公路双曲拱桥改造加固研究

高耸

摘 要：双曲拱桥是我国道路桥梁的主要类型之一，对其的维护加固对保障公路交通运输具有重要意义。本文对双曲拱桥的检测问题进行分析，对比介绍了现有的几种主要检测项目和具体检测方法，并提出了几种常用的加固方案。结合实际工程案例，介绍了双曲拱桥检测和加固过程，验证了加固方案的可行性。

关键词：双曲拱桥;公路;桥梁;加固;承载力

0 引言

道路桥梁是公路交通运输的重要组成部分之一，其中双曲拱桥是较为常见的道路桥梁类型之一。由于双曲拱桥在我国投入运行时间较长，分布范围广，对其的检修与加工问题是维护道桥运行的重要内容之一。通过对双曲拱桥结构特点的分析，本文介绍了适用于该类型桥梁的具体检测方法和加固方案，主要涉及到拱桥检测、试验方法和加固方案，并结合具体实际工程案例，介绍了双曲拱桥的检测和加固

流程。

1 桥梁检测项目

桥梁检查是进行桥梁加固前的必要准备工作，检测的目的是发现桥梁上存在的问题和风险隐患。在明确桥梁问题的前提下，才能根据具体桥梁的实际情况，给出相应的维护和加固方案。其中，双曲拱桥是我国应用最早且最广泛的道路桥梁类型之一，最早的双曲拱桥已投入使用达数十年，对双曲拱桥的加固维护问题成为公路改造维护的重要环节。对双曲拱桥的常规检测重点包括五个部分：桥面、桥上建筑、拱圈、桥基与墩台、拱桥材料等。其中，拱桥材料主要是指对钢筋材料和混凝土的检测，材料的检测方法可以分为有损检测和无损检测两种。为了降低对拱桥结构的损坏，桥梁檢测中多选用无损检测。

2 双曲拱桥承载能力评定

双曲拱桥承载能力评定主要可采用结构核算法、荷载测试法、现场评估法。

2.1 结构检验法

根据该公式判断拱桥的承载力是否满足要求，其中参数可在拱桥设计规范中获取，受力值可根据拱桥实际模型估算。

2.2 载荷测试法

载荷测试法是评价拱桥承载能力最直接和最接近真值的方法，通过加载载荷模拟出拱桥实际的承载能力，对拱桥承载能力做出较为准确的判断。加载载荷可以分为静力载荷和动力载荷两种，这里重点介绍静力载荷试验。通过静力载荷试验，分析拱桥结构的变形和受力能力，整个试验可以分为三个阶段，第一阶段为拟定测试方案，第二阶段进行数据的采集，第三阶段核算和结果分析，对桥梁承载力进行评估。

2.3 现场评估法

通过现场对双曲拱桥的观测和检测，与相关桥梁维护规范对比，推算和估计拱桥承载能力。《公路桥梁技术状况评定标准》中对桥梁评估给出了详细计算公式，是现场评估的重要依据。利用现场测量数据和参考规范，对整个桥梁的状况得出评估结论。现场评估对检测人员的勘测能力和工作经验要求较高，评估结果受人员技术能力和专业素质的影响较大，可能会与桥梁实际情况产生偏差。拱桥承载能力评估不可采用现场评估单一手段，需与载荷测试法、结构检验法相结合，对桥梁进行综合评价，才能保障结果与实际情况相接近。

3 双曲拱桥加固方法

主拱圈是双曲拱桥的主要受力传递和承重部分，对拱桥承载能力具有重要影响。主拱圈的组成部分主要包括拱圈板、拱圈波、拱圈肋、横向连接等部分，其结构保证了双曲拱桥的横截面和纵截面都是曲型。由于主拱圈是通过拼装构造的，导致双曲拱桥的横向上的联系不够紧密，针对这一问题双曲拱桥的加固主要通过以下几个方面进行。

3.1 截面积扩展法

主拱圈截面可通过喷射混凝土进行加固，增加主拱圈的截面积，提升拱桥的强度、抗裂和稳定性。在对主拱圈截面进行扩大时，需要考虑现在截面部分具有滞后特性，在增大截面积施工前，应将拱桥面上的自重进行卸除，自重释放后再进行施工。由于新增的截面与原有主拱圈的结合面是薄弱区域，需要对结合面进行加固构造处理，其对发挥新增面积的作用具有很大影响。

3.2 粘贴加固法

依据主拱圈的特点，可在主拱圈的受拉位置粘贴固定钢板、碳纤维等高强度材料。高强度材料可以和钢筋混凝土共同受力，弥补混凝土延伸能力的不足，从而提升主拱圈的整体抗压能力和抗拉能力。在进行粘贴式加固时，应使混凝土受力均匀，避免应力的集中而可能导致的局部开裂。粘贴加固法作为桥梁加固的辅助方法，由于其简洁高效的优势，在桥梁改造加固中得到快速广泛的应用。

3.3 截面改造法

截面积改造法主要针对拱肋部分，将钢筋混凝土材料的底板增加在拱肋的下部，将拱肋间互相连接，形成一个相互固定的整体，将双曲拱桥的截面改造为箱体式的截面拱。通过该种形式的改造，改变了拱桥的横截面结构，可提升主拱圈的承载能力，同时增加了拱桥横向受力能力。

4 工程实例

以某双曲拱桥加固工程为例，该大桥的上部结构长度为6m～20m，主拱圈的结构为半坡结构，矢跨比例为1：5，拱圈的宽度为9m，厚度为0.7m。其腹拱圈的跨度为2.2m，矢高度为0.7m，厚度达到0.3m，横墙的宽度为0.4m。拱桥的桥台为U型式桥台，重力式桥墩。

首先对桥体进行裂缝检测，检测结果为主拱圈的横向裂缝平均长度为20cm，平均间距为40cm;拱肋的横向裂缝平均长度为25cm，平均间距28cm。

对桥梁材质的检测采用无损检测方法，利用超声回弹仪对混凝土强度进行检测。拱肋和拱立墙检测结果为强度均质系数大于0.95，平均均质系数大于1，表明该大桥混凝土材料的状况良好。同时，对拱肋和拱立墙进行了碳化深度检测，拱肋平均碳化深度为2mm，拱立墙平均碳化深度6mm，表明拱肋的碳化较轻，拱立墙的碳化偏重。

该桥的原设计载荷等级是汽车达20级，结合拱桥的使用年限，采用两辆挂车等效拱桥的承受载荷，总重为56吨。静力载荷测试内容主要包括：应力测试、沉降测试、水平位移测量、裂缝观测等内容。测试结果表明，断面测点的沉降系数均大于1，断面刚度已不满足规范要求，需要对桥体进行加固改造。

根据拱桥的现场勘测和载荷测试情况，该拱桥需要进行加固处理。采取的加固方案主要包括在拱肋出增处加钢筋混凝土底板;扩大拱立墙和腹拱圈的截面面积。混凝土底板的下边缘与主拱肋的底面相平齐，底板的厚度设置为20cm，材料选用微膨胀混凝土。对腹拱圈和拱立墙进行截面积加固，增加的厚度为15cm，材料选用喷射式混凝土。加固后进行载荷重新测试，测试结果满足拱桥原设计的承载能力。

5 结论

文中对双曲拱桥的结构特点进行了分析，提出了几种常用的针对双曲拱桥的检测方法，并针对双曲拱桥特点提出常用的加固方案，实际工程案例验证了加固方案的可行性，对拱桥加固具有一定的实际工程参考意义。

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