雙曲拱橋是我國(guó)所特有的一種橋梁結(jié)構(gòu)形式,在上世紀(jì)六七十年代由于其結(jié)構(gòu)新穎、輕巧、省料等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。但是由于設(shè)計(jì)荷載等級(jí)較低、施工工藝不成熟以及近年來(lái)車(chē)輛嚴(yán)重超載等原因,致使大量雙曲拱橋出現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)性病害,已經(jīng)嚴(yán)重影響到了交通的正常運(yùn)營(yíng)。
1 定期檢查要點(diǎn)
1.1 校核橋梁基本數(shù)據(jù)(基本狀況卡片)
由于橋梁修建年代較早,設(shè)計(jì)、施工及竣工等資料不全,在定期檢查過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)重視橋梁基本數(shù)據(jù)的校核。內(nèi)容包括:橋梁長(zhǎng)度、寬度、跨徑、結(jié)構(gòu)形式等基本信息,必要時(shí)還應(yīng)該對(duì)橋梁各構(gòu)件尺寸進(jìn)行測(cè)量,為后續(xù)加固設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。
1.2 外觀檢查
根據(jù)雙曲拱橋結(jié)構(gòu)受力特征,并結(jié)合施工方法及施工條件,雙曲拱橋外觀檢查過(guò)程中,應(yīng)該重點(diǎn)檢查橋梁以下部位及相關(guān)病害:
墩臺(tái)基礎(chǔ)沖刷;
墩臺(tái)身圬工缺陷:尤其注意漿砌片石墩臺(tái)缺陷;
拱肋混凝土剝落、露筋銹蝕、裂縫等;
拱波裂縫、滲水病害:拱波裂縫多數(shù)為縱向裂縫,并伴隨滲水;
橫系梁病害:注意檢查橫系梁與拱肋結(jié)合處是否存在裂縫;
拱上橫墻(立柱)及腹拱圈病害;
拱上側(cè)墻病害:多數(shù)為側(cè)墻外鼓、裂縫;
橋面系病害:包括鋪裝層、護(hù)欄、排水系統(tǒng)、人行道、伸縮縫等。
1.3 特殊檢查
雙曲拱橋特殊檢查主要包括:①混凝土強(qiáng)度②碳化深度③鋼筋保護(hù)層厚度④拱肋配筋情況⑤拱軸線(xiàn)形測(cè)量。特殊檢查成果將為后續(xù)橋梁承載能力驗(yàn)算及加固設(shè)計(jì)計(jì)算提供相關(guān)參數(shù)。
2 雙曲拱橋常見(jiàn)病害維修方法
2.1 裂縫處理
根據(jù)要求,對(duì)寬度大于0.15mm的裂縫進(jìn)行灌漿,寬度小于0.15mm的做表面封閉處理。
2.2 混凝土剝落、銹蝕露筋處理
處理方法為:首先,鑿除露筋處松動(dòng)的混凝土保護(hù)層,露出完好的混凝土表面,并用噴砂槍或其他工具(如鋼絲刷)清除鋼筋及混凝土表面的鐵銹、灰塵和浮渣等。其次,在原鋼筋上焊接不小于原鋼筋直徑的補(bǔ)強(qiáng)鋼筋。為提高新舊混凝土之間的粘結(jié)力,可在清除好的混凝土及鋼筋上均勻涂上環(huán)氧膠液。對(duì)于露筋面積不大的用環(huán)氧砂漿局部修補(bǔ),對(duì)露筋面積較大的,可采用高標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行修補(bǔ)。最后,在新舊混凝土接縫15cm寬內(nèi)抹封閉漿液。
2.3 墩臺(tái)沖刷處理
針對(duì)此類(lèi)病害,可清除沖刷位置表層松散層,然后澆筑混凝土圍帶對(duì)墩臺(tái)進(jìn)防沖刷處理;當(dāng)基礎(chǔ)沖刷較嚴(yán)重,掏空范圍較大時(shí),可在采用混凝土回填后再修筑圍帶。
2.4 拱上側(cè)墻外鼓病害處理
此類(lèi)病害多數(shù)發(fā)生在漿砌片石拱上側(cè)墻處,對(duì)此,可選擇拆除原拱上側(cè)墻,通過(guò)植筋澆筑新的混凝土側(cè)墻,此法常與換填拱上填料結(jié)合使用。
3 雙曲拱橋常用加固方法
3.1 增大截面法
此法主要在拱的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性及抗裂性能不足時(shí)采用,增大截面的同時(shí),增加配筋,提高配筋率,以提高拱的有效高度及抗彎強(qiáng)度,從而提高主拱圈的承載能力。增大截面位置可在拱圈底部、側(cè)面或拱圈上部(拱背),由于在拱圈上部加固需拆除拱上建筑的傳力構(gòu)件,因此在實(shí)際操作中使用較少。
3.2 粘貼鋼板(筋)加固法
此法是采用錨栓及粘結(jié)劑,將鋼板(筋)粘貼錨固在拱肋下緣,使其與原結(jié)構(gòu)形成整體,以提高拱圈的承載能力。根據(jù)不同施工工藝分為:粘結(jié)鋼板加固法、螺栓鋼板結(jié)合加固法和粘結(jié)鋼筋加固法。鋼板厚度約4~10mm,過(guò)厚將使得施工困難;采用螺栓時(shí),鋼板鉆孔要留有富余,如采用橢圓形孔或擴(kuò)大孔徑,方可減少定位時(shí)的麻煩。實(shí)際操作中,若粘貼鋼板存在加固、成型比較困難,及粘附不夠完善等問(wèn)題時(shí),可選擇粘貼鋼筋,粘貼鋼筋具有與結(jié)構(gòu)物粘附性能好、加工成型容易、用鋼量少、錨固牢靠方便、加固效果明顯等特點(diǎn)。
3.3 調(diào)整拱上自重法
該方法主要表現(xiàn)為:采用輕質(zhì)混凝土換填拱上填料、重做橋面鋪裝、更換輕型護(hù)欄等。其中,換填拱上填料同時(shí)可起到改善拱圈防水、增強(qiáng)拱圈橫向剛度、改善橋梁橫向傳遞荷載性能的作用。
3.4 改變橋梁結(jié)構(gòu)受力體系加固法
拆除腹拱圈及以上部分,對(duì)拱上橫墻做適當(dāng)處理,采用簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)代替原腹拱圈,以達(dá)到提高拱上結(jié)構(gòu)承載能力的目的。在拆除拱上建筑以后,也可改建為桁架拱,以減輕自重,并使主拱圈主要承受全部或者及活載引起的軸壓力。其中桁架腹桿以采用三角形為宜。
3.5 增設(shè)拉桿法加固
由于雙曲拱橋結(jié)構(gòu)整體性較差,其中拱波與拱肋結(jié)合部為容易開(kāi)裂,結(jié)構(gòu)橫向剛度不足,不利于荷載橫向傳遞。因此,對(duì)于部分橋梁可采用在拱圈橫系梁位置增設(shè)拉桿的方法對(duì)主拱圈進(jìn)行加固處理,以提高橋梁結(jié)構(gòu)整體性。此種方法同時(shí)適用于對(duì)橋臺(tái)側(cè)墻外鼓的加固。
3.6 粘貼碳纖維布加固方法
對(duì)部分雙曲拱橋,若拱波開(kāi)裂較嚴(yán)重,可采用在拱波底部粘貼碳纖維布,以改善拱波受力。
4 結(jié)語(yǔ)
雙曲拱橋定期檢查中應(yīng)重視檢查深度,以確保檢查結(jié)果能更好的為后續(xù)工作起指導(dǎo)性作用。維修加固應(yīng)由下而上進(jìn)行,具體維修加固方法及施工工藝的選取,需結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況、施工環(huán)境及機(jī)械技術(shù)等因素確定,在保證結(jié)構(gòu)安全,達(dá)到維修加固目的的前提下,盡可能降低維修加固費(fèi)用,減小施工對(duì)環(huán)境的破壞。