双曲拱桥主拱圈的加固改造技术

张霜兰峰

摘要：双曲拱桥按其行车道所处的位置属于上承式拱桥。若从主拱圈的横截面上看，它是由拱肋、拱波、拱板和横向联系等几部分组成。由于介于拱肋之间的拱波也呈曲线形，且与主拱圈的曲线正交，故而称为双曲拱桥。本文就双曲拱桥主拱圈的加固改造技术进行叙述。

关键词：双曲拱桥；加固；技术

中图分类号：U445.7+2文献标识码：A文章编号：

Abstract: according to the carriageway double-curvature arch bridge the position that belong to the arch bridge pile type. If the arch ring from the cross section on look, it is by the arch ribs, GongBo, arch board and lateral ties to wait for a few parts. Because of the GongBo between between arch ribs are also measures, and with the main arch ring of orthogonal curves, so called double-curvature arch bridge. This paper double-curvature arch bridge main arch ring of reinforcement and reconstruction narrative techniques.

Keywords: double-curvature arch bridge; Reinforcement; technology

我国的双曲拱桥的已有几十年的历史，特别是早期修筑的双曲拱桥，由于当时各方面条件的限制，无论是结构还是设计都是不是足够完善，施工技术也很难满足规定的要求，这就给双曲拱桥出现病害带来一定隐患。在双曲拱桥的运营过程中，又很少对其进行维修整治，导致在使用过程中，结构出现不同程度的开裂与变形，降低了桥梁的承载能力，对桥梁的安全使用带来了严重的威胁。再加上，我国物流业的迅猛发展，交通运输数量及车辆载重量都有不同程度的提高，就造成部分双曲拱桥已无法满足现代运输业的要求。所以，对我国双曲拱桥及时的进行改造是目前必须面临的问题。

一、我国双曲拱桥主拱圈存在的主要病害

1.部分主拱圈结构整体性不强

对于修建较早的双曲拱桥，由于当时不够重视结构的处理和施工过程中拱波与拱肋的连接工作，再加上主拱圈抗扭强度与横向连接难以能满足规定要求，就为拱肋拱波接触处的开裂或脱开埋下隐患，造成主拱圈有环形裂缝出现，主拱圈的断面就无法进行整体受力。

2.主拱圈截面不足

早期的双曲拱桥由于过分的强调节省材料，就造成在设计主拱圈的截面相对偏小，尤其是拱肋的截面。对于截面的计算一般采用内力叠加法，但是在实际的施工中，拱波、拱板和自身的重量都有拱肋承受，属于应力叠加状态，由于应力过大往往会造成拱肋截面过早出现开裂的现象。由于主拱圈的截面不足，对主拱圈的刚度也有一定的有影响，主拱圈会出现较的变形，导致主拱圈坍现象的发生。

3.拱上建筑处理不当

上部结构和行车条件与荷载都对双曲拱桥有着重要影响。例如侧墙采用砖砌的实腹式双曲拱桥，由于砖砌的侧墙厚度不足，且施工质量又较粗糙，经过一段时间的使用后，侧墙就会有外凹甚至剥落的不良现象出现，进而使得拱上填料松散，对主拱圈的均衡受力有严重的影响，最终会导致拱肋出现开裂。对修筑在软基上的双曲拱桥，对地基的处理如果方法不当，往往会造成墩台出现水平位移或不均匀沉降等，主拱圈就会因变形过大而开裂。需要注意的是：双曲拱桥出现裂缝等病害的原因多样的，所以，一定要找出根源，采取有针对性措施进行技术改造，来恢复和提高双曲拱桥的承载能力。

二、主拱圈的改造技术

1.加固拱肋

双曲拱桥主拱圈截面过于底或者拱肋截面过于窄，都会导致截面的强度严重不足，在重荷载的作用下，拱肋就会出项开裂的现象，对于这类病害需要及时的加以处理，处理的方法有两种：一种是在拱肋受拉边表面粘贴钢板或钢筋，另一种处理措施是将拱肋的截面进行加宽或者将混凝土包在拱肋的外部进行加固。对于在拱肋与拱波接触处出现的裂缝，为了提高主拱圈的整体性，可以选用全截面外包混凝土加大拱肋的法进行加固，该方法的加固效果比较理想。

（1）环氧砂浆粘贴钢板或钢筋加固拱肋

当使用钢筋或钢板进行补强时，通常将其设置在拱肋的底面，设置钢筋的数量是根据拱肋截面单独受拉开裂强度进行估算的。补强范围是沿整个正弯矩区段并向外延伸1—2m。钢板粘结时，由于拱肋底面是曲线，为满足要求，最好选用厚度4—6mm较薄的钢板。为了确保粘贴面的抗剪能力和粘贴面的紧密性，需要沿粘贴面设置适量的夹紧螺栓。为了使钢板紧贴拱肋弧面，除了选择薄钢板外，还需要控制钢板的长度，一般2m为一段，接着对钢板进行分段粘结，然后再对钢板接头的位置设置搭接盖板。

补强材料选用钢筋时，为了减小环氧树脂胶层粘贴的厚度，减少材料的使用，降低造价，最还选用直径较小的钢筋，通常将钢筋的直径控制在8mm以内，环氧砂浆的厚度以不使钢筋外露为准，通常控制在15—20mm之间。

（2）用外包混凝土加大拱肋截面

选用外包混凝土加大拱肋截面加固时，分为两种不同的情况：拱波与拱肋有良好的结合时，出现裂缝的主要原因是拱肋强度不足，对于这种情况只需要在拱肋下部加大截面，使拱肋下缘形成马蹄形；另一种情况是拱肋本身出现径向裂缝，而且在拱肋与拱波连接处有环向裂缝出现，对于这种情况，为了使肋波间的整体性增强，需要将外包混凝土的高度控制在高出肋波接缝5—6cm。在外包混凝土进行浇注前，首先对裂缝进行处理，使用灌浆法将裂缝封住。对外包外包混凝土中应设置增补主筋与箍筋，然后通过锚固筋与原拱肋中的主筋进行焊接。

2.加厚拱板

有些双曲拱桥拱截面很好，但是拱波不理想，特别是横向联接不强，这就会导致在拱波顶部出现纵向裂缝。由于拱波纵向裂缝一般都出现在拱顶与l/4点之间，因此需要在范围内对拱板进行加厚。在加固的过程中，需要首先拆除拱上的填料、波谷用混凝土填平，然后再对拱板用混凝土进行浇筑。在拱脚到1/4点区段，拱波裂缝如果不是很多，只需要将波谷填平而不加厚拱板。为使新旧混凝土能结为整体：施工时需将原拱波波背混凝土表面凿毛冲洗后再浇新混凝土。

3.加强横向联结

双曲拱桥是通过拼装而成的，其主要构件是拱肋、拱波等，同时对其进行计算时是将其视为一个整体的，所以，采取有效措施确保其整体性及稳定性就是必须面临的一个重要问题。解决整体性的方法是加强横向联结，具体操作是设置横系粱、横隔板等，使活载均匀分布，进而起到增加主拱围横向整体性与抗扭刚度的目的。但是修建年代较早的双曲拱桥，当时大多数的横向联结都是使用套管拉杆，套管拉杆的刚度无法满足荷载要求，最终导致在拱波顶有纵向裂缝出现。

4.增加拱肋的数量加固主拱圈

提高双曲拱的承载能力，增加其拱肋数量也是一种方法，特别是对于主拱圈下缘比较薄弱无肋双曲拱桥，在荷载的作用下，产生巨大的应拉力进而导致开裂，对于双曲拱桥出现的这种情况可以采取增加拱肋的数量的办法对桥梁进行补强。对双曲拱桥增加拱肋时，拱肋的设置位置既可以是在拱波波顶下缘，也可以是飞鸟式双曲拱的下缘，分段对拱肋进行预制、完成后在现场进行安装。为了增强原拱波与新增拱肋的整体性，将锚固钢筋预埋在拱肋顶面，对拱肋进行安装时，一定要确保锚固钢筋伸出顶面，同时与现浇板中的钢筋网焊连，用干硬性砂浆将拱肋与拱波衔接处填实。

三、结语

在对双曲拱桥主拱圈进行加固的过程中，管理人员一定要提升管理意识，做好协调与统筹，对于施工中遇到问题需要及时给以妥善处理。技术人员一定要熟悉施工工艺流程，对关键环节和重要工序加强施工的过程控制，保证工程质量。

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