2010年二級建造師公路工程輔導(dǎo)：雙曲拱橋拱頂下沉的維修加固方法

但是由于當(dāng)時(shí)雙曲線拱橋的設(shè)計(jì)荷載較現(xiàn)在都偏低，加上橫向聯(lián)系也偏弱。在長期重荷載、大交通量運(yùn)營情況下，都出現(xiàn)了不同程度的病害，限制了其進(jìn)一步發(fā)展。對如此眾多有病害的橋梁，如全部拆除重建需要大量的資金，而且也是不現(xiàn)實(shí)的。事實(shí)上雙曲拱橋具有較大的超載能力，它們中的大多數(shù)經(jīng)過維修加固是可以繼續(xù)運(yùn)營的。作者曾經(jīng)對幾座雙曲拱橋進(jìn)行過維修加固，都已取得成功。本文主要介紹其中一種充分利用橋位特殊地形，因地制宜地對拱頂下沉進(jìn)行維修加固的方法。供有關(guān)工程技術(shù)人員在對雙曲拱橋進(jìn)行維修加固時(shí)參考。
    1、橋梁概況
    東至縣堯渡大橋位于206國道k1278＋100處，為鋼筋混凝土等截面懸鏈線空腹式雙曲拱橋，設(shè)計(jì)荷載為汽車—15級，掛車—80，橋面寬度為凈寬8.5m＋2×1.5m人行道，單孔跨徑30m，橋梁全長157.2m.該橋于1974年開工，1977年建成通車。2001年進(jìn)行了維修加固，加固后的堯渡橋以嶄新的面貌贏得了當(dāng)?shù)卣�府和居民的好評。
    2、主要病害
    該橋由于采用民工建勤，邊設(shè)計(jì)邊施工，以及通車后長期失養(yǎng)，外表損壞較大。主要病害除橋面網(wǎng)裂、滲水，欄桿、人行道破損及其他附屬工程損壞等外，最嚴(yán)重的病害是東至岸橋臺(tái)剛完工后就出現(xiàn)下沉，致使該岸邊孔拱頂下沉，拱肋開裂，橋梁安全隱患較大。
    3、維修加固方案選擇
    據(jù)近幾年觀測資料分析，該橋邊孔拱頂下沉無明顯加重。在實(shí)施維修加固之前，技術(shù)人員請教了當(dāng)年的設(shè)計(jì)、施工負(fù)責(zé)人，又對該橋進(jìn)行了進(jìn)一步的檢查，在檢查中沒有發(fā)現(xiàn)新的病害。針對該橋邊孔拱頂下沉情況，組織有關(guān)專家進(jìn)行了詳細(xì)論證，提出了幾套方案，因除拱頂下沉之外，其他病害均較為容易處置，本文著重就拱頂下沉的幾套處置方案分別介紹。
    3.1、方案1頂推方案該方案是在靠近東至岸橋臺(tái)處拱肋上設(shè)置一道橫梁，在橫梁與橋臺(tái)之間放置幾臺(tái)液壓千斤頂，并在水平及豎直方向設(shè)置相應(yīng)的定位裝置。在解除拱座對拱腳的約束后開通油泵，使千斤頂推動(dòng)橫梁與拱肋一起沿著預(yù)定的方向移動(dòng)，使拱肋逐漸恢復(fù)到或接近原有的拱軸線，再分別加固拱腳、拱頂部分，完成邊孔拱肋的整體加固工作。
    優(yōu)點(diǎn)：材料用量少，可節(jié)省工程資金。缺點(diǎn)：施工難度大，技術(shù)要求高，存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)性。
    3.2、方案2：襯拱方案該方案是在東至岸邊孔每片拱肋下再增設(shè)一道拱肋及基礎(chǔ)，形成一座裸拱橋，以輔助有問題的上部結(jié)構(gòu)共同受力。
    優(yōu)點(diǎn)：可避免上部結(jié)構(gòu)坍塌的危險(xiǎn)，結(jié)構(gòu)受力明確，技術(shù)要求低，風(fēng)險(xiǎn)小。
    缺點(diǎn)：由于新增基礎(chǔ)必須承受一定的水平力，基礎(chǔ)設(shè)置較困難；而且由于上部結(jié)構(gòu)受力狀況的改變，還有可能影響到鄰孔的受力。再者新拱肋的施工也有一定的難度。
    3.3、方案3：組合方案該方案是在方案2的基礎(chǔ)上，結(jié)合東至岸邊地基較高的特殊地形，在新形成裸拱橋的拱腳間增加幾道縱梁及樁基礎(chǔ)，以承受上部結(jié)構(gòu)荷載并可傳遞鄰孔的水平力。
    優(yōu)點(diǎn)：該方案可徹底解決方案2中的水平力問題，不但不會(huì)對鄰孔增加水平力，而且可以承受或?qū)⒁徊糠粥徔椎乃�平力傳遞到橋臺(tái)，對新增基礎(chǔ)技術(shù)要求也可適當(dāng)降低。
    缺點(diǎn)：材料用量偏多，新拱肋的施工有一定的難度。
    針對以上三個(gè)方案，經(jīng)過專家充分論證，一致推薦按方案3進(jìn)行加固實(shí)施。筆者認(rèn)為該方案既安全、可靠，又可完全解決東至岸邊孔存在的問題，甚至還可適當(dāng)提高其承載能力。
    4、維修加固方案實(shí)施
    根據(jù)該橋東至岸邊孔特殊地形，采用了在原拱肋底部增設(shè)新拱肋，并配以承臺(tái)和挖孔樁基礎(chǔ)的組合方案。新拱肋共分三段，拱肋下緣線由三個(gè)不同半徑的圓弧相切構(gòu)成，外觀較好，并有利于橋孔過水。新拱肋和系梁形成內(nèi)部超靜定結(jié)構(gòu)，除承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載外，還可承受及傳遞水平力。
    4.1、下部結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)情況，在橋臺(tái)、橋墩內(nèi)側(cè)和跨中三處分別設(shè)直徑1.4m人工挖孔樁各三根，樁長7m.為防止橋臺(tái)基底以上土體發(fā)生向河道方向的位移，橋臺(tái)處樁基先施工橋軸線上的挖孔樁，再施工兩邊的樁基，并采用混凝土護(hù)壁。余樁基可同時(shí)施工，在其施工過程中，隨時(shí)觀測橋臺(tái)和第一、第二跨拱肋是否發(fā)生位移。
    4.2、上部結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)新增拱肋因按三段不同圓弧設(shè)計(jì)，施工時(shí)首先進(jìn)行端部兩圓弧段拱肋的施工，由于上述兩段斷面較大，可以在不中斷交通的情況下按常規(guī)進(jìn)行。中間段拱肋采有萬能桿件滿堂支架支撐，拱肋混凝土采用弱膨脹50混凝土，施工在白天進(jìn)行，并實(shí)行交通管制，采用單車道勻速通行，盡量減少震動(dòng)；整個(gè)拱肋混凝土澆筑同時(shí)采用對稱施工，合攏段混凝土施工完成時(shí)間控制在晚上7h左右，從完工時(shí)間起，夜間12h封閉交通，以便拱肋混凝土凝固，每天進(jìn)行一個(gè)拱肋施工，直至所有拱肋全部完成。 
    4.3、其它東至岸邊孔整體加固工程完成后，對全橋其它病害按常規(guī)方法進(jìn)行維修處理，同時(shí)，為配合G206東至北段改建工程竣工，改善堯渡橋作為城市出口道路的形象，又對全橋上部結(jié)構(gòu)和欄桿進(jìn)行了全面整修和粉刷，并對橋頭引道進(jìn)行了綜合處治。
    5、體會(huì)
    目前，我國公路上還存在不少有問題的橋梁，甚至是危橋險(xiǎn)橋。由于財(cái)力所限，在短時(shí)間內(nèi)不可能全部拆除重建。為保證運(yùn)營安全，必須對這些橋梁進(jìn)行鑒定，有針對性地進(jìn)行維修加固。因此，橋梁的維修加固具有十分重要的社會(huì)意義和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 
    5.1、各級公路管理機(jī)構(gòu)應(yīng)對橋梁的維修加固工作給予高度重視。省級公路管理局（處）應(yīng)設(shè)專門部門負(fù)責(zé)橋梁維修加固的技術(shù)指導(dǎo)和宏觀管理，市公路管理部門應(yīng)負(fù)責(zé)本轄區(qū)干線公路橋梁維修加固的方案制定、組織實(shí)施和竣工驗(yàn)收工作。 
    5.2、橋梁的維修加固要工作認(rèn)真、計(jì)劃周密。加固前必須對橋梁進(jìn)行全面的檢查及檢測，必要時(shí)還要進(jìn)行荷載實(shí)驗(yàn)，找出主要問題。隨后再組織有關(guān)專家制定切實(shí)可行的實(shí)施方案，選擇有維修加固經(jīng)驗(yàn)的施工單位，編制詳實(shí)的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。必要時(shí)，需進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)后，才能組織實(shí)施。否則，會(huì)造成事與愿違的后果。
    5.3、由于橋梁維修加固技術(shù)不斷發(fā)展，要不斷學(xué)習(xí)、借鑒和引進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新經(jīng)驗(yàn)、新材料。一項(xiàng)先進(jìn)的施工技術(shù)或方法，不但可以提高工作效率，節(jié)約工程造價(jià)，而且可以使橋梁維修加固更可靠、更耐久。
    5.4、盡管橋梁的維修加固具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益（往往一座橋梁的加固費(fèi)用不到新建橋梁的十分之一），但由于橋梁加固工作技術(shù)要求高、困難多、風(fēng)險(xiǎn)大，往往實(shí)施起來有一定的難度。因此，橋梁的維修加固工作必須由具有一定的橋梁養(yǎng)護(hù)管理或維修加固經(jīng)驗(yàn)、敢于承擔(dān)責(zé)任的工程技術(shù)人員具體負(fù)責(zé)，并選擇有橋梁施工經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)隊(duì)伍承擔(dān)。