边山河大桥维修加固技术

1.桥梁主要病害及损坏情况

　　边山河大桥位于S3O2紫边线K131处，横跨漉水，地处湖南、湖北交界处，桥长130 m，为四孔30 m双曲拱桥。该桥建于20世纪60年代，结构方面采用预制拱波与现浇拱肋相结合，在当时物资缺乏的情况下，在节约建筑材料和降低造价方面发挥了较好的作用，根据其结构断面尺寸初步判定为汽车-13级。通过30多年的运营，桥梁主体结构和桥面附属设施都出现了不同程度的损坏，严重影响行人、车辆的安全，2000年底经湖南省常德市桥梁专家鉴定为四类危桥。

　　（1）主拱圈拱波裂缝

　　全桥四跨，主拱圈拱波均发现不同程度的裂缝，其中有两跨拱波纵向裂缝已贯穿全跨，最大裂缝宽度达1 mm 。

　　（2）桥面推移及沉陷

　　由于原拱拱上填料为柔性填料，随着车辆荷载的加重和交通量的增加，桥面推移、损坏严重。

　　（3）栏杆缺损

　　原桥栏杆为栅栏式栏杆，由于钢筋锈蚀致使栏杆损毁严重，对过往行人、车辆安全极为不利。

　　2.维修加固技术

　　通过反复观察，该桥未发现桥墩裂缝和不均匀沉降，因此主拱圈的维修加固是危桥改造的关键性工序。

　　2.1 拱圈加固

　　拱圈存在的病害主要有：① 拱波纵向裂缝；② 拱波与拱肋衔接部位的裂缝；③ 车辆行驶通过时产生明显的震颤。

　　通过对拱圈存在的上述病害和缺陷进行综合分析，认为病害产生的原因主要为：① 拱肋的断面较小；② 拱肋与拱波衔接不紧密；③ 拱肋之间横向联系少（只有7根系梁相连），整体作用能力差。

　　改造的总体目标：一是对原有病害进行维修加固，恢复其使用效能；二是在条件允许的情况下提高其承载能力（达到汽车-20级，挂车-100的要求），以更好地适应现在的车辆荷载状况。

　　维修加固方案：① 加大拱肋断面尺寸，以提高拱肋的承载能力；② 处治拱波裂缝、拱肋与拱波的径向裂缝，消除或减轻原有损坏状况；③ 加做横隔板和封箱底板以增强拱肋问横向联系，提高主拱圈刚度。

　　2.1.1 加固拱肋（图1）　　　　拱肋宽度由22 cm加宽到38 cm，拱肋高度由45cm增加到62 cm，拱肋截面的增大，增大了拱肋承载能力。为确保加固改造真正发挥作用，采取了以下两项措施：

　　（1）为保证拱肋加固新旧混凝土结合牢固，将原拱肋表面用砂轮打毛，清除表面风化层，在拱肋侧面钻孔锚固钢筋，沿拱轴线方向间距为20 cm分上下两排，上下两排互相错开，孔深8 cm，锚固钢筋为φ10 mm。钻孔、清孔后用环氧树脂锚固（图2）。

　　（2）为防止新浇筑的混凝土收缩产生新的裂缝，采取分段施工的方法，分段长度不大于3.5 m，前一段混凝土终凝后进行下一断面浇筑，由两侧拱脚向跨中对称进行。最后在拱顶合龙，以保证拱圈的施工安全。　　　　在进行拱肋加固的同时，安设好预埋筋。为满足拱肋抗剪要求及方便横隔板及封箱底板预埋件安装，先将抗剪筋与搁筋焊接；抗剪钢筋与钢板焊接，形成一个整体，用环氧树脂粘贴于原拱肋底部，沿拱轴线方向间距为60 cm。通过侧面锚固，底部胶贴钢板，使新旧加固混凝土与原有拱肋紧密连接成一个整体。

　　2.1.2 加做拱肋和封箱底板

　　利用拱肋预埋筋进行横隔板和封箱底板混凝土浇筑。封箱底板浇筑分段进行，分段长度不大于3.5 m。

　　2.1.3 裂缝处治

　　裂缝分为两类：

　　① 拱波裂缝处治：首先在拱波下部钻孔，用6mm厚的钢板涂环氧树脂紧贴拱波底部。用自锚螺栓将钢板与拱波胶贴紧密，粘贴钢板为每块拱波1块，正对拱波中心（图3）。　　对拱波裂缝反射到拱板的情况，沿裂缝两侧凿出20 mm宽的V形槽口，清洗干净，填筑混凝土，铺设15 mm×15 mm钢筋网片浇筑（图4）。　　　　② 拱波与拱肋径向裂缝处治（图5）。首先按拱肋与拱波相接部位形状将裁好的钢板改弯。拱波长度小于35 cm时，钢板宽度为10 cm；拱肋为中肋时，每块拱波范围内布设l块；拱肋为边肋时，每块拱波范围内布设2块（外侧不布设）。胶贴钢板处用砂轮打毛、削平，胶贴时应检查钢板与混凝土表面接触情况，空隙不大于5 mm。对贴好的钢板进行彻底除锈，涂刷两层防锈漆。粘贴时采用对撑压紧（时间不少于1 d）。控制胶浆厚度不大于8 mm。　　通过采取上述一系列加固措施，拱波与拱肋径向裂缝及拱波裂缝得到较好处治，拱肋断面加大，拱肋与横隔板封箱底板共同形成一个有机整体，将原有双曲拱桥改造成了箱形拱桥，拱圈的受力特性、承载能力、整体性、稳定性大大增强。

　　2.2 拱上部分及桥面系加固

　　拱上部分及桥面系存在的主要病害是桥面推挤，栏杆毁损。分析其产生的原因主要有：① 拱上填料为柔性填料，桥面铺装层为灰土碎石+沥青表处，水稳性差；② 原有栏杆为装配式栏杆，预埋钢筋锈蚀。

　　针对上述原因，采取了以下措施处理：① 用片石混凝土换填原有拱上柔性填料；② 浇筑钢筋混凝土防水桥面和钢筋混凝土防撞栏杆，桥面承载能力和行车安全性大大提高；③ 为降低造价，桥面伸缩缝采用TST暗沟式伸缩缝。

　　3.加固

　　该桥通过维修加固，由原来的双曲拱桥变成了箱形拱桥，桥面改建成了钢筋混凝土桥面，降低了桥面标高，减轻了桥梁恒载，承载力大大增强。维修加固后，经动静载试验，检测结果表明：承载能力满足设计要求（汽车-20级），并通过6年多的跟踪观测和定期检查，未发现损坏情况。