桥拱双曲拱顶下沉的维修加固方法

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。
　　关键词：双曲拱桥；拱顶下沉；维修加固双曲拱桥，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k1278＋100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8.5m＋2×1.5m人行道，单孔跨径30m，桥梁全长157.2m.该桥于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。
　　2、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，*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。
　　3、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。
　　3.1、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。
　　3.2、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。
　　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。
　　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*、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。