棠浦橋加固提載設計與施工

周崇陽 劉小勤

1 橋梁概況

棠浦橋是位于宜豐縣棠浦鎮省道S318上的一座橋梁。該橋老橋部分全長50 m，建成于乾隆五十年，橋梁上部結構為4跨實腹式半圓弧石板拱，凈跨徑約為：4×9.8 m;下部結構為松木樁基礎配石砌橋墩和U形橋臺。隨著區域經濟的迅速發展，通行于棠浦橋的交通量也隨著逐漸增大。后于2001年在該老橋下游側新建了一座4跨13 m鋼筋混凝土空心板橋，下部結構為樁基礎配排架式橋墩、臺。新、老橋橋面全寬為(從老橋往新橋方向)：0.42 m (安全帶)+5.6 m(行車道)+0.65 m(隔離帶)+5.1 m(行車道)+ 1.25 m(人行道)。

2 老橋部分主要病害及成因分析

2.1 橋面系病害與成因分析

1)橋面鋪裝存在縱向開裂、局部龜裂、粗骨料外露及局部沉陷。造成以上病害的原因是：橋面鋪裝混凝土強度不足，導致橋面鋪裝層在長期的超重車輛荷載作用下開裂甚至被壓碎，從而形成龜裂。當橋面積水滲透至拱腔內時，拱腔內填土強度減弱，在行車荷載作用下形成局部沉陷等病害。2)個別欄桿柱混凝土脫落、露筋銹蝕，部分扶手斷裂，影響過往車輛與行人的安全。

2.2 主拱圈病害及成因分析

第三跨主拱圈拱底存在縱向開裂。這是由于隨著車流量和汽車荷載的增大以及橋梁主拱圈建成年代很早，拱圈砌縫在自然因素的作用下強度逐漸降低，兩方面的共同作用導致主拱圈橫向整體性不足所引起。

2.3 墩、臺基礎病害及成因分析

由于受到長年水流的沖刷作用，導致橋墩、臺基底受到嚴重的淘空，松木樁基礎已外露于河床線約2.2 m。

2.4 其他病害

橋梁側墻上多處滋生雜草。

3 加固提載方案

針對本橋自身的特點以及通過橋梁的車輛，本次對棠浦橋的加固意圖有三方面：

1)為橋梁加固提載，以滿足橋梁結構性及安全性的要求;2)加寬基礎，以增強橋梁的穩定性能;3)重新規劃橋面，以解決由于橋上行人過多而造成人、車混亂的局面。

具體加固方案如下。

1)加固提載設計標準。a.加固提載設計荷載等級：公路—Ⅱ級;b.全橋橋面凈寬：凈—1.00 m(老橋人行道)+5.25 m(老橋行車道)+0.5 m(隔離帶)+5.25 m(新橋行車道)+1.00 m(新橋人行道)。

2)主拱圈加固提載。在全橋主拱圈下緣增設30 cm厚C40微膨脹鋼筋混凝土套拱，以提高主拱圈的承載能力。

3)側墻維修。清除全橋側墻表面上的雜草并對全橋側墻砌縫脫落處重新勾縫。

4)橋面系處理。a.為解決橋面排水及防水問題，本次設計采用鑿除老橋原橋面鋪裝、安全帶及部分側墻并挖除部分拱上填料后，重建厚度為15 cm的C40防水混凝土整體式橋面板，并在整體式橋面板下設置10 cm～17.3 cm厚的C15混凝土墊層。同時行車道橫坡為由隔離帶往人行道方向為1.5%的單向坡。b.拆除老橋原安全帶、隔離帶及新橋人行道，重建新、老橋人行道系和隔離帶。c.新建人行道時，注意在相應位置設置直徑為16 cm的PVC泄水管，以滿足橋面排水的要求。

5)橋墩、臺及基礎加固。a.對棠浦橋(老橋)各橋墩墩身兩側(順橋向方向)和兩岸橋臺臺身單側(順橋向)外包40 cm厚的C30混凝土;b.對橋墩、臺身砌縫脫落處重新勾縫;c.起拱線以下橋墩、臺及分水尖兩側外包素混凝土加固;d.棠浦橋(老橋)基礎兩側(順橋向)澆筑C20水下混凝土加固。

4 結構驗算

本次加固提載設計的結構計算要點為：1)有限元模型依據實測主拱圈下緣坐標及各構件實測細部尺寸建立，主拱圈兩岸拱腳均為固結。2)本次驗算不考慮拱上側墻參與聯合作用。3)依據JTJ 021-89公路橋涵設計通用規范第2.3.2條規定：“填料厚度(包括路面厚度)不小于50 cm的拱橋、涵洞以及重力式墩臺不計沖擊力”。計算中不計及汽車沖擊力作用。4)本次計算采用橋梁結構計算軟件Midas-Civil建立有限單元模型。計算模型如圖1所示。

計算結果表明，在現行規范荷載等級“公路—Ⅱ級”荷載的作用下，加固后的棠浦橋(老橋)承載能力能夠滿足現行規范要求。

5 施工注意事項

1)施工中應嚴格按照交通部頒JTJ 021-2000公路橋涵施工技術規范、JTG/T J23-2008公路橋梁加固施工技術規范和舊橋加固各項目中的相關特點進行施工。2)在鑿除橋梁原橋面鋪裝的過程中，不允許采用大型機械設備。應采用人工進行鑿除或挖除，以免對橋梁產生新的損傷(尤其注意不要傷及主拱圈)，并應及時將廢料運至棄土場地。3)澆筑橋面板混凝土前，應先把橋面板的錨固鋼筋和定位鋼筋固定好，然后綁扎鋼筋網，確保在澆筑混凝土時，鋼筋網不沉底。4)在主拱圈下緣增設套拱現澆混凝土時應由拱腳向拱頂方向澆筑，務必做到單孔、全橋均勻對稱、均衡施工。5)為修補套拱與原主拱圈接合面的空洞、孔隙及微裂縫，可在套拱與原主拱圈連接處預埋壓漿管，在新澆筑混凝土強度達到設計強度的75%以上時，壓注水泥凈漿。6)植筋施工工藝流程及注意事項應嚴格按照JTG/T J23-2008公路橋梁加固施工技術規范實施。

6 結語

目前棠浦橋已施工完成并投入了使用，從現狀使用情況看，已實現了行人與車輛分流，解決了橋頭嚴重堵車現象。

［1］ JTG D60-2004，公路橋涵設計通用規范［S］.

［2］ JTG D61-2005，公路圬工橋涵設計規范［S］.

［3］ JTG/T J22-2008，公路橋梁加固設計規范［S］.

［4］ JTG/T J23-2008，公路橋梁加固施工技術規范［S］.