对双曲拱桥拱顶下沉的维修加固方法
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2015年04月22日 14:40:03
来自于桥梁工程
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摘要:针对双曲拱桥拱顶下沉现象,介绍一种结合地形,并充分利用桥位特殊地形,因地制宜进行维修加固的方法。   双曲拱桥,是我国江苏省无锡县的建桥工人,在继承石拱桥传统的基础上,并吸取了装配式钢筋混凝土结构的优点,经过实践于1964年创造出的一种具有我国民族风格的新颖的圬工拱桥。由于这种桥梁具有节省材料,比其他拱桥施工简便等优点,所以一经出现,迅速在全国得到了大量的推广应用,为我国公路桥梁建设事业的发展做出了重大贡献。但是由于当时双曲线拱桥的

摘要:针对双曲拱桥拱顶下沉现象,介绍一种结合地形,并充分利用桥位特殊地形,因地制宜进行维修加固的方法。

  
双曲拱桥,是我国江苏省无锡县的建桥工人,在继承石拱桥传统的基础上,并吸取了装配式钢筋混凝土结构的优点,经过实践于1964年创造出的一种具有我国民族风格的新颖的圬工拱桥。由于这种桥梁具有节省材料,比其他拱桥施工简便等优点,所以一经出现,迅速在全国得到了大量的推广应用,为我国公路桥梁建设事业的发展做出了重大贡献。但是由于当时双曲线拱桥的设计荷载较现在都偏低,加上横向联系也偏弱。在长期重荷载、大交通量运营情况下,都出现了不同程度的病害,限制了其进一步发展。对如此众多有病害的桥梁,如全部拆除重建需要大量的资金,而且也是不现实的。事实上双曲拱桥具有较大的超载能力 ,它们中的大多数经过维修加固是可以继续运营的。作者曾经对几座双曲拱桥进行过维修加固,都已取得成功。本文主要介绍其中一种充分利用桥位特殊地形,因地制宜地对拱顶下沉进行维修加固的方法。供有关工程技术人员在对双曲拱桥进行维修加固时参考。

1 桥梁概况
东至县尧渡大桥位于206国道k1278100处,为钢筋混凝土等截面悬链线空腹式双曲拱桥,设计荷载为汽车—15级,挂车—80,桥面宽度为净宽85m2×15m人行道,单孔跨径30m,桥梁全长1572m。该桥1974年开工,1977年建成通车。2001年进行了维修加固,加固后的尧渡桥以崭新的面貌赢得了当地政府和居民的好评。
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 主要病害
该桥由于采用民工建勤,边设计边施工,以及通车后长期失养,外表损坏较大。主要病害除桥面网裂、渗水,栏杆、人行道破损及其他附属工程损坏等外,最严重的病害是东至岸桥台刚完工后就出现下沉,致使该岸边孔拱顶下沉,拱肋开裂,桥梁安全隐患较大。
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 维修加固方案选择
据近几年观测资料分析,该桥边孔拱顶下沉无明显加重。在实施维修加固之前,技术人员请教了当年的设计、施工负责人,又对该桥进行了进一步的检查,在检查中没有发现新的病害。针对该桥边孔拱顶下沉情况 ,组织有关专家进行了详细论证,提出了几套方案,因除拱顶下沉之外 ,其他病害均较为容易处置,本文着重就拱顶下沉的几套处置方案分别介绍。
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1 方案1 
顶推方案
该方案是在靠近东至岸桥台处拱肋上设置一道横梁,在横梁与桥台之间放置几台液压千斤顶,并在水平及竖直方向设置相应的定位装置。在解除拱座对拱脚的约束后开通油泵,使千斤顶推动横梁与拱肋一起沿着预定的方向移动,使拱肋逐渐恢复到或接近原有的拱轴线,再分别加固拱脚、拱顶部分,完成边孔拱肋的整体加固工作。
优点:材料用量少,可节省工程资金。缺点:施工难度大,技术要求高
,存在着一定的风险性。
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2 方案2 衬拱方案
该方案是在东至岸边孔每片拱肋下再增设一道拱肋及基础,形成一座裸拱桥,以辅助有问题的上部结构共同受力(见图1)。
优点:可避免上部结构坍塌的危险,结构受力明确,技术要求低,风险小。
缺点:由于新增基础必须承受一定的水平力,基础设置较困难;而且由于上部结构受力状况的改变,还有可能影响到邻孔的受力。再者新拱肋的施工也有一定的难度。
3.3 方案3 组合方案
该方案是在方案2的基础上,结合东至岸边地基较高的特殊地形,在新形成裸拱桥的拱脚间增加几道纵梁及桩基础,以承受上部结构荷载并可传递邻孔的水平力(见图2)。
优点:该方案可彻底解决方案2中的水平力问题,不但不会对邻孔增加水平力,而且可以承受或将一部分邻孔的水平力传递到桥台,对新增基础技术要求也可适当降低。
缺点:材料用量偏多,新拱肋的施工有一定的难度。
针对以上三个方案,经过专家充分论证,一致推荐按方案3进行加固实施。笔者认为该方案既安全、可靠,又可完全解决东至岸边孔存在的问题,甚至还可适当提高其承载能力。
4 维修加固方案实施
根据该桥东至岸边孔特殊地形,采用了在原拱肋底部增设新拱肋,并配以承台和挖孔桩基础的组合方案。新拱肋共分三段,拱肋下缘线由三个不同半径的圆弧相切构成,外观较好,并有利于桥孔过水。新拱肋和系梁形成内部超静定结构,除承担上部结构传递的荷载外,还可承受及传递水平力。
4.1 下部结构施工要点

根据现场地形、地质情况,在桥台、桥墩内侧和跨中三处分别设直径1.4m人工挖孔桩各三根,桩长7m。为防止桥台基底以上土体发生向河道方向的位移,桥台处桩基先施工桥轴线上的挖孔桩,再施工两边的桩基,并采用混凝土护壁。余桩基可同时施工,在其施工过程中,随时观测桥台和第一、第二跨拱肋是否发生位移。

4.2 上部结构施工要点

新增拱肋因按三段不同圆弧设计,施工时首先进行端部两圆弧段拱肋的施工,由于上述两段断面较大,可以在不中断交通的情况下按常规进行。中间段拱肋采有万能杆件满堂支架支撑,拱肋混凝土采用弱膨胀50混凝土,施工在白天进行,并实行交通管制,采用单车道匀速通 行,尽量减少震动;整个拱肋混凝土浇筑同时采用对称施工,合拢段混凝土施工完成时间控制在晚上7h左右,从完工时间起,夜间12h封闭交通,以便拱肋混凝土凝固,每天进行一个拱肋施工,直至所有拱肋全部完成。

5 体会

5.1 各级公路管理机构应对桥梁的维修加固工作给予高度重视。省级公路管理局(处)应设专门部门负责桥梁维修加固的技术导和宏观管理,市公路管理部门应负责本辖区干线公路桥梁维修加固的方案制定、组织实施和竣工验收工作。

5.2 桥梁的维修加固要工作认真、计划周密。加固前必须对桥梁进行全面的检查及检测,必要时还要进 行荷载实验,找出主要问题。随后再组织有关专家制定切实可行的实施方案,选择有维修加固经验的施工单位,编制详实的施工组织设计进行施工。必要时,需进行施工图设计后,才能组织实施。否则,会造成事与愿违的后果。

5.3 由于桥梁维修加固技术不断发展,要不断学习、借鉴和引进新技术、新工艺、新经验、新材料。一项先进的施工技术或方法,不但可以提高工作效率,节约工程造价,而且可以使桥梁维修加固更可靠、更耐久。




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旭日东升
2015年04月22日 15:18:23
2楼
方案1没看懂。你将拱脚松开,用千斤顶顶动下沉的拱顶,你的千斤顶的着力点是怎么做的?
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zhoudx041
2015年04月23日 11:14:27
3楼
谢谢楼主分享
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