談鋼筋混凝土肋拱橋加固技術

劉志勇

【摘要】鋼筋混凝土肋拱橋具有造型優美、施工方便、造價較低、跨越能力較大等特

點，然而經過多年的使用后已凸現了一系列的病害，這些橋梁厄待處治。本文總結了當前鋼筋混凝土肋拱橋主要病害，并對幾種常用加固技術進行了歸納。

【關鍵詞】鋼筋混凝土肋拱橋 病害 加固 技術

鋼筋混凝土肋拱橋是拱橋中的一種主要類型，由兩條或多條分離式的平行拱肋以及在拱肋上設置的立柱和橫梁支撐的行車道板等部分組成。其結構輕盈、造型美觀、施工方便快捷的優點受到人們歡迎，為中國的交通事業做出了突出的貢獻。然而，隨著使用環境變化，超重、超限車輛的破壞作用，造成許多鋼筋混凝土肋拱橋出現了一系列的病害，如拱肋開裂、橋面板橫置引發的病害、拱肋與拱上立柱連接處破損等。本文在此基礎上，對鋼筋混凝土肋拱橋病害處治與實用加固方法進行了歸納分析。

一、鋼筋混凝土肋拱橋主要病害

拱肋開裂多發生于拱腳、跨中底部。各拱箱之間的接縫混凝土不密實，出現縱向裂縫。澆注砼施工質量差造成拱肋局部混凝土蜂窩、麻面、破損甚至出現露筋現象。少數橋梁拱箱有積水存在。

橫系梁病害，主要表現在與拱肋接頭處混凝土不密實，連接不可靠，連接部位開裂、拼接處焊接鋼板外露、銹蝕。

立柱出現局部混凝土破損啃邊、剝落、露筋銹蝕現象。柱底與肋、柱頂與蓋梁連接處橫、豎向、環向裂縫。立柱安裝偏差，立柱中心與設計的立柱底座中心不豎直，存在偏心或傾斜。

蓋梁在立柱頂及蓋梁跨中位置開裂，部分蓋梁擋塊也存在開裂。

橋面板病害主要表現為跨中橫向裂縫、梁底沿預應力筋方向的縱向裂縫及鉸縫部位裂縫。橫置橋面板尤其常見鉸縫部位裂縫。絞縫破壞后，通常板出現下撓，過車時感覺尤為明顯。

橋面鋪裝多出現沿鉸縫方向裂縫、橋面連續部位橫向裂縫，伸縮縫附近局部破損，橋面鋪裝磨損、碎裂、坑槽有露筋現象。人行道沿伸縮縫處開裂甚至拉斷、欄桿破損。伸縮縫附近橋面易產生裂縫和跳車現象。

中承式鋼筋混凝土肋拱橋中吊桿病害主要是拱肋與吊桿接頭部位崩裂，鋼絞線銹蝕也較為突出。

橡膠板式支座易出現丟失、脫空、錯位等現象，由于局部受力不均勻導致扭曲變形和開裂。油毛氈支座易老化，常發生擠出變形現象。

拱座、墩臺、基礎病害多為開裂現象，局部混凝土壓碎、砌縫砂漿剝落、滲水。側墻及錐坡病害主要有側墻開裂，錐坡開裂、沉陷塌落、滲水等現象。

引起上述肋拱橋常見病害的原因是多方面的。包括自然環境因素、勘測設計不周、施工過程質量控制不過關、超載運營等等多方面的因素。這些病害時刻威脅著橋梁的安全，亟待加固。

二.鋼筋混凝土肋拱橋主要加固技術

鋼筋混凝土肋拱橋加固、改造和維修是一項復雜的系統工程，不同形式、不同的使用環境和不同病害使得加固維修技術也不盡相同。經過廣大橋梁科技工作者多年的共同努力，在公式橋梁加固技術研究的基礎上針對鋼筋混凝土肋拱橋加固也提出了一些現實可行的加固技術和方法。

1、增大截面法

增大截面法加固拱肋或立柱等主要是增大構件的截面和配筋，用以提高構件的強度、剛度、穩定性和抗裂性，也可以用來修補裂縫等。增大截面法加固肋拱橋一般是在拱背和拱腹現澆鋼筋混凝土層，主要目的是增大構件受壓區和受拉區截面的面積，從而提高構件的的抗拉壓能力。受壓區現澆鋼筋混凝土加固，一般用于拱橋的拱肋、立柱等，采用受壓區加固的受彎構件，其承載力、抗裂度、鋼筋應力、裂縫寬度及變形計算和驗算可按現行國家標準《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367-2006）中關于增大截面法加固計算。受拉區現澆鋼筋混凝土加固的方法，一般用于肋拱橋的拱頂的拱腹部位和拱腳的拱背部位等受拉區。

2、粘貼加固技術

粘貼技術一般采用環氧樹脂或建筑結構膠將鋼板、鋼筋、玻璃鋼、碳纖維等抗拉強度高的材料粘貼在主拱圈表面，使之與結構物形成整體，從而達到提高主拱圈的抗彎、抗剪能力，以及減少裂縫擴展的目的。根據粘貼材料的不同，粘貼技術分為粘貼鋼板技術，粘貼鋼筋技術，粘貼碳纖維技術和粘貼玻璃鋼技術。從作用原理上講，粘貼鋼板（或碳纖維布）等技術均是屬于被動加固范疇，極限狀態下后加固補強鋼板或碳纖維布的應力發揮程度取決于原梁的配筋率，對結構截面高度較小、配筋率較大的情況，后加固補強鋼板（或碳纖維布）不能充分發揮作用。在拱肋的受拉區粘貼鋼板（或碳纖維布）可以顯著提高結構的抗彎剛度，對以控制結構變形為主要目的的使用功能加固是十分有效的，由于粘貼加固法相對而言較為成熟，具體的粘貼鋼板（或碳纖維布）加固法可參照《公路橋梁加固設計規范》（JTG/T J22-2008）和《公路橋梁加固施工技術規范》（JTG/T J23-2008）。

2、增設橫系梁改造技術

增設橫系梁能夠加強拱肋之間的橫向聯系和整體性，提高拱肋間的橫向剛度，使其整體受力性能得以提高，避免在偏、重荷載作用下單肋承受過大應力而發生過大的變形。

橫系梁設置的位置應該符合肋拱橋的受力特點，從兩方面改善肋拱橋的活載橫向分布系數： ①增設拱肋間橫系梁 可采取加大橫系梁的截面尺寸，增加原有橫系梁的配筋，提高橫系梁的強度和剛度。②增設橫向聯系拉桿 增設橫向聯系拉桿可以減小原有橫系梁所承擔的荷載，當橫系梁結構偏弱時，特別是當橫系梁出現環向裂縫時，說明橫系梁的抗拉能力不足，在這種情況下，增設橫向聯系拉桿可以減小原有橫向聯系的拉應力，限制拱肋在橫向的水平位移，提高拱肋的橫向穩定性。 ③增設立柱、縱梁間橫系梁，以加強橫向整體性。采用增設斜撐的方法，鋼筋混凝土斜撐構件做成“X”形剛性鉸接構造，各端部以鋼筋植入立柱再澆筑砼，使斜撐與立柱構成整體，上下幅之間增設橫系梁將兩幅的立柱連接成整體。設置斜撐增加了立柱的穩定性，和增設的橫系梁共同提高拱上立柱的整體性，使得從上部結構傳來的荷載能更合理地傳遞到各拱肋上。

3、鋼筋混凝土套箍封閉拱肋加固技術

鋼筋混凝土套箍封閉拱肋加固技術來源于周建庭等 2000 年研究并已成功應用于實踐的鋼筋混凝土套箍封閉主拱圈加固技術。鋼筋砼套箍封閉主拱圈加固拱橋技術通過沿原主拱圈環向周邊增設一層鋼筋砼套箍，形成復合主拱圈，協調變形、共同承擔活載，達到增大主拱圈剛度、強度，提高橋梁承載力的目的。其加固方式在于，通過有效保障措施，在原拱腳外層環狀封閉鋼筋混凝土層，鋼筋混凝土套箍封閉拱圈技術對肋拱橋的拱腳進行加固，即沿拱腳外包現澆增設一層鋼筋混凝土套箍層，利用新增設鋼筋混凝土套箍層與原拱肋的共同協調變形、承擔活載，達到提高橋梁承載力、防水蝕、抗風化的目的。該技術的優點是：①可以不中斷交通，對社會影響較小。②利用結構在三向受壓情況下其抗壓強度將提高的原理，采用鋼筋混凝土套箍環狀加固橋梁，其加固增強效果較錨噴技術更為顯著。③鋼筋混凝土套箍層采用現澆施工，可達到較高的混凝土強度，能克服噴射混凝土強度低的劣勢。④采用錨噴或碳纖維加固，加固層恒載主要由原拱肋承擔，而鋼筋混凝土套箍層則可實現大部分恒載由支架承擔轉向由復合主拱圈共同承擔的目的，受力性能更為優越。 ⑤耐久性好，主拱圈的防水蝕、抗風化性能可靠度完全可達到100%。

參考文獻：

[1]周建庭，劉思孟等.鋼筋砼肋拱橋現狀評價與加固技術研究報告.重慶交通大學.2008

[2]舊橋的檢測、評定與加固[M].交通部公路科學院研究所.1985