桥梁3 ，7 球溪河桥主拱桥病害分析与加固技术探讨 许长青李亚东阴晓云 西南交通大学土木工程学院成都6 1 0 0 3 1 【摘要】 球溪河左线拱桥位于成渝( 成都至重庆) 高速公路左线，该桥在运营过程中出现了主拱圈 裂缝、桥面下沉、桥面铺装层多处开裂等严重的病害现象本文首先介绍了球溪河左线拱 桥的病害情况并对该桥的病害原因进行了分析，最后介绍了该桥的加固设计以及加固过程 中的一些关键环节 【关蕾词】 球溪河左线拱桥病害分析加固关键环节 1 工程概况 球溪河左线拱桥位于成渝( 成都至重庆) 高速公路左线K 1 0 9 + 7 8 7 该桥建于1 9 9 5 年，原设计荷载 为：汽车- 2 0 级，挂车- 1 2 0 ，桥面宽度为净一“+ 2 o ．5 防撞护栏，设计洪水频率是1 1 3 0 0 该桥全长2 2 9 ．5 6m ，桥跨结构是：成都方向2 孔跨径1 6 m 空心板引桥+ I 孔跨径1 1 0m 跨越主河 槽矢跨比I ／5 的箱形拱+ 重庆方向4 孔1 6m 空心板引桥，中墩为双柱式排架，拱上构造为1 7 孔跨径 6 ．6 8m 的行车道板，支承在盖梁和双柱式的排架上( 轿跨结构示意图见图1 ) 。
丝塑囱! I 堑一一，⋯～立一羔L ———一上! 哒吼盟煎～J 圈1 球溪河左线拱桥结构示意圈 重庆向 ‘n ] 厂一] 一—r I _ ／f 三9 四jf ：-当』——』 ‘C—=====j 主孔箱形拱拱圈采用等截面悬链线，拱轴系数m 一1 ．9 8 8 ，拱圈高1 ．7 m ，宽9 ．8 m ；拱上较低的排 架5 号～8 号、1 1 号～1 4 号，其盖梁顶面设置的是板式橡胶支座，拱上其余较高的l 号～4 号、1 5 号～ 1 8 号排架盖梁顶面设置的是油毛毡支座 主拱组合箱采用预制，混凝土标号为3 0 号；拱上结构中，排架立柱、盖粱、横梁采用预制，混凝 土标号为2 5 号，垫梁采用现浇，混凝土标号为2 5 号；行车道中，行车道板采用的混凝土标号为2 5 号 的预制板，桥面铺装采用3 0 号5 c m 的放水混凝土+ 5 c m 沥青混凝土 2 病害状况及其成因分析 2 ．1 病害状况 经现场调查、检测，该桥病害主要表现在以下几个方面 ．37 8 ．2 0 0 6 年中国交通土建I 程学术论文集 ( 1 ) 主拱圈病害 拱圈外观错位明显，同一截面上均以两片边肋竖向最高，依次向横向中部递减，最大竖向错位是 9c m ，最大水平错位是7c m 。
在拱圈的两片边肋四分之一跨和四分之三跨处发现横向裂缝，裂缝最宽 约o ．0 5c m 另外6 片拱箱的连接砂浆质量较差，拱的振感较为强烈，通过回弹法检测主拱混凝士强度， 能够达到设计强度要求 ( 2 ) 拱上立柱盖梁及垫梁病害 盖粱横向中部出现开裂现象，部分裂缝竖向贯通，裂缝的最大宽度是o ．1c m ，单面侧向晟大深度是 1 4 ．6c m 另外，拱上立柱垫梁也出现了大量的竖向贯通裂缝，裂缝最大宽度达0 ．2e m ( 3 ) 桥面板及桥面铺装病害 经过详细的检查发现桥面板多处开裂，出项裂缝的孔跨为A 跨、B 跨、C 跨、I 跨、L 跨梁板较 为严重的是A 跨、B 跨，裂缝为板底跨中受弯开裂裂缝，裂缝细而密，部分裂缝贯通全般，裂缝最大 宽度为0 ．0 1c m ，裂缝最大深度是1 0 C l l l 检测表明，桥面板有结构受力开裂现象，裂缝有进一步发展并贯通的趋势，受粱端支座的影响，桥 面板有继续向下变形的可能，继续发展将会对桥梁安全构成威胁从裂开的桥面板观察，板间连接筋弱， 未起到有效连接 桥面铺装多处开裂裂缝呈横向贯通全幅、纵向贯通板跨现象，纵向裂缝多发生在桥面板铰接缝处， 并有发展趋势。
出现裂缝的部分桥面板跨中有下沉现象另外桥面铺设的浇注质量较差 2 ．2 病害原因分析 现场测量结果表明主拱圈有明显的下降，究其原因主要是主拱圈整体性较差，竖向抗弯刚度较低 另外，主拱圈断面偏小以及混凝土的收缩变形等也是造成跨中下挠的原因 ( 1 ) 主拱圈病害原因分析 主拱圈的病害可分为主拱圈各拱肋的外观错位和横向裂缝两大类产生的原因可能是安装时或在运 营过程中形成的，由于缺乏相应的资料，不能准确判定其产生原因，只能根据其力学机理进行分析 产生病害的原因主要是主拱圈整体纵横向刚度性差，使得该桥在荷载作用下就会使主拱圈可作水平 方向或竖直方向的运动甚至发生微小的转动进而引起主拱圈内较大应力，产生上述病害也就是必然的 另一个原因是由于拱圈和粘结砂浆本身的质量较差，降低了拱圈的抗弯模量( 即刚度) 和强度，同 时也造成拱圈内部缺陷较多，从而引起拱匿内的应力集中，再加上车辆荷载的反复冲击作用，造成疲劳 损伤的不断积累以及外界气候的交替变化作用，促使混凝土的老化，使用性能降低这些都是造成主拱 圈病害的原因 ( 2 ) 拱上立柱盖梁及垫梁病害原因分析 经分析认为盖梁开裂的原因是该桥的箱形拱肋上下错位以及横向刚度不足，由于预制分块太多以及 勾缝水泥砂浆标号过低，导致其整体性差，在荷载反复作用下必然造成各腹孔产生不同程度的纵向、横 向裂缝。
各拱上立柱和立柱横系梁出现裂缝主要是因为截面尺寸偏小，整体刚度偏低，在荷载的反复作用下， 使其排架立柱及立柱横系粱的弯曲拉应力超过允许值，便沿竖向开裂，继而发展延伸 各立柱下垫梁的受力状态实为在2 个竖向集中力作用下的弹性地基连续粱，当底梁上缘未配置或配 筋较少时，就导致底粱产生治顺桥向的贯通裂缝 ( 3 ) 桥面系病害原因分析 造成桥面病害主要有两方面原因：一是桥面板存在单板受力状况，不能与其它板共同受力，整体性 差；二是重车交通量增加，重车的轴重大大超过路面设计的标准轴重，加剧了桥面的破坏另外，材料 性能不好、施工工序或施工加载不正确，再有气候条件也是产生和加剧病害的主要原因之一 综合以上的病害原因分析，该桥的主要病害在于主拱圈整体性较差，从而造成全桥的承载力下降 同时，拱上立柱盖梁及垫梁病害、桥面系病害也对该桥的受力性能和使用性能造成了一定的影响 桥梁3 f9 3 加固设计及施工关键技术 3 ．1 加固设计 该桥的加固设计根据以上病害原因来进行设计的，并通过多方案比较，在不改变原桥结构体系的前 提下，采用多种技术措施对球溪河左线大桥进行综合整治加固，以恢复和提高该桥的荷载等级。
具体如 下： ( I ) 主拱圈的加固 对拱圈的拱背加设现浇层，厚度为2 0c m ，拱圈的拱腹加厚1 5c m ，并在每个吊装接头初环状加厚 拱圈，以加强拱圈节点的剐度此法是通过采用钢筋和混凝土外包加大原拱肋，从而达到扩大拱肋的截 面尺寸，增加拱肋断面的含筋率，提高旧拱桥的刚度、强度和荷载等级的有效措施从而减小主拱肋的 继续变形，使维修加固后的f 目拱桥可继续使用，设计施工的要点尽量使加固构件受力，并与原拱桥构件 形成整体联结 ( 2 ) 立柱的整治加固 拱上1 ～6 号立柱之间做成横墙，均加高3m 左右，从而加强立柱之间的横向传力 ( 3 ) 桥面铺装的整治 ①凿除局部压碎馄凝土，清洗结合面，内填以改性环氧混凝士，结合面一定要垂直，不能形成坡 面，以免局部压碎 ②主车道边缘纵缝修补，沿着纵缝方向凿开一条宽3 0c m ，深达桥面板顶面的凹槽，洗尽凹槽， 并要求结合面垂直，内填以改性环氧混凝，注意不得弄断铺装钢筋网，其余部位裂缝均可参照此法 修补 ③裂缝宽度在o ．0 2c m 以下的采用灌注结构胶加以封闭 ④混凝士初凝和结构胶形成强度时，均应中断交通 ( 4 ) 加强桥面板之间的连接 在有纵缝的新旧板铰缝处，对新、旧桥面板植簸，并有一定的长度横向搭结，以加强新旧板之润的 横向连接。
3 ．2 施工关键技术 ( 1 ) 主拱圈裂缝的治理 在对全桥进行补强前，首先对拱圈等部位已有的裂缝和缺豫进行全面的检查治理对裂缝的宽度在 0 ．O lc l n 一下的，采用封闭的方法处理，对裂缝的宽度在O ．0 1c m 以上的，应采用恒压压注改性环氧化 学液方法，对化学浆掖的基本要求为：抗压强度大于4 0M P a ，粘结力大于3M P a ，且具有一定的抗冲 击、变形能力、浆液黏度小、渗透能力强同时应该注意：压浆顺序应由低至高，逐孔压住；深度越小、 裂缝越细，其压挂压力应越小，并延长保压时间；压浆孔的布置应与裂缝宽度相适应，裂缝越宽，刚孔 距越大 ( 2 ) 原结构表面的植筋处理 植筋前所有新旧混凝土交界面均进行凿毛清洗，以保证新旧混凝土的良好结合植筋采用H R B 3 3 5 钢筋和成品锚栓植筋粘结剂要求快速凝固、强度高，对于拱座部位应保证钢筋达到屈服而不被拔出 植筋钻孔前应使用钢筋保护层仪对原结构内的钢筋位置进行判定，尽量保证钻孔不破坏原结构内的 钢筋，钻孔深度应达到设计要求的深度 植筋钻孔时应确保钻孔的方位，以防钻穿邻孔植筋孔，成孔后采用高压水冲洗干净并风干 ( 3 ) 拱圈的施工顺序 簏工准备——搭设脚手架——放线——打孔——清孔——种植钢筋——等待钢筋凝固——分阶段浇 注现浇层混凝土。
3 2 , 0 -2 ( 3 ( 3 6 年中国交通土建I 程学术论文集 ( 4 ) 混凝土的浇注 拱圈之拱腹和拱背的混凝土浇往过程中，采用中断交通的措施因为若不中断交通，混凝土由于其 本身凝固收缩、徐变的特性，将无法保证新旧混凝土粘结密实，同时施工存在一定的难度车辆引起的 振动将影响混凝土强度的增长以及施工过程中的安全性 4 结束语 施工单位于2 0 0 6 年1 月完成了该桥的加固施工，加固完成后，该桥的整体刚度和承载能力都得到 了极大的提高该桥的加固施工方法适用于由缆索吊装多片拱肋施工完成的钢筋混凝土桥 随着我国国民经济的快速发展，交通量剧增，桥梁负荷加重，以及其他因素的作用和影响，导致桥 梁结构产生病害，严重影响了桥梁的正常使用，有的甚至达到危及行车安全，影响正常交通运行的程度 因此桥梁加固、维修便成为一个十分突出的、亟待研究解决的课题本文所介绍的方案对同类桥梁的加 固有一定的借鉴意义当然不妥之处敬请专家批评指正 参考文献 [ 1 】谌润水等，公路旧桥加固实例．北京：人民交通出版社，2 0 0 2 【2 】刘自明，王邦楣．桥粱检测手册．北京：人民交通出J 艇社，2 0 0 2 [ 3 】王国鼎，袁海庆，陈开利．桥粱检铡与加固．北京：人民交通出版社，2 0 0 3 【4l 西南交通大学工程检测中心．球溪河左线特大桥荷载试验检测报告．2 0 0 4 。