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摘　要:针对秦安葫芦河大桥的病害情况及产生的原因,通过对大桥的成功改造设计介绍了甘肃省在进行双曲拱桥旧桥 加固改造设计时使用的新方法,为日后旧桥加固改造设计积累了设计经验。 

关键词:双曲拱桥,加固,旧桥,设计,旧桥加固,加固改造,

1,双曲拱桥的历史及现状 双曲拱桥是1964 年创建的一种新桥型,因孔圈在纵横向均 呈拱形而得名。该桥型突破了传统板拱的矩形截面形式,利用钢 筋混凝土材料的特性,使繁重的砌拱工艺化整为零,而且无需其 他专用施工设备,施工简便易行。在二十世纪六七十年代成为全 国风靡一时的桥型,对当时的交通发展起到了积极作用。然而随 着经济建设和交通事业的飞速发展,交通量和车辆载重的增加, 该类拱桥结构整体性差、施工质量变异大、设计荷载标准偏低、钢筋用量少已成为不争的事实,我国现有公路桥梁中有相当一部分 由于设计标准低,已经难以满足实际使用的要求。如将这些桥梁 全部拆除重建,则耗资巨大。因此,若能采取有效的加固改造措施,使其满足交通量增长的需要,能够继续为现代交通运输服务, 将给国家带来显著的经济效益和社会效益。 

2 葫芦河、拱桥概况及其病害调查情况 

2. 1 葫芦河概况 葫芦河为渭河上游主支流,属于黄河流域渭河水系,主流源 于宁夏回族自治区固原县六盘山西麓,在甘肃省天水三阳川流入 渭河,主流全长约225 km ,桥址以上主流长约190 km ,流域面积 约12 220 m2 。桥址处百年一遇设计流量为4 471 m3 ,设计流速为 3. 85 m/ s ,设计洪水位1 215. 02 m。 河床地质上层约16 m 厚为近代冲击层(砂、砾石、卵石等) , 其下为第四纪红泥岩。 

2. 2 拱桥概况及其病害调查情况 秦安葫芦河大桥位于秦安县城城西,为跨越葫芦河而设,是 连接秦安和天水、秦安和兰州、秦安和甘谷等地的主要桥梁。旧 桥主体结构为9 —25 m 悬链线双曲拱桥,下部为柱式桥墩、U型 桥台、钻孔灌注桩基础;设计荷载为汽—15 级,拖—60 。本桥于 1973 年建成通车。随着交通量及行车荷载的日益增长,以及30 余年的河水冲刷,上部结构及下部部分桥墩出现严重破坏。根据 现场调查,该桥桥面系已严重损坏,雨水通过桥面裂缝渗入拱顶 填料及拱波,使旧桥拱肋和拱波出现裂缝,以纵向裂缝居多,外侧 拱肋混凝土剥落,局部钢筋外露并锈蚀。栏杆系倾斜严重,随时 都可能掉入河中,墩台盖梁底面混凝土也有剥落现象;桥墩受水 流冲刷严重,尤其是1 号～ 5 号桥墩,桩和系梁外露地面以上 1. 5 m～2. 0 m 不等。2002 年秦安县政府和秦安县交通局将次桥 定为危桥,限制重型车辆通行,派专人轮流值班,控制交通量,以 保证车辆及行人的安全。

3 设计概况以及采用的新材料、新技术 

3. 1 设计概况 

根据本路段交通量增长要求,以及过往重型车辆较多的特 点,结合改造前运营状况以及秦安县的总体规划,桥梁宽度由原 来的8 m 加宽为17 m ,对加宽和加固的部分均采用汽—20 级, 挂—100 的荷载等级。加固部分采用拆除旧桥横墙以外的所有拱 上建筑,对主拱圈进行加固的设计方案,加宽部分采用单侧加宽 即在上游侧加宽9 m ,桥型采用与原桥同跨径、同矢跨比的工字型 断面拱桥方案。 拱上建筑采用板式结构以减小拱上恒载,原桥需拆除传力圬 工(侧墙、护拱、拱上填料、腹拱圈等) ,对横墙加高并增设横墙以 支撑简支板,同时与加宽部分横墙相连接。对旧桥的拱肋、系杆、 拱背以及墩台拱座进行加厚加固处理,为防止桥墩进一步受水流 冲刷,对桥墩设置了防冲刷护裙。 对于加宽部分,上部采用抗扭性、整体性较强的工字型肋主 拱圈,下部结构形式与旧桥一致,并与旧桥连成整体。 

3. 2 　采用的新材料、新技术 在旧桥加固加宽设计中采用甘肃省首次引进的植筋技术,即 在钢筋锚固孔内先注入结合力较强的新型粘结剂,然后插入钢 筋,达到强度之后再浇筑混凝土。浇筑新混凝土之前,先将旧混 凝土拉毛并冲洗干净,然后在旧混凝土表面涂刷混凝土表面粘结 剂,以保证新旧混凝土的有效结合。 采用的植筋粘结剂和混凝土表面粘结剂必须在施工前做实 验,达到相应的力学指标后才可应用。植筋单根钢筋结合力必须 达到的力学指标:<16 (锚固长度20 cm) 为41. 9 kN ;使用混凝土表 面粘结剂,粘结后混凝土抗拉强度必须达到一定的力学指标:30 号混凝土为3. 5 MPa ,25 号混凝土为3. 1 MPa ,20 号混凝土为 2. 6 MPa。 原桥墩钻孔桩采用桩侧压浆技术提高单桩承载力,管道压强 4 MPa～6 MPa ,每桩设4 个灌注孔(至桩侧距离1. 0 m) ,在地面 线下4. 0 m 及2. 5 m 处分两次压浆,压浆可采用低标号水泥砂 浆,压浆量及时间需做实验后确定其自身固结且与桩固结,以保 证压浆效果。 

4 施工方法及注意事项 

在旧桥加固之前必须对缝宽不小于0. 1 mm 的裂缝采用压浆 封闭的方法进行处理,并对有混凝土剥落的构件表面采用水泥砂 浆掺环氧树脂进行修补。为确保大桥安全,应整修河道,甘谷岸 三孔桥下,上游200 m 及下游100 m 范围内禁止种田,并将桥梁 上游200 m 及下游100 m 范围内所占用压缩河道的河滩高程从 天然纵坡降为1 210. 50 m(桥址处) 。 施工时应严格按照施工流程顺序施工,前道工序没有完成不 得进行下一道工序,施工过程中始终要保持对称、均衡施工,新旧 混凝土的结合面一定要凿毛,清洗干净后才能浇筑混凝土。 拱圈采用满堂支架施工,施工前必须预压,每3 片拱肋(或6 片拱肋) 为一组进行浇筑,主拱圈混凝土浇筑完成并达到规定强 度后卸架(先松跨中部分后松两侧) 。浇筑拱上横墙时,满堂支架 必须紧架(先紧两侧后紧跨中) ,全桥横墙浇筑完毕后方能安装简 支板。 

5 结语 

文中针对葫芦河大桥出现的病害提出了具体的旧桥加固方法,在 实际的工程中该方法收到了很好的效果。目前,旧桥的承载力评 定会遇到两方面的技术问题:按现状车载推断后续使用期的车 载;在分析模型中考虑结构构件抗力的退化。这两个方面在设计 新桥时不需要考虑,因而旧桥评定含有额外的技术困难,旧桥评 定工作的质量取决于如何处理这两个问题。从某种意义上说,旧桥加固改造的难度要超过新建桥梁。 目前,双曲拱桥在公路桥梁中占有很大的比重,存在较多的 病害,对其进行旧桥加固以满足现在的交通运输要求,是当前面临的 一个重要课题。此外,由于旧桥加固改造设计的结构类型、细部 结构、桥位地质、使用条件以及每一座旧桥的病害不尽相同,因此 要采用不同的旧桥加固方法。通过此次对秦安葫芦河大桥成功的加 固改造设计,为甘肃省桥梁加固奠定了一定的基础。

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