改变拱上建筑体系的双曲拱桥加固提载与拓宽技术PPT培训课件

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1、改变拱上建筑体系的双曲拱桥 加固提载与拓宽技术 1 大桥概况 走马岗大桥位于江西省修（ 水）武（宁）公路K2+520处（新 桩号），该桥建成于1974年，运 营至今近三十年。大桥全长 105.7m，上部构造为2跨40米等截 面悬链线空腹式钢筋混凝土双曲拱 及两岸各一孔净跨径4m的半圆弧 拱副孔（设置在桥台上）。桥面净 桥面净空为：净7+20.35m栏杆 。根据同年代类似桥梁推定该桥原 设计荷载为：汽车13级，拖车 60；通航等级为不通航。双曲主拱 的净矢跨比为fo/Lo=1/10，拱轴系 数（推算）为m=2.514。 走马岗大桥全貌 1.1 上部构造：每跨主拱圈由4肋3 波及2个悬半波组成，拱

2、肋中距为 185cm，主拱圈全宽7.4m。主拱 圈截面由基肋、拱波和现浇混凝土 填平层组成；其中拱肋宽为25cm 、高50cm，施工过程中分三段预 制后无支架吊装接头位置在反弯点 附近，采用环氧树脂水泥胶卡 砌接头。每跨拱肋各按等弧长设置 11道横隔板联接。每跨各设8个腹 拱，腹拱跨径为250cm左右。 1.2 下部构造：桥台为明挖扩大基 础配U型桥台与重力式桥墩。 1.3 据调查，该桥使用过程中未进 行过大修加固。 1.4 大桥目前状况概述 由于大桥使用近三十余年 ，并常有重型运输货物车辆经 过，现从外观看，第二跨（靠 武宁岸）拱顶部位已明显下沉 ，桥面坑洼不平，栏杆扶手亦 损坏严重；且桥面

3、较窄（净 7+20.35m栏杆）、原 设计荷载偏低，已不能适应当 地经济发展的需要。为配合正 在按照二级公路标准进行改建 的修（水）武（武宁）公路， 拟对走马岗大桥进行加固与拓 宽改造，加固前进行了全面的 结构检查，并通过对结构检查 数据进行了综合分析。 图1 走马岗大桥现状总体布置图 2 走马岗大桥现状综合评定 通过对修武公路走马岗大桥全 面的现场结构检查、室内分析，对 该桥现状综合评定为： 2.1 走马岗大桥桥面坑洼较多，纵 向成波浪形，特别是第二跨跨中桥 面明显下沉，加剧了车辆通行时产 生的冲击力，增大了活载作用时的 内力，因而应及时进行维修。 2.2 走马岗大桥第一跨主拱肋尚好 ，未发

4、现有影响结构受力的病害， 仅在拱脚附近背缘发现横向裂缝（ 分析为负弯矩过大产生），拱波及 横隔板未发现有肉眼能见裂缝，横 向整体受力性能较好。 2.3 第二跨拱肋拱顶产生较大的沉 降，继而使拱肋拱顶下缘因承受过 大拉应力而开裂（裂缝宽尚在规 范允许范围内），并且使原本较 坦的拱圈变得更坦，改变了原结构 的受力状态。 2.4 大桥腹拱圈损坏严重，纵、横 向贯穿裂缝较多，已严重影响了腹 拱圈的受力与使用安全。 2.5 两岸桥台上付孔拱圈经检查， 目前使用状况尚好，未发现有影响 结构受力与使用的病害。 2.6 拱上侧墙砌石风化较为严重， 局部碎裂，已影响到大桥的整体使 用安全。 2.7 武宁岸桥台有

5、向后倾斜迹象， 应采取相应措施进行加固。 2.8 桥墩水面以上经检查未发现有 影响结构受力的病害，应在枯水季 节或维修加固施工时，对桥墩基础 进行详细的调查探明。如发现病害 ，则应采取相应措施进行加固。 走马岗大桥桥面构造 走马岗大桥第二跨（武宁岸）拱顶明显下沉 主拱肋下缘设置3根20钢筋 第1跨3号腹拱圈拱顶开裂 第1跨6号腹拱圈拱顶开裂严重 第1跨5号腹拱圈拱脚开裂、渗水 第2跨8号腹拱圈纵向开裂 第1跨4号腹拱墩底开裂 第2跨8号腹拱圈错位较严重 走马岗大桥桥墩 武宁岸桥台下游侧侧墙开裂 桥面栏杆、扶手损坏严重 采用“超声-回弹综合法”检测拱肋砼强度 采用“钎探法”检测桥台基础标高 3

6、加固拓宽设计要点 根据结构检查有关数据及进一 步对走马岗大桥进行结构检算，对 走马岗大桥采用以下措施进行加固 拓宽： 图2 加固拓宽总体布置图 3.1 加固拓宽设计标准 设计荷载：汽车20级；挂 车100；人群3.5KN/m2； 桥面净空：净9+21.5m 人行道。 3.2 拱上建筑和桥面加固拓宽 拆除大桥现有腹拱圈、侧墙 并挖除所有拱腔填料，以减少拱上 恒载的作用； 在现有各腹拱墩两外侧（纵 桥向）各设置一层钢筋网，并每侧 现浇10cm厚混凝土，以增强现有 腹拱墩的整体受力性能和抗弯强 度，并在腹拱墩顶设置钢筋混凝土 墩帽（每侧悬出长度为2.3m）； 在原拱圈实腹段按等间距设 置8道钢筋混凝

7、土腹孔墩（均外悬 设置12m长墩帽）； 将预制好的6cm厚钢筋混凝 土薄板安装就位，并现浇12cm厚 钢筋混凝土桥面，并使薄板由简支 受力体系转换为连续板受力体系。 图3 桥面加固拓宽图 3.3 桥台加固拓宽 在两岸桥台上分别拆除部分侧 墙，并现浇横挑梁（12m长）与整 体式钢筋混凝土桥面（宽为9.2m ）。 图4 桥台上桥面加固拓宽图 3.4 主拱圈加固维修 对第二跨拱肋下缘粘贴2层 碳纤维布，以增强拱肋的抗弯能力 ； 对第一跨拱肋下缘拱顶两侧 各5m长范围（弧长）粘贴1层碳纤 维布，以增强拱肋抗弯强度； 对全桥两跨主拱圈拱脚附近 拱背上缘（2个边腹孔内）设置一 层钢筋网，并现浇10cm厚混

8、凝土 层（要求先将拱板间凹槽浇平后再 设置钢筋网），以增强主拱圈拱脚 承受负弯矩的能力。 3.5 桥墩、桥台加固 对桥墩墩身外侧设置一层钢 筋网，并浇筑10cm厚混凝土（外 包），以提高桥墩的强度和抗风化 能力； 对武宁岸桥台两侧侧墙设置 一层钢筋网，并浇筑10cm厚混凝 土，以改善侧墙的受力性能。 3.6 台上副孔加固 在台上副孔拱圈下缘锚固一层 钢筋网，并锚喷10cm厚混凝土， 以增强副孔拱圈的承载能力。 3.7 其它 重新预制安装人行道构件、 栏杆与扶手。 在桥墩及桥台上各设置一道 行车道桥面伸缩缝。 3.8 结构计算 （1）计算参数取值 活载：汽车20级；挂车 100；人群3.5KN/

9、m2。 温度变化： a. 体系整体升温20，体系 整体降温20。 b. 拱上建筑整体升温10（ 主拱圈不变）。 考虑到该桥营运至今已三十 余年，桥梁墩（台）沉降已基本稳 定，本次计算未考虑墩台沉降作用 。 （2）结构分析 根据该桥的实际结构尺寸、施 工步骤，将本桥分为拱肋安装、腹 孔墩浇筑、桥面板现筑及人行道等 二期恒载共5个施工阶段进行分析， 分析采用的结构模型见图5所示。 图5 走马岗大桥结构离散图 根据以上模型采用交通部公路 科研所编制“公路桥梁结构设计系 统GQJS8.6”进行计算，并采用广 州市政设计研究院编“桥梁结构静 动力CAD系统V5.0”进行复核。 4 加固拓宽施工要点 旧桥

10、加固是一项繁杂的系统工 程，工程量虽不大，但涉及到诸多 隐蔽工程，且施工工艺多具特殊性 和复杂性，因而应由具有相应资质 与类似工程施工经验的施工单位施 工，并聘请具有旧桥加固工程施工 经验的工程师进行监理。施工中应 严格按照交通部公路桥涵施工技 术规范（JTJ021-2000）和旧桥 加固各项目中的相关规范进行施工 ，并应特别注意以下几点： 4.1 施工流程 根据本桥加固拓宽特点，按照 以下施工流程进行加固拓宽施工： 图6 走马岗大桥施工流程图 施工准备 拆除半幅桥面、栏杆及腹拱圈（包括桥台上路面） 预制桥面薄板拱肋粘贴碳纤维布 桥墩锚固钢筋网，并外包砼 浇筑半幅腹拱墩及墩帽、拱脚上缘砼 浇筑

11、桥台侧墙砼、副孔锚喷砼安装桥面薄板 凿除桥台部分侧墙 浇筑桥面板浇筑台上悬臂挑梁与整体桥面 安装半幅人行道构件 拆除锥坡并重新设置 另半幅施工 4.2 施工工艺要求 （1）施工单位按基本建设程序 的规定，根据设计和相应规范的要 求及本施工单位的人员、设备情况 ，在每道工序施工之前制定出详细 的施工组织设计或施工方案，并报 监理工程师审查批准，从而确保桥 梁施工安全和质量； （2）凿除大桥桥面及拱腔填 料过程中，不允许采用大型机械设 备，应采用人工进行凿除或挖除， 以免对大桥主拱圈产生新的损伤； 并应及时将废料运走至弃土场地； （3）拆除腹拱圈时应注意以腹 拱墩及拱顶为对称轴，对称地逐渐 拆除，

12、以免突然拆除或不对称拆除 而造成腹拱墩和拱肋垮塌，并应切 实做好安全保护工作（拆除腹拱圈 时应暂时中断交通）； （4）粘贴碳纤维布施工过程中应严 格按照粘贴碳纤维增强复合材料 加固混凝土工程施工与验收暂行规 定（建设部建筑物鉴定与加固规 范管理委员会颁：建规固 2001008号）进行施工，并应特 别注意以下几点： 粘贴碳纤维布应按以下框图 （图7）的程序进行施工； 粘贴碳纤维布应在拆除半幅 桥面与腹拱圈之后进行，尽量减轻 上部构造的恒载作用，以充分发挥 碳纤维布的高强性能； 粘贴碳纤维布时及粘结胶达 到强度前，不允许对上部构造增加 重荷载作用，以免影响粘贴质量； 图7 粘贴碳纤维布程序框图 粘

13、结剂贮存、检验、供应系统 配、调底胶配、调修补胶配、调粘浸胶 涂刷 底胶 （当工艺有要求时） 施工 准备 粘贴部位 的混凝土 表面处理 修补并 找平或 抹曲面 刷胶、粘贴 碳纤维材料 表面 防护 在粘贴碳纤维布胶达到强度 后，开始浇筑腹孔墩与桥面； 要求粘贴前应清除拱肋下缘 表面疏松部分，至露出混凝土结构 层。若有裂缝，应先行修补，用修 补材料将混凝土表层修复平整，要 求平整度达到5mm/m； 粘贴碳纤维布时，应使碳纤 维布材料充分浸润，确保粘结效率 ； 施工前应对粘贴表面混凝土 含水率及所处的环境进行测量。若 混凝土表层含水率大于4%或现场 气温低于5时，应停止施工或采 取措施； 碳纤维布是否与被粘结面充 分粘合直接关系到碳纤维布的施工 质量，在粘贴后应仔细检查粘贴面 ，若发现碳纤维布与拱肋混凝土底 面之间有气孔，应采用注射针管进 行注射粘结胶修补，确保碳纤维布 与拱肋底面充分粘合； 在施工现场，应做好防火等 安全措施； 各种胶粘附在皮肤上时，要 用肥皂水冲洗，特别是进入眼内， 要立即用水冲洗，或接受医生诊治 ； （5）预制桥面混凝土薄板时， 应切实采取措施确保混凝土薄板的 钢筋上、下保护层厚度； （6）桥面板、腹孔墩墩帽及墩 身左右半幅钢筋要求焊成整体； （7）桥台上副孔拱圈采用锚固 钢筋网后再喷射混凝土进行加固。