拱桥加固实例
2018-05-23 09:51
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1概述 仁义桥位于山西省太原市清徐县榆次一古交公路清徐段上，于1971年修建。桥梁原设计荷载为：汽车-13级、拖车-60。上部结构为： 空腹式悬链线无铰钢筋混凝土双曲拱桥，净跨径25m，矢跨比为1／6，设计拱轴系数m=2.20，共三跨。桥面宽度为：净-7m+2×1.0m(人行 道)，桥面纵坡为0，横坡为3％(双向)，主拱圈宽度为7.5m。主拱圈厚度为0.80m。拱上建筑采用排架式副拱墩。下部结构为：150#片石混凝土实 体墩和桥台，桥墩顶宽2.0m基础为明挖扩大基础。 随着清徐县经济的不断发展，仁义桥现状已不能满足清徐一古交公路交通量日益增长、车辆荷载等级增大的要求。为满足榆次一古交二级公路清徐路段公路建设的要求，在2004年对该桥进行了加固改造。 2加固采用桥梁技术标准 (1)设计汽车荷载等级：公路—Ⅱ级，人群3.0kN／m2，桥面组成：净—9m+2×1.0m(人行道)。 3加固依据及资料 交通部部标准《公路工程技术标准》(JTJB01—2003)。交通部部标准《公路桥涵设计规范》 (1989年合订本)，交通部部标准《公路桥涵施工设计规范》(JTJ041—2000)，交通部部标准《公路质量检验评定标准》(JTJ071— 98)，交通部部标准《公路养护技术规范)JTJ0173—96)，公路桥涵设计手册：《拱桥》(上、下册)(1991年版)。仁义桥原设计文件(太原公 路分局1971年)。 4加固设计要点 (1)上部结构计算采用《桥梁博士》(平面杆系有限元程序)进行加固后成桥状态下活载、恒载、温度变化等作用力计算，以最不利荷载组合进行控制设计。 (2)下部结构按重力式墩台计算，计算荷载按《公路桥涵设计通用规范》的规定，对所有可能承受的荷载进行最不利组合。以最不利荷载组合控制设计。基础计算按照《公路桥涵地基与基础设计规范》，结合本桥实际情况按旧桥基础承载力提高系数予以考虑进行验算。 (3)桥面板计算按单向板和悬臂板计算，悬臂跳梁进行截面强度验算、抗剪计算和抗倾覆计算。 (4)相关参数：相对湿度70％，墩台不均匀沉降考虑10mm。桥面板与其他结构温差5℃。 5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： 5.1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。 5.2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。 5.3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。 5.4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。将桥台台帽前表面凿毛、植筋，挂钢筋网，台帽钢筋网和主拱肋钢筋焊接，将混凝土表面清洗干净后，锚喷混凝土进行加固。 桥墩用10#砂浆抹面勾缝，桥墩墩帽加固采用在外侧挂钢筋网，锚喷8cm厚30号混凝土方法进行加固。 地基根据实际开挖地质资料及实际情况进行处理，墩台基础用20#片石混凝土进行防护。 6桥梁加固施工顺序 (1)对桥墩台以及基础进行处理。 (2)拆除旧桥人行道及栏杆部分。 (3)铲除桥面铺装、侧墙及拱上填料。以上拆除过程每一跨由跨中对称地向拱脚方向进行，各跨之间的拆除同步对称进行，使桥墩受力平衡，防止单向推力过大而引起倒塌。 (4)同时进行主拱圈、拱上建筑及桥台前墙的加固。 (5)现浇混凝土侧墙，填筑拱上砂砾填料，调整横坡，安装挑梁，现浇行车道悬臂板和桥面钢纤维混凝土。 (6)安装人行道、栏杆、伸缩缝，完成所有加固工程。 7加固主要材料 7.1混凝土 拱肋、拱波、拱上建筑等采用30号锚喷混凝土，拱背、湿接缝等采用30号现浇混凝土，桥面采用30号钢纤维混凝土，悬臂梁、微弯板采用30号预制混凝土，栏杆采用25号预制混凝土，桥墩(台)采用30号现浇混凝土，基础采用20号现浇混凝土。 7.2钢筋 设计采用钢筋为Ⅰ级和Ⅱ级两种，除注明者外，钢筋直径d≥12mm的，采用符合GB-1499-98国家现行标准的带肋钢筋(即Ⅱ级钢筋)；当钢筋直径d＜12mm的，采用符合GB-13013-91国家现行标准的光圆钢筋(即Ⅰ级钢筋)。 7.3其他 (1)环氧树脂胶及环氧树脂砂浆，按照有关规范及产品说明要求，通过试验确定。 (2)本桥仅在桥台两端各设置一道TST型伸缩缝。 8施工方法、要点及注意事项 (1)主拱圈(主拱肋、拱波、横系梁)采用外包钢筋网，并用锚喷混凝土加大截面，施工时严格按照锚喷工艺进行。 (2)拱上建筑(排架、腹拱圈)采用外包钢筋网，并用锚喷混凝土加大截面，施工时严格按照锚喷工艺进行。 (3)桥面和人行道的拓宽施工。①桥面采用钢纤维混凝土，1m3混凝土掺入针状钢纤维37.5kg；②悬臂挑梁安装就位和桥面钢筋焊接，保证稳 定性，为了保证悬臂梁(板)的根部切实可靠，其浇筑施工应和桥面一次性整体浇筑；③拆除桥面，把拱上原白灰矿渣填料及侧墙全部铲除。用钢筋30号钢筋混凝 土现浇侧墙，填筑透水性好的砂砾填料，调整桥面横坡为2％(横坡由拱上砂砾填料形成)，再浇筑25cm厚桥面钢纤维混凝土；④伸缩缝采用TST橡胶伸缩 体，聘任专业队伍施工，以确保工程质量；⑤桥头两侧砌筑挡墙，修建引道，把桥两面的路面衔接起来，根据清徐一古交公路的线形，全面规划，应有足够的长度， 顺应相接，防止桥头出现跳车。 (4)下部结构及防护工程。下部结构施工及质量标准按照《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)、《公路工程质量检验评定标准》(JTF071—98)及有关规定进行。对于旧桥防护工程，检查其是否有裂缝、沉陷等，针对病害进行处理。 (5)对桥墩表面冲刷风化层清除，用10#水泥砂浆抹面勾缝处理。 (6)对锚喷混凝土部分原桥结构表面砂浆清除、凿毛，清洗干净后方可进行锚喷施工。在原桥结构上植筋时，首先在结构上钻孔，孔深8cm，孔径按照需要植入钢筋的直径确定，清孔后灌注环氧树脂胶，再将钢筋插入，等黏接牢固后，方可挂钢筋网。 (7)加强技术监督，检测工作，提高技术装备，制定严格的技术措施。 (8)重视技术措施档案资料工作，技术资料的搜集工作要及时进行，并与施工进度同步。技术资料齐全、科学、规范、认真。 (9)坚持贯彻“安全第一，预防为主”的安全生产方针，现场设立标语牌，危险区域设立警告牌，机电设备设立安全操作规程牌等，严禁一切不安全行为和违章作业。 (10)技术管理要做到措施提前到位，技术交底提前下达，质量监控跟踪到位，保证做到一次成活，一次成优，每道自动消化、自动协调，保证整体布置的贯通。 除上所述外，严格按照公路有关规范标准及设计图执行。 该桥改造交付使用已满5年，经检测桥梁各项技术指标满足行车要求，为拱桥的改造利用提供了借鉴。
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