刚架拱桥加固方案

拱桥加固改造方案1、前言拱桥是一种比较常见的桥梁型式，尤其是山区公路桥梁，因地质和地形条件较适合，拱桥一般是优先考虑的既美观又经济的桥型。

据统计，我国有百分之七十的公路桥梁为拱桥，约占世界同类拱桥的三分之一以上。

因此，在我国当前数以万计的危旧桥梁中，有大量的拱桥需要进行加固改造，其中有重要路段的大跨度拱桥。

在常用的拱桥维修加固技术中，减轻恒载法和增大截面和配筋加固的方法比较常见，而本人在对某些拱桥进行维修加固改造的实践中，深感配重法在危旧拱桥加固改造中能明显改善拱圈内力、提高加固效果的作用，本文通过这方面的研究，为今后的类似工作提供参考。

2、理论依据和方法悬链线空腹拱的拱轴是利用与恒载压力线在拱顶、拱脚及L／4处五点重合的方法决定的，除此五点外，其他各点均与压力线有偏离。

由结构力学知，压力线与拱轴线的偏离会在拱中产生附加内力。

对于静定三铰拱，各截面的偏离弯矩值Mp可以三铰拱的压力线与拱轴线在该截面的偏离弯矩值△y表示(Mp=Hg•△y)；对于无铰拱，其偏离弯矩的大小，以该偏离弯矩Mp荷载，算出无铰拱的偏离弯矩值。

计算简图如图1。

图1无铰拱偏离内力计算图式荷载作用在基本结构上引起弹性中心的赘余力为：（1）（2）式中：Mp为三铰拱荷载压力线偏离拱轴线所产生的弯矩，Mp=Hg•Δy，=1，=-y；Δy为三铰拱恒载压力线与拱轴线的偏离值。

由图1可知，任意截面的偏离弯矩、偏离轴力和偏离剪力为：ΔM=ΔXl—ΔX2y+Mp(3)ΔN=X2cosφ(4)△Q=X2•sinφ(5)式中：y为以弹性中心为原点(向上为正)的拱轴线纵坐标。

由式(3)、(4)和(5)可知：偏离附加内力的大小与荷载的具体布置有关。

据此，可以在需要的位置，施加必要的荷载来调整偏心附加内力的大小。

对于危旧拱桥，其拱轴线的形状不仅直接影响主拱圈的内力分布和截面应力的大小，而且与结构的耐久性(开裂影响)、经济合理性及施工安全等有着密切关系。

对于主拱圈变形太大的拱桥，实际拱轴线与压力线的偏离比较大，此时如果只是采用对拱圈截面进行补强加固，已不能有效地改善主拱圈的受力状况，这就需要对拱轴线和压力线进行调整，使之尽量吻合以改善主拱圈的受力。

2010年11期(总第71期)作者简介：孙晓红（1978-），女，北京人，工程师，主要从事桥梁设计与相关研究。

刚架拱桥是我国上世纪70年代发展起来的一种新型拱桥，自1979年以来，该桥型以其结构简单、施工方便、经济性好等诸多优点，在全国范围内得到了广泛的应用。

但由于早期修建的刚架拱桥设计荷载等级较低，结构本身承载力富余量不大，组成各构件为拼接施工等特点，致使大量刚架拱桥在目前大交通量、重载、超载车辆的作用下出现了不同程度的病害，严重的影响到桥梁的安全运营。

刚架拱桥是一种高次超静定结构，受力较为复杂，大小节点部位受力更为复杂，弦杆、大小节点开裂是刚架拱桥的常见病害。

目前常采用的粘贴钢板、粘贴碳纤维布、增大截面等加固方法只能局部补强，而对有些部位，如外弦杆、大小节点等的加固效果不是很理想；钢架拱桥肋腋板与拱肋结合较松散，结构整体受力性能较差，且肋腋板偏薄，大量在役桥梁出现了肋腋板破损、下陷等病害，另一方面结构不紧凑、横向联系薄弱等，也加重了主要承重构件－拱肋的不均匀受力，使得某些局部拱片受力过大，而目前的局部更换破损肋腋板的措施也只是在原有结构上的修补，不能从根本上起到病害治理的作用。

本文在分析刚架拱桥结构特点、典型病害特征的基础上，提出了体外预应力加固刚架拱桥拱肋，并将肋腋板更换为整体式现浇桥面板的综合加固方法，为今后同类桥梁的维修和加固提供参考和依据。

1桥梁概括济宁市南环线京杭运河大桥，跨径布置为10m ＋60m+90m ＋60m ＋54m ，桥梁全长333.28m ，桥梁总体布置图如图1所示。

其中，60m 跨为刚架拱结构形式，该刚架拱内弧采用抛物线，矢跨比1/9，拱片采用支架现场浇注，预拱度L/400，按二次抛物线分配。

桥面纵坡通过正拱斜置来实现，竖曲线变化通过未消除的预拱度和桥面铺装共同调整。

横向设6片拱肋，中距3.2m 。

拱肋间桥面板采用肋腋板，外侧用悬臂板，其上现浇混凝土桥面铺装，刚架拱外弦杆端设置伸缩缝。

框架圈梁加固刚架拱桥U型桥台的实践摘要：介绍了澧田大桥桥台裂缝及台帽搭接处桥面开裂等病害，并分析了产生病害的原因及发展后果，提出采取圈梁支撑锚固加固处理措施，可为类似桥梁的处理提供借鉴。

关键词：刚架拱桥；U型桥台；病害；原因分析；加固钢筋混凝土刚架拱桥在20世纪80、90年代的山区公路上大量修建，该桥型因其外形轻巧美观，质量小、造价低、施工方便和节省材料等优点，相对于当时的交通量及荷载等级，是合理的、适用的。

本文根据澧田大桥的结构特点和现状，结合经济、安全等指标进行维修加固改造设计，通过对病害桥台进行圈梁支撑锚固，使其达到应有的承载能力，确保运输安全。

1桥梁概况吉安县澧田大桥建成于1996年，上部构造采用3孔50米钢筋混凝土刚架拱组成，矢跨比1/8，每个桥跨由3片拱架构成，桥面宽度为：净7.0+2×1.0m人行道；下部构造由两座实体墩和两座U型重力式桥台构成。

设计荷载为汽-20级，挂-100，人群荷载3kN/m2，通航标准为六级。

基础均采用明挖扩大基础，（如图1所示）。

图1 澧田大桥现状布置图经现场检测，其主体结构刚架拱片未见破损，主桥桥面平整度良好，未见裂缝及破损，但在两端桥台的背墙、侧墙等位置出现了严重裂缝，两桥台的裂缝特点一致，均呈现裂缝宽大，最宽处达30-40mm，且延伸长，存在类似贯通裂缝，桥台侧墙横移（见图2）。

图2：澧田大桥一端桥台的背墙裂宽及延展照片背墙及侧墙的开裂及汽车冲击力加剧了台后填土的沉陷和横胀，台后路面出现沉陷以及侧墙出现横移（见图3）。

桥台背墙两侧裂缝与台后填土路面上贯通，并在桥台侧墙不同截面上存在类似裂缝贯通路面，说明台后土压力对桥台侧墙的挤压严重，由于台帽开裂，导致桥面开裂下沉。

图3：澧田大桥桥台侧墙横移照片2主要病害原因及分析2.1 主要原因根据实地病害调查、查阅设计图以及对当时施工情况的了解，产生较大裂缝和位移的主要原因推断如下：1）台后实际回填土与设计不符按照当时规范及设计要求，台后填土为砂砾分层夯实，但实际施工中为回填砂土。

一、工程概况本工程为某地一座历史悠久、具有重要文化价值的石拱桥加固修复工程。

该桥位于市区，全长约50米，桥面宽度约6米，主跨约20米。

桥梁结构为单孔石拱，拱圈采用干砌块石，桥墩采用浆砌块石，桥台为重力式桥台。

桥梁始建于上世纪50年代，至今已运营60余年，由于自然老化、使用年限较长以及自然灾害等因素，桥梁存在不同程度的病害，为确保桥梁安全运行，特进行加固修复。

二、工程目标1. 提高桥梁结构整体承载能力和安全性；2. 改善桥梁外观，恢复原有风貌；3. 确保桥梁在加固修复期间不影响交通通行。

三、施工方案1. 施工准备（1）组织成立项目施工管理团队，明确各岗位职责；（2）编制施工组织设计，明确施工工艺、质量要求、安全措施等；（3）做好施工现场的排水、临时道路、材料堆场等布置；（4）对施工人员进行安全技术交底，确保施工安全。

2. 施工工艺（1）拱圈加固：采用环氧树脂砂浆对拱圈进行加固，先凿除拱圈表面松散石材，清理干净后涂抹环氧树脂砂浆，分层浇筑，确保拱圈整体性；（2）桥墩加固：采用环氧树脂砂浆对桥墩进行加固，先凿除松散石材，清理干净后涂抹环氧树脂砂浆，分层浇筑；（3）桥台加固：采用环氧树脂砂浆对桥台进行加固，先凿除松散石材，清理干净后涂抹环氧树脂砂浆，分层浇筑；（4）桥面修复：对桥面进行凿毛处理，清理干净后铺设沥青混凝土，确保桥面平整；（5）外观恢复：对桥梁栏杆、桥面排水沟等设施进行修复，恢复原有风貌。

3. 施工进度（1）施工准备阶段：5天；（2）拱圈加固施工：10天；（3）桥墩加固施工：10天；（4）桥台加固施工：10天；（5）桥面修复施工：5天；（6）外观恢复施工：5天；（7）总工期：45天。

4. 质量控制（1）施工过程中，严格按照设计要求和施工规范进行操作；（2）加强对原材料、施工工艺、施工质量等方面的检查，确保工程质量；（3）做好施工过程中的记录，为工程验收提供依据。

四、安全措施1. 施工现场设置安全警示标志，加强安全宣传教育；2. 施工人员必须佩戴安全帽、安全带等防护用品；3. 施工机械操作人员必须持证上岗；4. 施工现场加强消防、用电、高空作业等方面的安全管理。

桁架拱桥加固维修要点及维修实例摘要：分析桁架拱桥病害及产生原因，针对病害提出维修加固方法，并通过桁架拱桥的具体维修加固示例，对桁架拱桥这一有着广泛应用的桥型结构的桥梁病害提出实用新型的维修方法。

关键词：桁架拱桥；病害分析；维修加固方法；实例Abstract:This paper analyzes the causes of truss arch bridge diseases,according to thereinforcement method ofdiseasepresent repair,and through concreterepairtrussarch bridge reinforcementexampleoftruss arch bridge,abridgeof bridgestructurewidely used intherepairmethod of the utility model.Key words:truss arch bridge;disease analysis; reinforcement method ofrepair;examples一、桁架拱桥的常见病害及产生原因1、下弦杆拱脚处横向裂缝。

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、弦杆端部节点裂缝。

主要原因是桥台、墩基础出现不均匀沉降，造成上弦杆端部凸杆与桥台、墩柱搭接扣死，使该节点出现竖向剪切应力，导致节点出现裂缝。

3、横系梁、横拉杆、横隔板竖向开裂。

主要原因是由于原行架拱桥设计标准较低，横向联系较薄弱，而近10年来交通量而且超载车辆比例，造成桁架竖向变形量，使横向联系的梁、杆、板出现竖向裂缝，甚至断裂。

4、桥面板裂缝、破碎。

主要原因是桥面板设计标准低，微弯板或拱波厚度不足，混凝土强度低，桥面铺装层薄弱，造成桥面刚度不足，随着交通量的幅增加，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。

钢筋混凝土拱桥加固技术摘要：拱桥的加固方法较多，以一座拱桥加固为例，重点介绍拱桥的裂缝修补、粘贴钢板、浇筑混凝土的施工工艺，该加固技术集多种加固方法于一体，加固效果好，并以此来说明拱桥加固要根据桥梁现状和桥梁的拟加固荷载等级采取可行的加固方案，以保证加固后的桥梁正常使用。

在施工时不要仅仅采取单一的加固方法，应采取复合式加固方法，要集多种加固方法于一体。

拱桥是一种受力性能较好的桥型，在我国桥梁中占有重要的地位。

特别是在西部地区，修建的拱桥数量多，且年代也较早。

但20世纪六七十年代修建的拱桥，大都出现或多或少的病害，难以适应交通发展。

全部拆除重建是不可取的，必须采取可靠、经济的加固方法对其进行加固补强，提高荷载等级。

本文以一座钢筋混凝土拱桥加固实例，来说明拱桥的一般加固方法。

1 工程概况某桥位于贵州境内，建于1979年，桥型为四孔：10m钢筋混凝土微弯板梁式引桥+三孔72．1 m钢筋混凝土箱形拱主桥+一孔10m钢筋混凝土微弯板引桥，全长311 m，如图1所示。

随着国民经济和交通运输的发展，原桥承载力已不能满足日益增长的车流荷载需要，经结构健康监测和评估评定为4类危桥，处于较差的状态。

经某质量检测站2006年7月荷载实验，该桥不能满足原设计荷载汽-15，挂-80，亟待进行加固改造，提高原桥的荷载等级。

1)全桥主拱外观质量基本完好，有少数纵向裂缝分布，宽度小于2 mm。

腹拱损坏较严重，拱腹分布的大多为纵、横向裂缝均为通长且沿板厚方向贯穿，裂缝宽度大于2 mm，最大宽度可达3~4 mm，且渗水现象严重。

2)桥面板混凝土普遍开裂，局部混凝土桥面板已经断裂且有下陷现象，严重影响行车。

桥面上排水孔盖板已全部丢失。

雨天雨水通过桥面裂缝渗透至腹拱及横墙，横墙及底梁部位有局部混凝土保护层剥落，钢筋裸露且有中度锈蚀现象发生。

3)主拱边跨存在严重的违章搭建现象，尤其在一侧主拱圈上下均存在人为搭建住房，同时桥台侧面及其引桥跨下都存在违章建筑，严重影响桥梁加固施工且极为不安全，建议进行拆除。

浅议西部地区拱桥常用加固措施浅议西部地区拱桥常用加固措施是非常重要的，加固措施是为了减少问题的产生，防范于未然才能做到更好。

本店铺本店铺就浅议西部地区拱桥常用加固措施和大家说明一下。

一、西部地区拱桥常见病害及原因分析西部地区，高速公路路网密度较低，国省干线上的大量拱桥，承担着繁重的运营压力。

因此在长期高负荷的运营过程中，由该类桥梁在多种环境因素、材料劣化、荷载（恒载或活载）变异等因素的反复作用下，不可避免的会产生各种各样的病害，具体分析如下。

1.1、西部地区拱桥常见病害概述调研归纳西部地区多座运营中的拱桥，其各种常见的结构性病害主要表现为以下三类：1、拱顶下沉、拱轴线变形、拱圈承载能力下降；2、主拱圈开裂；3、拱上建筑损坏。

1.2、常见病害产生的原因分析概述引起拱桥各种病害的原因很多，本文针对西部环境及运营现状，并汇总常见原因，主要有以下几方面：1、超限超载车辆长期作用于老旧拱桥；2、拱脚或墩台不均匀位移引起拱圈或横向联系破坏；3、材料强度不足，引起拱肋或拱圈承载能力不足；4、横向联系不足，引起拱桥失稳；5、冲刷造成拱桥基础破坏；6、风化、有害气体侵蚀等造成拱桥耐久性损伤；7、桥面及拱上填料排水不畅造成拱上建筑损坏。

二、拱桥加固的常用方法探讨根据以上原因分析，结构西部地区实际情况，通过在工程实践中的总结，西部地区拱桥加固应本着以下原则实施：A、设计科学合理，经济环保；B、尽量不增加结构自重，不对拱圈等主要承重构件造成损伤；C、加固后桥梁能满足运营荷载的使用要求，并有一定的安全储备；D、施工简便、快捷，加固施工过程对交通影响减至最小；E、加固后桥梁耐久性强、养护方便。

鉴于以上原则，当拱桥承载能力、稳定性、整体性、耐久性不足时，可选择以下方式，对西部广大国省干线上的在役拱桥进行加固。

2.1、增大拱圈截面加固增大截面加固法是采用同种材料——钢筋混凝土，来增大原混凝土结构的截面面积和配筋，以达到提高构件的截面承载力、刚度、稳定性和抗裂性的目的，也可用来修补裂缝等。

拱桥加固施工方法一、加固方法根据该桥现状、桥梁承载力提高及桥面加宽的要求，确定的加固方法为：1、主拱圈主拱圈加固采用锚喷8cm厚30号混凝土加固主拱肋和主拱波，现浇钢筋混凝土加固拱角拱背的方法进行。

首先凿除主拱肋表面1cm厚砂浆抹面层，凿毛、清洗干净，然后在主拱肋底面和侧面按照规定位置钻孔植筋，用环氧树脂固定牢固后，挂钢筋网，主拱波在内侧钻孔植筋，挂钢筋网，锚喷混凝土，加大拱肋及拱波截面进行加固。

横隔板在底面钻孔植入U型筋，锚喷8cm厚30号混凝土，加强横向连接。

拱角拱背先凿除砂浆抹面层。

凿毛、清洗干净，在拱角拱背、拱座机2号排架根部钻孔植筋、绑扎钢筋网，现浇10cm厚钢筋混凝土进行加固。

2、拱上建筑拱上建筑加固采用锚喷6cm厚30号混凝土加固排架及腹拱圈；桥台前墙加固采用锚喷6cm厚30号混凝土。

首先凿除主排架表面1cm厚砂浆抹面层，将排架四周及腹拱内侧凿毛，清洗干净，然后在排架四周及腹拱内侧照规定位置钻孔植筋，用环氧树脂固定牢固后，挂钢筋网后，最后锚喷混凝土。

拱上建筑实腹段外侧用10#水泥砂浆抹面3cm厚进行处理。

3、桥面桥面加固采用：在原桥两侧现浇钢筋混凝土侧墙，对称加设预制钢筋混凝土挑梁，现浇钢筋混凝土行车道板及加设预制微弯板人行道的方法进行。

钢筋混凝土挑梁预制好就位后。

预留钢筋和桥面钢筋焊接，并和悬臂板钢筋绑扎。

整体浇筑桥面钢纤维混凝土。

挑梁安放时注意防止倾覆，挑梁高度应顺应桥面横坡处理。

在挑梁上加盖人行道微弯板，人行道两侧加设栏杆，人行道微弯板用3cm厚10#水泥砂浆抹面。

桥面在两次桥台附近设置30cm宽，25cm深的TST伸缩缝。

桥面浇筑完成后在1#、2#墩顶位置处切割变形缝，深3cm，宽3mm，清洗干净后，用沥青灌缝。

4、桥台及基础桥台前墙加固采用锚喷6cm厚30号混凝土方法。

将桥台前墒表面凿毛、植筋，挂钢筋网，清洗干净后，锚喷混凝土进行加固。

桥台台帽加固采用锚喷8cm厚30号混凝土方法。