钢管混凝土拱桥整体提载加固工程
完成单位
浙江交工高等级公路养护有限公司
工程概况
早期建设的钢管混凝土拱桥缺乏设计依据，随着交通量的逐年增加，桥梁病害和缺陷得到发展，影响桥梁正常安全通行。吕山大桥为下承式钢管混凝土系杆拱桥，设2片钢管混凝土拱肋，2片钢箱系梁，端部为2根钢横梁，其余横梁为叠合梁。经检测桥面板多横向裂缝、拱肋和系梁多处校验系数大于1，主拱肋存在多处空腔，吊杆多处破损等现象。为提升该桥通行安全性、提高桥梁承载力和稳定性，对该桥实施加固。加固内容包括：拱肋、系梁、桥面、吊杆更换等。
主要创新点
技术思路：
针对拱肋刚度不足，对原拱肋采用增大截面的方式实施加固，并在原系梁外侧增设体外系杆，以抵消因增加拱肋荷载而增加的水平推力。针对桥面多横向裂纹，在原叠合梁凳面增设中纵梁，提升横梁协同受力作用；增对原吊杆破损老化等现象，对全桥实施吊杆更换。
关键技术方案：
拱肋加固：通过注浆填满原拱肋脱空区，随后在原拱肋外表面外包钢管混凝土，以增加拱肋截面，并通过螺栓多次调节新老拱肋空间位置，实现新老拱肋共同受力。
增加横向风撑：拱肋竖向刚度得到提升后，还需提升拱桥整体横向稳定性，采用在桥跨的1/4和3/4拱肋位置处增设两道K撑。K撑采用工厂预制作现场整体吊装，两端快速连接的方式固定在外包的钢管混凝土拱肋。
增设体外系杆：为降低原系梁拱脚处水平抗推力，保证拱肋加固施工的安全性，提升加固后桥梁的安全系数，在原系梁外侧增设两道预应力拉锁，作为体外系杆。体外系杆两端在拱脚处用钢锚梁张拉后锚固。
吊杆无损更换：在加固后的拱肋待更换的吊杆处搭设临时兜吊系统，通过临时兜吊系统的两次体系转换实现新旧吊杆更换。第一次体系转换实现旧吊杆力向临时兜吊系统转换，第二次体系转化实现临时兜吊系统力向新吊杆转换。新吊杆在第一次体系转换完成后，第二次体系转换完成前更换完毕；体系转换时采用分级加载并同步卸载的方式进行。
新增中纵梁：原桥面中分带处凿除原叠合梁顶部混凝土，中纵梁与中横梁相交，并在原叠合梁顶部通过高强螺栓与中纵梁连接。中纵梁采用两榀钢桁架，端部搭接在端横梁顶部，最终实现各种横梁协同受力，增加平面外刚度。
实施效果：
该桥加固施工周期约为4个月，期间未对周围环境造成破坏，得到相关单位认可和好评。通过对拱桥的整体加固，使得拱桥的使用寿命、刚度、承载能力和通行安全性能得到了有效的提升。经检测，加固后的拱桥承载能力提升提升约20%；上部结构的耐久性得到刷新。本案例涉及的加固方法已获得实用新型专利授权4项，公路工程工法1项。
生产、应用及推广情况
生产、应用情况：
钢管混凝土拱桥整体提载加固载施工工程涉及自主研发的拱肋增大截面加固、新增纵梁加固、增设风撑加固、体外系杆加固、更换吊杆加固等维修加固施工技术。该系列技术在吕山大桥的成功应用，有效提升了吕山大桥的承载能力和通行安全性，表明该系列技术的可行性和有效性。该系列加固施工技术和工程案例的成功应用得到相关单位一致认可。
推广情况：
本工程所述加固施工技术已推广应用于G526岱山段江南大桥维修加固工程中。江南大桥为中承式钢管混凝土桁架拱桥。根据检测报告，该桥存在部分短吊杆氧化锈蚀严重、长吊杆上锚头处有漏油现象等病害，吊杆病害发展较快，故对全桥36根吊杆进行无损更换。
本工程所述加固施工技术已推广应用于G104京岚线灵江三桥应急抢修工程中。江南大桥的原系梁预应力索出现断丝、破损现象，预应力损失严重。采用本系列技术在该桥主桥系梁外侧各增设2束纵向系杆索。
