总３５４期 ２０１５年第１２期（４月下） 交通世界・运输车辆 桁式组合拱桥加固技术分析 郭忠盛 （贵阳公路管理局，贵州贵阳５５０００２） 摘要：桁式组合拱桥在交通道路工程中十分常见，本文将某地区的桁式组合拱桥作为研究对象，结合拱桥存在的实际 问题与常见病害，对具有一定特征的病害进行总结，并对桁式组合拱桥的加固技术进行全面的分析，结合实例，对加 固技术的实际效果进行评价。 关键词：桁式组合拱桥；加固技术 中图分类号：Ｕ４４５．７２ 文献标识码：Ｂ ０引言 桁式组合拱桥对应的加固技术与常规的桥梁工程相 比，具有一定的特殊性，主要表现为设计难度较大等方 面。现有的几种设计规范已经非常难以满足桁式组合拱 桥的发展需求，缺乏设计规范，在一定程度上制约了桁 式组合拱桥加固技术的发展。目前各地交通建设部门相 继推出该组合拱桥的加固技术方案，通过对桁式组合拱 的底板与顶板全都在这个地方断裂，拱桥结构存在很大 程度突变，进而导致传力构造存在很大的不合理处，在 外界载荷不断增加的作用下，会使拱桥出现不同程度的 开裂等病害。 １．４复杂应力条件下拱桥压弯构件出现病害 拱桥中的竖杆是弯剪扭型构件，上端与下端的弯矩 是最大的＿４］，所以该弯构件会处在较为复杂的应力状态 中，加之长时间受到混凝土结构收缩作用的影响，使得 拱桥的压弯构件出现一定病害。 １．５拱桥接头位置的质量较差引发病害 在桁式组合拱桥中会设置很多接头，这些接头连 接着上下弦以及竖杆等各种部件［５】。经过大量的检测得 桥常见病害以及具体成因的分析和研究，最终提出具有 一定针对性的加固技术方法。 １桁式组合拱桥典型病害特点 通过对桁式组合拱桥的调研、检测以及试验，得出 了关于拱桥病害的相关信息。桁式组合拱桥常见病害的 主要位置有上下弦、竖杆以及斜杆等 ］，病害的主要表 知，许多拱桥的接头都或多或少的存在一些质量问题， 如果不能对其进行及时的修补，会引发一系列质量问题 ］，现类型主要有开裂、整体性不足以及接头质量不高等。 １．１缺乏强度储备造成构件开裂 上弦与实腹段的中段顶底板、桥梁腹板竖直方向处 开裂，在底缘位置出现了不同程度的水平开裂；竖杆位 置的下弦顶缘出现水平开裂；拱桥拱脚位置出现水平开 裂。这些位置都是承载作用过大，强度储备表现不足， 导致在正常条件下实际压力超出桥梁结构所能承受的最 大抗拉强度，最终导致开裂。 １．２整体性不足引发病害 结合大量的检测得知，拱桥实腹段的交接位置与拱 顶等测点的实际测量值普遍大于平均偏差，因此会发生 很大程度的离散情况 ］，导致截面分布的基本情况和设 比如混凝土开裂、空洞、松散等。 ２桁式组合拱桥的加固技术及其应用 ２．１某桁式组合拱桥基本情况 该桁式组合拱桥坐落于贵州清镇市的红枫湖处，主 体桥梁结构属于桁式组合拱桥范畴，拱桥主孔之问的跨 度长度（Ｌ）为１５０ｍ，孔跨布局规格为５ Ｘ １５＋１５０＋４ Ｘ １５ （ｎ１），拱桥失度（ｆ／Ｌ）为１／８，拱桥的宽度净值为 ９．０＋２ Ｘ １．５（ｍ），总体长度为２９０ｍ。该桁式组合拱桥 的设计荷载：普通车辆为２Ｏ级、大型运输车辆为１００级、 行人为３．５ｋＰａ。由于该路段是省内首个较高等级的交通 公路，所以公路上的车辆很多，不可避免的超载车辆也 较多，出现了许多不同类型的病害，考虑到桥梁病害的 程度比较严重，结合相关论述，使用完善的加固设计与 计要求存在很大的差距。由于中箱进行共同施工的能力 不足，拱桥结构接缝位置的受力状况与理想状况下的设 计指标存在明显的差别，桥梁截面的整体性能不佳，最 终引起病害。 技术确保拱桥的安全性与可靠性。 ２．２加固技术及应用 １．３局部区域的结构不够合理引发病害 空实腹的交接位置是这种拱桥最为特殊的部位和环 节，上弦下弦以及实腹段全都集中在这个位置『３］，拱桥 ２．２．１修正桥梁结构方面的计算参数 在对拱桥整体结构进行计算时，温度变换的折减数 值为０．７，在不考虑梯度温度的条件下，结合拱桥的实 收稿日期：２０１５ ２—２８ 作者简介：郭忠盛（１９６４～），男，高级工程师，大学本科，主要研究方向为公路桥梁。 ９２ 际力学特性进行分析，这样的分析方法与桥梁受力的实 际情况存在很大的差异。根据研究工作所取得的成果， 在整体考虑外界温度的状态下将不进行折减，在选取关 于温度梯度方面的计算参数时，可以按照相应的规范进 行。此外，在拱桥的设计初期，需要综合考虑拱桥的实 际冲击效，如果检测的过程中发现拱桥的冲击效应出现 显著的差异，应提出与之对应的报告，为后续施工提供 理论基础。 ２．２．２加固措施的具体内容 （１）￣ｔＩ果拱桥的下弦强度不够，需采取可以提高大下 弦实际高度的加固技术，并在此基础上加设一定数量的 受力钢筋。 （２）在新拱脚位置的相关计算由于没有考虑到外界温 度的影响因素，所以没有进行与之对应的加固技术，然 而通过计算得知，拱桥强度的储备不够，此时需在新拱 脚上缘的截面面积，并且还需要安装一些新型的受力钢 筋，并采取对应的方法实施加固技术。 （３）该拱桥的竖杆是一种弯剪扭构件，受力状况十分 复杂，所以在实际的加固处理中应使用外包增设钢板的 方法，促使结构处在三方向受力的状态，最终更好的改 善该竖杆的实际受力状况。 （４）对于该拱桥斜杆强度不足，可事先设置锚固块， 在基础上施加预应力予以加固和补强，从而有效提高拱 桥斜杆的整体性和强度。 ２＿３加固效果 ２．３．１结构外观 在加固施工之前，该拱桥的许多构件都出现了不 同程度的开裂情况，少数部分开裂情况较为严重，经检 测，有些裂缝的宽度达到了０．２ｍｍ，已经十分明显，严重 危害到拱桥的安全性，在使用对构件裂缝进行封堵以及 扩大截面等加固方法以后，拱桥原有结构得到了很好的 加固和封闭，开裂趋势得到遏制。经检测，在加固之后 未发现开裂情况，进一步证明了该加固方法是有效的。 ２＿３．２荷载试验 （１）￣１１固前在持续增大的载荷作用下，拱桥的形变量 会显著提高，这说明该拱桥的整体性存在很大的缺陷。 在完成加固之后，通过载荷试验验证得知，在完全卸除 载荷之后，拱桥的整体挠度会恢复到原来的水平，随着 载荷的增加，拱桥的挠度变化规律与理论山的预期水平 桥梁： 程 ８ＲｔＤＧＥ ＥＮＧｌＮＥＥＲｌＮＧ 基本一致，从而证明该加固方法对于提高拱桥整体协同 性方面，是具有显著效果的。 （２）加固以前的荷载试验显示，该拱桥的承载能力无 法切实满足设计要求（实际荷载承受能力为普通车辆为 １５级、大型运输车辆为８０级、行人为３．５ｋＰａ），在正常 使用的过程中存在很大的安全隐患。加固以后的荷载试 验显示，该拱桥的承载能力完全可以满足设计要求，而 且还超出一定的限度（普通车辆为２０级、大型运输车辆 为１００级、行人为３．５ｋＰａ），支持正常条件下的交通运 输，由此可见，该加固方法对于桁式组合拱桥是十分有 效且合理的。 ３结束语 桁式组合拱桥在我国桥梁建设工程中十分常见， 也是我国结合基本的交通运输需求和技术手段自主研 发的一种桥梁类型。然而在长时间的使用过程中，这 种拱桥逐渐暴露出一些问题或病害，本文结合具体案 例，提出了关于桁式组合拱桥常见病害形成原因、机 制以及对应加固技术方面的研究成果，通过对该拱桥 实际加固效果的验证得知，这种加固方法是十分有效 且合理的，应在日后的工作中加大力度进行应用和推 广，从而不断优化桁式组合拱桥，为我国道路桥梁施 工建设打下良好的基础。 参考文献： ［１］蒙云．桥梁加固与改造［Ｍ】．重庆：重庆大学出版社， ２０１２（０１）：２５—２６． ［２】杨大鹏．预应力桁式组合拱桥数值分析［Ｄ］．武汉：武汉 理工大学硕士学位论文，２０１２（０５）：１７－２０ ［３］刘海洋，刘勇，柯敏勇．钢筋混凝土桁架拱桥的病害 及维修［Ｊ］．市政技术，２０１２（０２）：９５．９８． ［４］湛润水，胡钊芳，帅长斌．公路旧桥加固技术与实例 『Ｍ１．北京：人民交通出版社，２０１３（Ｏ７）：２３．２４． ［５】刘来君，赵小星．桥梁加固设计与施工技术［Ｍ］．北 京：人民交通出版社，２０１４（０９）：３４—３５． ［６］刘跃华，范永根，傅立欢．铜缆索斜拉法加固拱桥的 设计分析与施工ｆＪ］．公路交通科技，２０１２（Ｏ７）： 】０９．】】１． ９３
