钢管混凝土拱桥加固设计与施工

　　1．前 言

　　1.1 桥型简介

　　本次加固的钢管混凝土拱桥为2×120m中承式拱桥，桥梁总宽为13.1m，行车道净宽为9m。其主拱圈采用哑铃型断面，总高度为2.1m，上、下弦管采用Φ820×12mmA3钢板卷制，腹板采用16Mn钢板，每孔桥面以上共设有5道“一”字形横撑，桥面以下设“K”型风构，钢管规格均为Φ630×8mm。吊杆采用110Φ5mm高强碳素钢丝，采用玻璃丝布和钢丝网水泥浆进行双层防护。其桥面系为简支体系，主要由吊杆横梁和行车道T梁组成。

　　图1-1 桥跨结构总体图

　　1.2 桥梁主要病害

　　通过对该桥的检查与检测，发现该桥主要存在以下一些病害：

　　(1)桥面下挠较为严重，最大挠度达27cm,挠跨比达1/444，结构属不良状态；

　　(2)上、下游主拱圈同时向上游方向发生侧偏，最大侧向偏移达13cm，约为跨度的1/1000，已超过质检评定标准的允许值；

　　(3)吊杆采用钢丝网护套，其水密性及气密性均难以保证，不满足现行规范要求，经现场检查，其护套已多处开裂或破损，内部钢丝锈蚀较为严重；

　　(4)钢构件的防腐涂层已经大部分失效，给钢结构的耐久性造成了一定影响；

　　(5)主拱圈腹板内部存在泥浆，内部空气潮湿，腹板内表面已经布满锈斑；

　　(6)主拱圈钢管内多处存在不密实区域，部分程度地降低了桥跨结构的承载能力；

　　(7)吊杆横梁存在较多的竖向裂缝，最大裂缝宽度达0.3mm，横梁端部吊杆区的箍筋在施工过程中被截断，严重降低了横梁的抗剪能力。

　　2．结构计算分析

　　鉴于该桥的病害较多，且主要存在于主要受力构件上，故在进行加固方案拟定前首先对该桥进行了结构分析，分析内容主要包括以下几方面：

　　(1)桥跨结构的模态分析；

　　(2)桥跨结构的整体抗推覆稳定性分析；

　　(3)吊杆、横梁等主要受力构件的承载力分析；

　　(4)施工期间所用临时构件、设施的设计计算分析。

　　2.1 结构模态及稳定性分析

　　此处采用空间有限元综合程序，对该桥建立了整体计算模型如图2-1所示。根据该计算模型计算得到该桥的自振频率及失稳模态见表2-1。经计算分析发现，目前桥跨结构的抗推覆稳定性较差，其稳定系数约为3.2～3.4，与其它同类型桥梁相比(通常该类型桥梁的稳定系数为4～6)其稳定系数较低，加之该桥本身存在同方向侧偏这一先天缺陷，且其自身固有频率较低，从而使得该桥在低频干扰荷载作用下易发生侧向失稳。