧道进口架子队交通量不断增长，重型车大量增加,超载、超限运输严重，该桥梁渐渐出现了拱圈、桥台开裂等各种严重病害，严重危及到桥梁的安全运营,因此，加固改造,提高其承载力，确保交通运输安全成为我分部当前的首要任务。

为了确保(新建铁路）山西中南部铁路通道瓦洪段ZNTJ—4标杨家沟隧道的物资、设备运输安能够全到达施工现场及当地村民及政府的要求，所以在2010年10月就对该桥制定了以下加固改造方案。

二、主要病害及其原因分析1、主要病害：桥面开裂、沉陷，主拱圈4处纵向（沿路线方向)贯通缝,并延伸至两桥台，最小缝宽1 mm，最大缝宽40 mm,有的砌石出现剪切破损，桥梁的整体性遭到破坏,承载力明显下降，严重危及到桥梁的安全运营。

拱圈右内侧竖向开裂（图一）拱桥内侧表面横向裂缝石楼方向（图二）拱圈内侧块石出现松动、掉快（图三)拱桥表面开裂柳林向（图四)2、原因分析如下：1)石拱桥属超静定受力结构，斜拱桥锐角处应力集中，水平推力不均衡,导致锐角处拱圈开裂；2）桥台台背及拱腔填料不密实，在车辆荷载的作用下，逐渐下沉,导致桥台、拱圈产生附加应力而出现开裂；3）交通量大，重车多，原设计荷载标准相对偏低.三、加固处理方案（一)3．1现浇盖梁加固处理技术石拱桥属超静定结构,受力复杂，一旦出现裂缝,其受力截面会发生应力重分布，也就意味着受力有效截面变小，结构应力增大,承载力降低.因此，对该桥桥面采用现浇(盖梁）钢筋混凝土进行加固处理,在距老拱桥两侧桥台各1。

拱桥加固实例1概述仁义桥位于山西省太原市清徐县榆次一古交公路清徐段上，于1971年修建。

桥梁原设计荷载为：汽车-13级、拖车-60。

上部结构为：空腹式悬链线无铰钢筋混凝土双曲拱桥，净跨径25m，矢跨比为1／6，设计拱轴系数m=2.20，共三跨。

桥面宽度为：净-7m+2×1.0m(人行道)，桥面纵坡为0，横坡为3％(双向)，主拱圈宽度为7.5m。

主拱圈厚度为0.80m。

拱上建筑采用排架式副拱墩。

下部结构为：150#片石混凝土实体墩和桥台，桥墩顶宽2.0m基础为明挖扩大基础。

随着清徐县经济的不断发展，仁义桥现状已不能满足清徐一古交公路交通量日益增长、车辆荷载等级增大的要求。

为满足榆次一古交二级公路清徐路段公路建设的要求，在2004年对该桥进行了加固改造。

2加固采用桥梁技术标准(1)设计汽车荷载等级：公路—Ⅱ级，人群 3.0kN／m2，桥面组成：净—9m+2×1.0m(人行道)。

3加固依据及资料交通部部标准《公路工程技术标准》(JTJB01—2003)。

交通部部标准《公路桥涵设计规范》(1989年合订本)，交通部部标准《公路桥涵施工设计规范》(JTJ041—2000)，交通部部标准《公路质量检验评定标准》(JTJ071—98)，交通部部标准《公路养护技术规范)JTJ0173—96)，公路桥涵设计手册：《拱桥》(上、下册)(1991年版)。

仁义桥原设计文件(太原公路分局1971年)。

4加固设计要点(1)上部结构计算采用《桥梁博士》(平面杆系有限元程序)进行加固后成桥状态下活载、恒载、温度变化等作用力计算，以最不利荷载组合进行控制设计。

(2)下部结构按重力式墩台计算，计算荷载按《公路桥涵设计通用规范》的规定，对所有可能承受的荷载进行最不利组合。

以最不利荷载组合控制设计。

基础计算按照《公路桥涵地基与基础设计规范》，结合本桥实际情况按旧桥基础承载力提高系数予以考虑进行验算。

(3)桥面板计算按单向板和悬臂板计算，悬臂跳梁进行截面强度验算、抗剪计算和抗倾覆计算。