双曲拱桥加固技术分析
2015-08-26
一、概述
双曲拱桥在使用多年后，主拱圈变形和钢砼的老化影响了桥梁的承载能力,但双曲拱桥本身具有一定的超载潜能，只要找到病害的原因，进行相应的处治，其大多数是可以继续运营的。
二、双曲拱桥常见病害及加固方法
1、双曲拱桥常见病害
双曲拱桥较为严重的病害主要有：（1）墩台位移而引起破坏；（2）拱上填料排水不畅等原因引起的桥面病害、侧墙鼓肚；（3）拱肋强度不足引起承载力的降低；（4）横向联系不足引起结构失稳；（5）桥面铺装及栏杆的破坏。
2、双曲拱桥加固方法
双曲拱桥的维修加固方法有很多，拱圈为双曲拱桥的主要承重结构，维修加固主要是对拱圈的加强、拱圈横系梁的加强。同时上部结构填料的调整以及改变结构体系的加固方法也是很重要的方法，大体说来有四个方向：
1加固薄弱构件、增强辅助构件。对于桥梁上有不能满足安全承载要求的薄弱构件，通常采用增大主拱圈载面提高承载力；对裂缝采用或环氧树脂水泥砂浆封填；施加外部预应力等措施。当桥梁承载力不足时，可在原有结构上增加新的受力构件。
2改变结构体系。利用梁的连续作用或梁、板组合作用及拱梁组合作用改变结构的受力体系，改善结构的受力状况，以提高桥梁承受活载的能力。
3减轻恒载。减轻原桥上部构造的恒载，可以改善原桥的受力状况，提高承受活载的能力。以减轻桥梁恒载的方法来提高承受活的能力是一种经济有效的措施。
4加固墩台及基础。当拱桥的缺陷和病害是因墩台或基础问题引起时，通常采取用钢筋砼箍套、钢筋砼拉杆和钢拉杆施加外部预应力、增加桩基及顶推法等措施加固墩台和基础。
三、双曲拱桥加固技术分析
本项目受彭水苗族土家族自治县市政园林管理局委托，对彭水郁江大桥进行加固设计。本次加固方案以及处治措施主要依据北京九通衢道桥工程技术有限公司提供的彭水郁江大桥检测报告进行。
1、工程概况
郁江大桥建于1976年12月。全桥226.2m，主跨为58m+68m+58m钢筋砼双曲拱，连续桥面净宽为7m(车行道)＋2×1.0m(人行道)，下部结构为扩大基础重力式墩台。
上部结构及拱上建筑 主拱圈部分横系梁出现开裂、连接处混凝土脱落；局部位置出现混凝土剥落，钢筋外露锈蚀。
腹拱拱顶处拱肋出现不同程度横向裂缝；腹拱顶部底面局部破损，混凝土脱落；大部分横墙上方拱上填料开裂；部分拱上横墙与墙座纵向错位。 下部结构 桥台与周边高层建筑基础相连，高层建筑不均匀沉降。
桥面系及附属设施 桥面铺装局部混凝土压碎、凹陷，纵、横向裂缝，局部露筋；护栏混混凝土脱落严重，多处护栏断裂，钢筋锈蚀严重
通过对上述大桥病害的综合分析研究，决定采用减轻恒载的方法，拆除原拱上建筑（现有的横墙），新增立柱代替，代之以梁式腹拱及新的桥面系的加固方案。
2、模型主要参数
采用桥梁博士系统3.03软件来建立平面计算模型开展相关分析研究。根据受力计算需要，分别建立了桥梁加固前后两个全桥模型。由于篇幅限制这里只给出加固后的全桥模型以及参数，全桥共601个单元。
3、桥梁承载能力验算
在加固前的计算模型中，边跨的主拱圈拱脚位置在短期效应荷载组合下，当弯矩最大时的抗力RN并不满足要求（ ）。在边跨主拱圈的左拱脚位置加固前Rn/Nj的比值为0.953，经过加固后Rn/Nj的比值变1.3。计算结果表明，即使考虑病害及横向分布影响而采用0.80的承载力折减系数，采用该加固方案后，主拱各截面承载力也能满足要求，加固改造措施有效。
四、结语
双曲拱桥最主要的受力构件是主拱圈，对主拱圈进行受力分析是加固计算的关键通过对比加固前后计算模型的抗力变化分析研究，发现Rn/Nj在加固后有变化均能满足受力要求，加固后拱上建筑重量减轻，多数截面的安全储备有一定提高。说明以减轻桥梁恒载的方法来提高承受活载的能力是一种经济有效的措施，特别是在桥梁基础承载力受到限制，不能满足加固上部构造和提高活载的承载要求时。
