谈钢筋混凝土肋拱桥加固技术

刘志勇

【摘要】钢筋混凝土肋拱桥具有造型优美、施工方便、造价较低、跨越能力较大等特

点，然而经过多年的使用后已凸现了一系列的病害，这些桥梁厄待处治。本文总结了当前钢筋混凝土肋拱桥主要病害，并对几种常用加固技术进行了归纳。

【关键词】钢筋混凝土肋拱桥 病害 加固 技术

钢筋混凝土肋拱桥是拱桥中的一种主要类型，由两条或多条分离式的平行拱肋以及在拱肋上设置的立柱和横梁支撑的行车道板等部分组成。其结构轻盈、造型美观、施工方便快捷的优点受到人们欢迎，为中国的交通事业做出了突出的贡献。然而，随着使用环境变化，超重、超限车辆的破坏作用，造成许多钢筋混凝土肋拱桥出现了一系列的病害，如拱肋开裂、桥面板横置引发的病害、拱肋与拱上立柱连接处破损等。本文在此基础上，对钢筋混凝土肋拱桥病害处治与实用加固方法进行了归纳分析。

一、钢筋混凝土肋拱桥主要病害

拱肋开裂多发生于拱脚、跨中底部。各拱箱之间的接缝混凝土不密实，出现纵向裂缝。浇注砼施工质量差造成拱肋局部混凝土蜂窝、麻面、破损甚至出现露筋现象。少数桥梁拱箱有积水存在。

横系梁病害，主要表现在与拱肋接头处混凝土不密实，连接不可靠，连接部位开裂、拼接处焊接钢板外露、锈蚀。

立柱出现局部混凝土破损啃边、剥落、露筋锈蚀现象。柱底与肋、柱顶与盖梁连接处横、竖向、环向裂缝。立柱安装偏差，立柱中心与设计的立柱底座中心不竖直，存在偏心或倾斜。

盖梁在立柱顶及盖梁跨中位置开裂，部分盖梁挡块也存在开裂。

桥面板病害主要表现为跨中横向裂缝、梁底沿预应力筋方向的纵向裂缝及铰缝部位裂缝。横置桥面板尤其常见铰缝部位裂缝。绞缝破坏后，通常板出现下挠，过车时感觉尤为明显。

桥面铺装多出现沿铰缝方向裂缝、桥面连续部位横向裂缝，伸缩缝附近局部破损，桥面铺装磨损、碎裂、坑槽有露筋现象。人行道沿伸缩缝处开裂甚至拉断、栏杆破损。伸缩缝附近桥面易产生裂缝和跳车现象。

中承式钢筋混凝土肋拱桥中吊杆病害主要是拱肋与吊杆接头部位崩裂，钢绞线锈蚀也较为突出。

橡胶板式支座易出现丢失、脱空、错位等现象，由于局部受力不均匀导致扭曲变形和开裂。油毛毡支座易老化，常发生挤出变形现象。

拱座、墩台、基础病害多为开裂现象，局部混凝土压碎、砌缝砂浆剥落、渗水。侧墙及锥坡病害主要有侧墙开裂，锥坡开裂、沉陷塌落、渗水等现象。

引起上述肋拱桥常见病害的原因是多方面的。包括自然环境因素、勘测设计不周、施工过程质量控制不过关、超载运营等等多方面的因素。这些病害时刻威胁着桥梁的安全，亟待加固。

二.钢筋混凝土肋拱桥主要加固技术

钢筋混凝土肋拱桥加固、改造和维修是一项复杂的系统工程，不同形式、不同的使用环境和不同病害使得加固维修技术也不尽相同。经过广大桥梁科技工作者多年的共同努力，在公式桥梁加固技术研究的基础上针对钢筋混凝土肋拱桥加固也提出了一些现实可行的加固技术和方法。

1、增大截面法

增大截面法加固拱肋或立柱等主要是增大构件的截面和配筋，用以提高构件的强度、刚度、稳定性和抗裂性，也可以用来修补裂缝等。增大截面法加固肋拱桥一般是在拱背和拱腹现浇钢筋混凝土层，主要目的是增大构件受压区和受拉区截面的面积，从而提高构件的的抗拉压能力。受压区现浇钢筋混凝土加固，一般用于拱桥的拱肋、立柱等，采用受压区加固的受弯构件，其承载力、抗裂度、钢筋应力、裂缝宽度及变形计算和验算可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）中关于增大截面法加固计算。受拉区现浇钢筋混凝土加固的方法，一般用于肋拱桥的拱顶的拱腹部位和拱脚的拱背部位等受拉区。

2、粘贴加固技术

粘贴技术一般采用环氧树脂或建筑结构胶将钢板、钢筋、玻璃钢、碳纤维等抗拉强度高的材料粘贴在主拱圈表面，使之与结构物形成整体，从而达到提高主拱圈的抗弯、抗剪能力，以及减少裂缝扩展的目的。根据粘贴材料的不同，粘贴技术分为粘贴钢板技术，粘贴钢筋技术，粘贴碳纤维技术和粘贴玻璃钢技术。从作用原理上讲，粘贴钢板（或碳纤维布）等技术均是属于被动加固范畴，极限状态下后加固补强钢板或碳纤维布的应力发挥程度取决于原梁的配筋率，对结构截面高度较小、配筋率较大的情况，后加固补强钢板（或碳纤维布）不能充分发挥作用。在拱肋的受拉区粘贴钢板（或碳纤维布）可以显著提高结构的抗弯刚度，对以控制结构变形为主要目的的使用功能加固是十分有效的，由于粘贴加固法相对而言较为成熟，具体的粘贴钢板（或碳纤维布）加固法可参照《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）和《公路桥梁加固施工技术规范》（JTG/T J23-2008）。

2、增设横系梁改造技术

增设横系梁能够加强拱肋之间的横向联系和整体性，提高拱肋间的横向刚度，使其整体受力性能得以提高，避免在偏、重荷载作用下单肋承受过大应力而发生过大的变形。

横系梁设置的位置应该符合肋拱桥的受力特点，从两方面改善肋拱桥的活载横向分布系数： ①增设拱肋间横系梁 可采取加大横系梁的截面尺寸，增加原有横系梁的配筋，提高横系梁的强度和刚度。②增设横向联系拉杆 增设横向联系拉杆可以减小原有横系梁所承担的荷载，当横系梁结构偏弱时，特别是当横系梁出现环向裂缝时，说明横系梁的抗拉能力不足，在这种情况下，增设横向联系拉杆可以减小原有横向联系的拉应力，限制拱肋在横向的水平位移，提高拱肋的横向稳定性。 ③增设立柱、纵梁间横系梁，以加强横向整体性。采用增设斜撑的方法，钢筋混凝土斜撑构件做成“X”形刚性铰接构造，各端部以钢筋植入立柱再浇筑砼，使斜撑与立柱构成整体，上下幅之间增设横系梁将两幅的立柱連接成整体。设置斜撑增加了立柱的稳定性，和增设的横系梁共同提高拱上立柱的整体性，使得从上部结构传来的荷载能更合理地传递到各拱肋上。

3、钢筋混凝土套箍封闭拱肋加固技术

钢筋混凝土套箍封闭拱肋加固技术来源于周建庭等 2000 年研究并已成功应用于实践的钢筋混凝土套箍封闭主拱圈加固技术。钢筋砼套箍封闭主拱圈加固拱桥技术通过沿原主拱圈环向周边增设一层钢筋砼套箍，形成复合主拱圈，协调变形、共同承担活载，达到增大主拱圈刚度、强度，提高桥梁承载力的目的。其加固方式在于，通过有效保障措施，在原拱脚外层环状封闭钢筋混凝土层，钢筋混凝土套箍封闭拱圈技术对肋拱桥的拱脚进行加固，即沿拱脚外包现浇增设一层钢筋混凝土套箍层，利用新增设钢筋混凝土套箍层与原拱肋的共同协调变形、承担活载，达到提高桥梁承载力、防水蚀、抗风化的目的。该技术的优点是：①可以不中断交通，对社会影响较小。②利用结构在三向受压情况下其抗压强度将提高的原理，采用钢筋混凝土套箍环状加固桥梁，其加固增强效果较锚喷技术更为显著。③钢筋混凝土套箍层采用现浇施工，可达到较高的混凝土强度，能克服喷射混凝土强度低的劣势。④采用锚喷或碳纤维加固，加固层恒载主要由原拱肋承担，而钢筋混凝土套箍层则可实现大部分恒载由支架承担转向由复合主拱圈共同承担的目的，受力性能更为优越。 ⑤耐久性好，主拱圈的防水蚀、抗风化性能可靠度完全可达到100%。

参考文献：

[1]周建庭，刘思孟等.钢筋砼肋拱桥现状评价与加固技术研究报告.重庆交通大学.2008

[2]旧桥的检测、评定与加固[M].交通部公路科学院研究所.1985